3D弯曲盖板玻璃的高效加工方法与流程

本发明涉及盖板玻璃的加工方法，尤其是3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法。

背景技术：

智能手机的创新不仅是提高设备的性能部分，而且在设计领域通过向顾客呈现新颖的外观来吸引注意。最近的创新设计变化之一是弯曲盖板玻璃的边缘或中心来获得三维形状，以获得曲面的外形。

近来，最常用的方法是通过在加热的同时向上下左右四个方向按压盖板玻璃来弯曲现有的二维平面状态下用于显示器前段的盖板玻璃。

用于这种弯曲的装置以韩国daehotech公司所持有的韩国公开专利kr10-2016-0118746，公开专利10-2015-0046843和登记专利kr10-1648727等公开的设备为代表。

但是这些设备的缺点是：设备结构大，产量较低，产品质量、一致性差，造成这些缺点的主要原因是：

如附图1所示，其加工工艺包括9-11个工序，每个工序中，盖板玻璃10在一个加工工位中的加热台20和成型模具30上单独进行，因此需要多个工位，造成设备的整体结构大，并且由于每个工位的温度和压力是固定值，且每个工位的温度和/或压力是不同的，即存在温度差或压力差，这就造成无法在一个工位上实现整个加工过程的问题，同时，找到每个工位匹配的温度值和压力值也非常困难，并且除了要找到每个工位中温度和压力的匹配值外，还要保证各工位之间的压力和温度值能够满足最终成型的要求，这就进一步增加了加工的难度。

另外，由于加工过程中，成型模具需要在不同的工位间进行移动，因此在从载物台移动到载物台的过程中，不同工位较大的温度差和压力差以及每次移动过程中成型模具的定位精度都会对盖板玻璃的最终成型形状产生决定性地影响，稳定性差，同时移动过程也造成效率的降低。

同时，现有的设备，使用如附图2所示的加热设备进行加热，其包括一个带电阻加热的条形加热器，一个散热器，用于将热量均匀分布在其上，以及一个表面涂层的超级合金部件，其具有耐磨性，将成型模具放置在超级合金部件上以执行该过程，由于，电阻加热的加热速度慢且不能够快速冷却，加热和冷却效率都比较低，这就造成了整个过程加工效率的持续降低；同时，需要有散热器将加热器产生的温度均匀扩散，结构复杂，并且，超级合金部件的价格昂贵，增加了成本。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，通过使用快速加热冷却装置及改进加工过程中温度和压力的控制工艺，从而提供3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，包括如下步骤：

s1，预热步骤，将平面状盖板玻璃置于专用的成型模具中定位，对装有盖板玻璃的成型模具整体进行加热，使盖板玻璃达到预定温度，加热过程中成型模具不对盖板玻璃施加压力；

s2，弯曲步骤，分三个阶段对经过预热步骤的盖板玻璃继续加热，每个阶段中，成型模具同时对盖板玻璃施加压力，使平面状盖板玻璃逐步弯曲，在第一阶段和第二阶段，所述成型模具对盖板玻璃施加的压力与盖板玻璃的温度同步连续变化；

s3，冷却步骤，对经过弯曲步骤的盖板玻璃进行冷却，同时使成型模具对盖板玻璃持续施加固定的压力值。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述s1，预热步骤分五个阶段进行，盖板玻璃在每个阶段的温度线性提高或呈台阶状升高，且盖板玻璃在每个阶段的最高温度小于等于其在后一阶段的最低温度。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：在s2，弯曲步骤中，盖板玻璃的温度在所述第一阶段和第二阶段均线性提高或呈台阶状升高，且盖板玻璃在第一阶段的最高温度小于等于其在第二阶段的最低温度。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：在s2，弯曲步骤中，成型模具对盖板玻璃施加的压力在所述第一阶段和第二阶段分别呈线性提高或呈台阶状升高，且第一阶段的最大压力值小于等于第二阶段的最小压力值。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：在s2，弯曲步骤的第一阶段和第二阶段中，盖板玻璃的温度和成型模具对盖板玻璃施加的压力呈线性关系，且满足如下公式：

