专利名称：大尺寸光纤面板的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤面板的制作方法。
背景技术：
光纤面板是由许多根规则紧密排列的光学纤维经过排板、熔压、检验、切割、精加 工等工序加工成型的一种硬性光纤元件，它具有集光性能好，分辨率高，在光学上具有零厚 度，可以无失真地传递高清晰度图像等特点，广泛用于各种电子光学器件的输入、输出屏。 大尺寸的光纤面板是用来制作大视场微光成像器的关键器件。目前，物理及医学领域方面 均提出将肉眼不可见的X射线、带电粒子、能量中子等转换为可见，甚至对其空间分布进行 成像，且成像视场要求不断扩大，使大尺寸的光纤面板在探测仪器和医疗设备上得到重要 的应用。与小尺寸光纤面板相比大尺寸光纤面板的制作难度加大，工序、工装、设备等均需 做相应改进或重新设计以制作大尺寸光纤面板。制作大尺寸光纤面板的关键是毛坯的熔 压、冷加工等工序。其中熔压是毛坯制作的关键工序，而毛坯质量直接影响光纤器件的成品质量。熔压过程中，装配完成的熔压模具放入热压炉膛内对炉膛进行抽空，以利于丝之 间的熔压，同时对毛坯进行均勻加温，这就要求炉膛的腔体有一个满足大板的恒温区。常规 加热炉的温度沿炉膛的高度方向存在温差，炉膛下部的温度高于炉膛上部温度，制作大尺 寸光纤面板时，随着板面的加大，板的高度也会增高，致使大板在熔压过程中也会存在明显 的上下温差。另一方面，传统的光纤面板制作方法中加热炉温度的升、降都是按比较快的速 率进行，这样的升、降温程序会造成光纤面板的中心和外围温差过大，在大尺寸光纤面板制 作时如果仍采用这一方法会造成中心部分的丝却不能很好融合而外围丝的芯皮扩散，无论 是在光纤面板上产生的上下温差或者中心边缘温差都会严重影响光纤面板的质量。
发明内容
为了减小大尺寸光纤面板熔压时的温差，本发明提供一种大尺寸光纤面板的制作 方法。解决以上问题，本发明采用的技术方案是一种大尺寸光纤面板的制作方法，由复 合丝经过包括排板、熔压、切割和精加工的工艺步骤制成，熔压过程中，升温时，从室温经过 3 5h升温至615°C 625°C，在615°C 625°C保温2 4h后，再经过8h升温至715°C 725°C，在715°C 725°C时在Ih内勻速加至80吨压力后保温保压lh，然后开始降压降 温；降温时，温度> 620°C时，降温速率为15°C /h,然后在620°C时保温5 8小时，温度 < 620°C时，降温速率为10°C /h。排板、熔压、切割和精加工均可通过公知的工艺以及生产设备来完成。复合丝是由 芯料、芯皮相配的单丝拉制而成，此组芯、皮配料皮料的软化点在620°C附近，芯料的软化点 在720°C附近，本发明是将升温和降温程序放缓，恒温压制时也将压力缓慢增加，升、降温的速率控制是根据复合丝的热学性质经过反复实验而得到的，经过本发明所述的升、降温程 序可以控制光纤面板毛坯的中心边缘温差为5°C以内，有效地防止了中心丝未融合、而外围 丝芯皮扩散的现象发生。为减小加热炉内的上下温差，在加热炉高度方向上根据熔压时的温度梯度调整加 热炉丝的密度，在温度低的位置增加炉丝密度，在温度高的位置减小炉丝密度，从而改变了 炉膛的温度梯度。并且可以通过重新选择保温材料，提高保温层的保温性能，用以节约能
耗 ο与现有技术相比，本发明所述的大尺寸光纤面板的制作方法，采用程序升、降温和 加热炉温度垂直梯度调整，有效地降低了光纤面板毛坯熔压过程中的中心边缘温差和上下 温差，保证了大尺寸光纤面板的质量。
图1为本发明排棒示意图。图2、图3为本发明排板示意图。图4、图5为本发明熔压时示意图。图中，1-排棒上模；2-排棒下模；3-下模；4-上模；5-排板块；6_压盖；7_挡板； 8-侧条；9-堵块；10-锁紧套；11-加热炉；12-底板。
具体实施例方式以下为本发明的具体实施方法。实际生产中，要根据成品的具体情况来制订工艺 参数和实现此工艺参数的工装尺寸等。(1)排板
根据成品丝径要求，确定单、复丝规格，并按此规格选取或制作与之相应的复丝排棒模 具。参见图1，在由排棒上模1、排棒下模2形成的正六边形空腔结构的排棒模中将单丝紧 密排列成正六边形结构，单丝之间插入吸收丝形成复合棒。将复合棒绑扎牢固，在拉丝机 上，调整拉丝炉温度、送棒速度及拉丝速度等工艺参数，使复合棒通过拉制按一定的变比成 为所需规格的复合丝。如有必要可将该规格复合丝再次排列成复合棒进行拉制以达到成品 丝径要求。将符合丝径规格的复合丝依据熔压模具的长度断成定长。参见图2和图3，熔压 模具的本体包括包括槽口相对的上、下V形槽，所述的下V形槽为下模3，上V形槽为上模4 或排板块5，上模4顶部放置有压盖6，上、下V形槽的左右外侧面上设有挡板7，挡板7下部 与下V形槽固定，上、下V形槽内部左右两侧各设有一个与上、下V形槽接触的竖直侧条8， 上、下两个V形槽与两个侧条8形成一个六边形腔体，在模具本体两开口端还设有堵块9。 