y=0.5x-250

其中y是成型模具对盖板玻璃施加的压力值，单位kpa；x是盖板玻璃的温度值，单位℃。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：在s2，弯曲步骤的第一阶段和第二阶段中，可通过实时监测盖板玻璃的温度值来调整成型模具对盖板玻璃施加的压力或通过实时监测成型模具对盖板玻璃施加的压力值来调整盖板玻璃的温度。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述s3，冷却步骤分三个阶段进行，盖板玻璃在每个阶段的温度线性降低或呈台阶状降低，且盖板玻璃在每一阶段的最低温度大于等于下一阶段的最高温度；成型模具对盖板玻璃施加的压力值与所述s2步骤中保持期间的压力值相同。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：采用快速加热冷却装置进行成型模具的加热和冷却，所述快速加热冷却装置采用卤素灯棒作为加热源。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述快速加热冷却装置包括一组设置于外壳内的卤素灯棒，所述外壳的上方设置有传导所述卤素灯棒产生的热量的透明或半透明的导热层，所述导热层可承接所述成型模具并对其加热。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述导热层由石英或蓝宝石单晶片制成。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述成型模具的下部与所述导热层接触的区域设置有半透明或透明的导热底模。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述导热底模由石英或蓝宝石单晶片制成。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述导热层中具有供冷却介质流动的冷却流道。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述导热层包括上板及下板，所述上板和/或下板上设置有冷却槽，所述上板及下板配合形成一条具有冷却介质进口和冷却介质出口的冷却流道。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述冷却槽从所述导热层的一侧呈s形迂回到所述导热层的另一侧，所述冷却槽的分布区覆盖所述导热层的整个幅面。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述冷却流道通过接头连接冷却介质供应装置，所述冷却介质供应装置上设置有用于自动控制冷却介质流量的质量流量控制器。

优选的，所述的3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，其中：所述冷却介质为氮气和/或氩气或水。

本发明技术方案的优点主要体现在：

本发明设计精巧，由于温度和压力值不是特定值，而是持续变化的，因此可以在一个工位上完成整个的预热、弯曲和冷却的全过程，因而工艺的改进有利于简化设备的整体机构或通过增加工位来提高加工效率和提高产量；并且，可以省去成型模具在9-11工位中的部分移动过程，能够最大程度的减小移动过程中成型模具定位差错以及不同工位中的温度差和压力差对最终成型形状造成的影响，保证盖板玻璃的弯曲质量的稳定性、可靠性和一致性；同时，在加工过程中，也不需要花费大量时间去研究每个工位中温度和压力的匹配值，降低了加工难度。

采用卤素灯管作为加热源并采用石英或蓝宝石单晶片形成导热层，能够充分利用它们的特性快速的进行成型模具的加热，从而提高加热效率，同时，在导热层中设置特殊的冷却流道，能够快速的实现降温冷却，从而能够大大的提高冷却效率，进而实现整体加工效率的提高。

并且，相对现有的加热设备，整体结构更加简单，在保证加热设备耐磨性和温度传递的均匀性的同时，省去了昂贵的超级合金部件和散热器的结构，有利于降低成本。

附图说明

图1是背景技术中现有工艺的加工过程及参数示意图；

图2是背景技术中现有加热装置的结构示意图；

图3是本发明的过程示意图；

图4是本发明的快速加热冷却装置的结构示意图；

图5是上板或下板中的冷却槽示意图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

本发明揭示了3d弯曲盖板玻璃的高效加工方法，如附图3所示，包括如下步骤：

s1，预热步骤，将平面状盖板玻璃置于专用的成型模具中定位，成型模具包括公模和母模两个部分，它们具有与盖板玻璃弯曲成的最终形状匹配的仿形结构，所述公模和母模的具体参数，如尺寸、形状、弧度、弯曲率等可以根据盖板玻璃的不同加工要求进行设置。

对装有盖板玻璃的成型模具整体进行加热，使盖板玻璃的温度达到预设值，具体来说，所述s1，预热步骤分五个阶段进行，盖板玻璃在每个阶段的温度线性提高或呈台阶状升高，且盖板玻璃在每个阶段的最高温度小于等于其在后一阶段的最低温度。

同时，由于初始阶段，盖板玻璃的温度较低，尚未达到软化变形的条件，此时成型模具若对盖板玻璃施加压力，反而易造成盖板玻璃的弯曲面损伤或异常变形，可能产生裂纹等，不利于最终的弯曲成型，因此在加热过程中，控制成型模具不对盖板玻璃施加压力。

s2，弯曲步骤，经过预热后盖板玻璃升温软化，此时继续对盖板玻璃进行加热，且可以通过成型模具在盖板玻璃上逐步施加压力使其弯曲，并且在盖板玻璃的温度升高到最高温度，例如850℃时，需要在短时间内施加压力，具体的，分三个阶段对经过预热步骤的盖板玻璃进行弯曲加工，在每个阶段中同时对盖板玻璃进行加热的和使成型模具对盖板玻璃施加压力，以使平面状盖板玻璃逐步弯曲，并且，在第一阶段和第二阶段，所述成型模具对盖板玻璃施加的压力与盖板玻璃的温度同步连续变化。

进一步来说，盖板玻璃的温度在所述第一阶段和第二阶段均线性提高或呈台阶状升高，且盖板玻璃在第一阶段的最高温度小于等于其在第二阶段的最低温度，同时，成型模具对盖板玻璃施加的压力在所述第一阶段和第二阶段分别呈线性提高或呈台阶状升高的趋势，且第一阶段的最大压力值小于等于第二阶段的最小压力值。