堵块9放置在一个底板12上，模具本体与两个堵块9的外侧套有锁紧套10。考虑加工余量和熔压收缩量调整熔压模具侧条8到达恰当的位置以使模具的腔 体大小能满足成型的毛坯尺寸要求，放置排板块5，此时六边形腔体的各边必须是复合丝的 整根数。将定长复合丝有序地排到模具中，排列过程中要求始终注意丝这间排列位置的正 确性。至到复合丝排列满腔体后形成光纤面体毛坯。仔细检查排丝情况，检查无误。参见 图3、图4，先在复合丝上放置上模，同时卸下排板块，再将熔压模具本体抬入底板和堵块9中，推紧堵块9，放置锁紧套10，将装配完成的模具放入加热炉膛内进行熔压。本发明使用 的是大尺寸光纤产品毛坯压排模具，坯体的排板、熔压均在此模具中完成。该模具采用耐高 温的材料制作，并且堵头处设置锁紧套，提高了模具的结构强度，减少了模具的变形，提高 模具的使用寿命，从而提高了毛坯的内部质量。(2)熔压
如图5所示，熔压是将装配完成的模具放入加热炉11，按适合的程序进行抽空、控温、 加压。熔压过程中，加热炉11采用程序升、降温，升温时，从室温经过3 5h升温至 615 °C 625 °C，在615 °C 625 V保温2 4h后，再经过8h升温至715 °C 725 °C，在 715°C 725°C时在Ih内勻速加至80吨压力后保温保压lh，然后开始降压降温；降温时，当 温度> 620°C时，降温速率为15°C /h,然后在620°C时保温5 8小时，温度< 620°C时，降 温速率为10°C /h。在加热炉高度方向上根据熔压时的温度梯度调整加热炉丝的密度，在温度低的位 置增加炉丝密度，在温度高的位置减小炉丝密度，改变了炉膛的温度梯度。并且重新选择 保温材料，提高保温层的保温性能，用以节约能耗。总之，板面无论在高度方向和中心边缘均不可有太大的温差，其温差值控制在5°C 以内完成毛坯的熔压。(3)切割
检验熔压后的毛坯，在研磨多刀切割机的床架上调整专用定位靠板的位置，将合格毛 坯进行准确定位并固定。由大尺寸光纤面板成品尺寸H考虑各工序的加工精度及加工余量 Ah推算出毛坯切割尺寸。按此尺寸调整多刀之间的间隔，固定刀架，调整机床刀架的往复 频率、进给量，磨料粒度、流量等各个参数开始切割毛坯。经十个小时左右切割完成，从机床 上取下毛坯，清洗、检验。(4)精加工
检验切割的半成品，根据检验结果对合格半成品进行外型加工、磨、抛、像位移修正等 精加工工序的加工成合格的成品。精加工也是成型加工的关键工序，其加工的精度等保证 了成品的最终质量。综上述实例可知只要确定了大尺寸光纤产品的外型尺寸、丝径，及排列方法均可 通过计算确定排棒、排板的模具尺寸及模具的适用范围。再根据产品的技术参数来调整熔 压参数和切割尺寸及各精加工工序的工艺就可制作出满足大尺寸光纤产品要求合格品。按 此方法现在已制作出Φ 160mm的大尺寸光纤面板，采用专用排、压模具进行排、压，克服了 以往模具排、压分离，移动时丝之间的移位缺陷；用专用炉膛进行熔压，克服了以往炉膛腔 体尺寸小，且上下温差大等弱点；用专用大型设备加工，最终提高了产品的质量。
权利要求
一种大尺寸光纤面板的制作方法，由复合丝经过包括排板、熔压、切割和精加工的工艺步骤制成，其特征是熔压过程中，升温时，从室温经过3～5h升温至615℃～625℃，在615℃～625℃保温2～4h后，再经过8h升温至715℃～725℃，在715℃～725℃时在1h内匀速加至80吨压力后保温保压1h，然后开始降压降温；降温时，温度＞620℃时，降温速率为15℃/h,然后在620℃时保温5～8小时，温度＜620℃时，降温速率为10℃/h。
2.根据权利要求1所述的大尺寸光纤面板的制作方法，其特征是在加热炉高度方向 上根据熔压时的温度梯度调整加热炉丝的密度，在温度低的位置增加炉丝密度，温度高的 位置减小炉丝密度。
全文摘要
本发明涉及光纤面板的制备方法，为了减小大尺寸光纤面板熔压时的温差，本发明提供的一种大尺寸光纤面板的制作方法，是由复合丝经过包括排板、熔压、切割和精加工的工艺步骤制成，熔压过程中，升温时，从室温经过3～5h升温至615℃～625℃，在615℃～625℃保温2～4h后，再经过8h升温至715℃～725℃，在715℃～725℃时在1h内匀速加至80吨压力后保温保压1h，然后开始降压降温；降温时，温度＞620℃时，降温速率为15℃/h,然后在620℃时保温5～8小时，温度＜620℃时，降温速率为10℃/h。本发明采用程序升、降温降低了光纤面板毛坯熔压过程中的温差，保证了大尺寸光纤面板的质量。
文档编号G02B6/08GK101893734SQ201010238439
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者吴书麟, 王文生, 王玲玲, 田群戌, 董用宏, 陈钢, 马江民, 齐艳 申请人:山西长城微光器材股份有限公司