更进一步优选，在第一阶段和第二阶段中，盖板玻璃的温度和成型模具对盖板玻璃施加的压力呈线性关系，且满足如下公式：

y=0.5x-250

其中y是成型模具对盖板玻璃施加的压力值，单位kpa；x是盖板玻璃的温度值，单位℃。

并且，为了使盖板玻璃温度和成型模具对盖板玻璃施加的压力相适应，在第一阶段和第二阶段中，可通过实时监测盖板玻璃的温度值来调整成型模具对盖板玻璃施加的压力或通过实时监测成型模具对盖板玻璃施加的压力值来调整盖板玻璃的温度，优选通过监测盖板玻璃的温度值来调整成型模具对盖板玻璃施加的压力的方式来使两者相匹配。

而在第三阶段中，盖板玻璃的温度以及成型模具对盖板玻璃施加的压力可以在第二阶段的基础上继续增大到设定值时保持一段时间，也可以在第二阶段的数值上直接进行一端时间的保持，即第三阶段中盖板玻璃的温度值以及成型模具对盖板玻璃施加的压力值维持第二阶段中达到的最大值不变。

s3，冷却步骤，对经过弯曲步骤的盖板玻璃进行冷却并达到预设温度，同时，在冷却过程中保持成型模具对盖板玻璃施加的压力值固定不变。

详细来说，所述s3，冷却步骤分三个阶段进行，盖板玻璃在每个阶段的温度分别呈现线性降低的趋势或呈台阶状下降，且盖板玻璃在每一阶段的最低温度大于等于下一阶段的最高温度；同时，在每个阶段中，成型模具对盖板玻璃施加的压力值与所述s2步骤中第三阶段保持时的压力值相同，从而使盖板玻璃降低到一定温度后冷却定型。

综上，在优选的实施例中，最终的温度曲线呈现为升温——保持——冷却的三大过程，但是在其他实施例中，温度曲线还可以是各种动态的曲线，例如呈现为升温——保持——继续升温——保持——冷却的过程，在此不再赘述。

并且，为了提高整个加工工艺中的加热和冷却效率，本方法中采用快速加热冷却装置进行成型模具的加热和冷却，所述快速加热冷却装置采用卤素灯棒作为加热源，优选所述卤素灯棒是在石英管中使用钨灯丝的长条形灯，其可在1分钟内达到1000摄氏度，从而快速的实现加热，并且通过在快速加热冷却装置中设置应用于气体或流体冷却的结构，可以获得快速冷却速率。

具体来说，如附图4所示，包括外壳1，所述外壳1内设置有一组产生热量的卤素灯棒2，所述外壳1的上方设置有传导所述卤素灯棒2产生的热量的透明或半透明的导热层3，所述导热层3可承接所述成型模具4并对其加热，所述导热层3优选由石英或蓝宝石单晶片制成，从而具有更佳的热传导效率，同时使导热层3具有低摩擦和耐磨表面，因而能够省去常规结构中昂贵的超级合金部件。

虽然采用卤素灯棒2作为加热源，但是，在冷却过程中，如果卤素灯棒2的功率降低，则即使在低于200-300℃的温度下进行冷却，也存在卤素灯棒熄灭后冷却速度减慢的问题，因此，应该包括冷却结构来解决这个问题。

对应的，所述导热层3中具有供冷却介质流动的冷却流道5，具体而言，如附图4所示，所述导热层3包括上板31及下板32，如附图5所示，所述上板31和/或下板32上设置有冷却槽33，所述冷却槽33为半圆形，且从所述导热层的一侧呈s形迂回到所述导热层的另一侧，所述冷却槽33的分布区覆盖所述导热层3的整个幅面，从而能够提供最大的冷却接触面积，加快冷却效率，并且优选所述上板31和下板32上均设置有相匹配的所述冷却槽33，从而它们配合形成一条具有冷却介质进口34和冷却介质出口35的冷却流道5，同时，所述冷却流道5的截面形状为圆形。

进一步，所述冷却流道5的冷却介质进口34通过接头连接冷却介质供应装置，所述冷却介质供应装置上设置有用于自动控制冷却介质流量的质量流量控制器，而所述冷却介质优选为氮气和/或氩气或冷却液，本实施例中优选采用水冷的方式进行冷却。

并且为了避免导热层3和成型模具4之间的摩擦损耗，在所述成型模具4的下部与所述导热层3接触的区域还设置有半透明或透明的导热底模41，所述导热底模41由石英或蓝宝石单晶片制成，从而能够提高热传导效率，同时所述导热底模41具有低摩擦和耐磨表面，能够提高成型模具的使用寿命。

工作时，所述卤素灯棒2产生的热量通过所述导热层3及导热底模41快速均匀地传导到所述成型模具4上的盖板玻璃上，为其加热，从而实现对成型模具中的盖板玻璃的快速加热。

当进入冷却阶段时，通过减小卤素灯棒2的加热功率来实现快速降温，当温度降低到低速降温区域后，通过质量流量传感器控制冷却介质的通入，从而实现低速降温区域的快速降温。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。