CN112034543B - 一种红外衍射面光学元件模压成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为一种红外衍射面光学元件模压成型方法，属于光学元件模压成型技术领域。它主要是解决传统单点金刚石车削加工存在加工效率低、车刀损耗大和不适合批量生产的问题。它的主要特征包括以下步骤：(1)采用与红外衍射面光学元件外形一致的模具；(2)制作与红外衍射面光学元件材质相同的红外玻璃基底；(3)制作低于红外衍射面光学元件软化温度的低温材料表层；(4)将红外玻璃基底及其上、下的低温材料表层一块放入模压机的模具中，升温加压，红外玻璃基底与低温材料表层形变获得红外衍射面光学元件。本发明具有产效率高、设备投入少和适合各类红外衍射面光学元件批量生产的特点，主要用于各类红外衍射面光学元件的批量化生产。

Description

一种红外衍射面光学元件模压成型方法
技术领域
本发明属于光学元件模压成型技术领域。具体涉及一种红外衍射面光学元件模压成型方法，将低温材料及红外基底玻璃材料放入模压模具中，升温加压，压制红外衍射面光学元件，适合衍射面光学元件的批量化生产。
背景技术
近年来，红外安防、监控等领域的迅速发展，市场对各类产品更轻、更小需求下，红外衍射面光学元件受到了光学设计者的青睐。
传统的红外衍射面光学元件生产，都采用单点金刚石车床车削加工，加工效率低、车刀损耗大、不适合批量生产，量产所需设备投入大。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种红外衍射面光学元件模压成型方法，将低温材料表层与红外玻璃基底同时模压，能够实现光学玻璃衍射面光学元件的模压生产。
本发明的技术解决方案是：一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用与红外衍射面光学元件外形一致的模具；
(2)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且材质相同的红外玻璃基底；
(3)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且低于红外衍射面光学元件软化温度的低温材料表层；
(4)将红外玻璃基底及其上、下的低温材料表层一块放入模压机的模具中，升温加压，红外玻璃基底与低温材料表层形变获得红外衍射面光学元件。
本发明的技术解决方案中所述的第(3)步骤中，低温材料表层为透红外的材料。
本发明的技术解决方案中所述的第(3)步骤中，透红外的材料为树脂材料。
本发明的技术解决方案中所述的第(2)步骤中，红外玻璃基底为红外光学玻璃或红外晶体。
本发明的技术解决方案中所述的第(1)步骤中，模具的材质为铝或铜。
本发明的技术解决方案中所述的第(1)步骤中，模具的材质为硬质合金或陶瓷材料。
本发明的技术解决方案中所述的第(3)步骤中，低温材料表层的软化温度低于红外衍射面光学元件的软化温度为100℃以上。
本发明的技术解决方案中所述的第(4)步骤中，升温使模压机温度升至低温材料表层的软化温度以上5~20℃，并保温1~10分钟；所述的加压是对模具施加100~200kgf的压力。
本发明的技术解决方案中所述的第(1)、(2)、(3)步骤中，所述的低温材料表层、红外玻璃基底的边沿为圆柱状，低温材料表层与红外玻璃基底之间的接触面为平面或者具有相同曲率半径的曲面，低温材料表层与模具之间的接触面为球面或近球面形状。
本发明的技术解决方案中所述的第 (3)步骤中，低温材料表层厚度为0.05~0.2mm的圆柱形。
本发明由于采用红外衍射面光学元件模压成型方法，包括以下步骤：(1)采用与红外衍射面光学元件外形一致的模具，(2)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且材质相同的红外玻璃基底，(3)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且低于红外衍射面光学元件软化温度的低温材料表层，(4)将红外玻璃基底及其上、下的低温材料表层一块放入模压机的模具中，升温加压，低温材料表层与红外玻璃基底形变获得红外衍射面光学元件，因而改变了传统采用单点金刚石车床车削加工红外衍射面光学元件的方法，克服了传统加工方法存在的加工效率低、车刀损耗大、不适合批量生产和量产所需设备投入大的不足。另外，由于采用低温材料表层，因而可使成型温度远远低于红外玻璃基底材料的模压生产温度，大大节省了能源消耗，减少红外玻璃基底因加热容易产生表面疵病的问题。
本发明具有生产效率高、设备投入少和适合各类红外衍射面光学元件批量生产的特点。
本发明主要用于各类红外衍射面光学元件的批量化生产。
附图说明
为了更清楚说明本发明实施中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单介绍
图1是本发明一种红外衍射面光学元件模压成型方法示意图。
图中：1、低温材料表层；2、红外玻璃基底；3、模具。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种红外衍射面光学元件模压成型方法的一个实施例，包括以下步骤：
(1)采用与红外衍射面光学元件外形一致的模具3；
(2)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且材质相同的红外玻璃基底2，可保持产品的光学特性；
(3) 制作与红外衍射面光学元件直径一致、且低于红外衍射面光学元件软化温度的低温材料表层1；
(4)将加工好的红外玻璃基底2及其上、下的低温材料表层1一块放入精密模压机的模具3中，升温加压，红外玻璃基底2与低温材料表层1形变获得红外衍射面光学元件。
其中，第(1)步骤中，模具3的材质为铝或铜等易车削加工的软金属材料，也可以为硬质合金或陶瓷材料。从加工成本出发，Al、Cu材料的模具加工难度低，整体加工成本低，为本方法模具材质的最优选择。
第(2)步骤中，红外玻璃基底2为红外光学玻璃或红外晶体，与红外衍射面光学元件材料相同，保证模压衍射面光学元件的光学性能不变。从量产考虑，红外玻璃基底2的边沿为圆柱状。红外玻璃基底2的中心厚度根据红外衍射面光学元件的厚度确定。
第(3)步骤中，按照红外衍射面光学元件的外形，低温材料表层1选择透红外的材料，透红外的材料最优选用树脂材料，主要是从生产成本和制造难度出发，树脂材料成本低，容易加工生产，为最优选择。低温材料表层1的软化温度低于红外衍射面光学元件的软化温度100℃以上。低温材料表层1厚度为0.05~0.2 mm的圆柱形。从量产考虑，低温材料表层1的边沿为圆柱状。低温材料表层1与红外玻璃基底2之间的接触面为平面或者具有相同曲率半径的曲面，保证两种材料之间完全贴实。低温材料表层1与模具3之间的接触面为球面或近球面形状。
第(4)步骤中，升温是模压机温度升至低温材料表层1的软化温度以上5~20℃，并保温1~10分钟；加压是对模具3施加100~200kgf的压力，低温材料表层1发生形变并与红外玻璃基底2发生表面粘连结合成一体，低温材料表层1复制模具3的面型，获得红外衍射面光学元件。低温材料表层1与红外玻璃基底2的组合形状为近似衍射面光学元件形状。
实施例1：
模压硫系衍射面光学元件。硫系红外玻璃材料很软，高温条件下组分挥发，模压成型材料挥发产生外观不良。本发明实施例1制备一款直径10mm，中心厚度5mm，双凸硫系IRG206材料衍射面光学元件。先制备两片厚度0.1mm、直径10mm柱状的低温材料表层1，低温材料表层1选用树脂材料，再加工中心厚度4.9mm双凸IRG206红外玻璃基底2，两片低温材料表层1分别位于IR206红外玻璃基底2上、下的组合方式，放入模具3中，模具3的材质为Cu材料，将温度升至低温材料的软化温度以上5~10度，然后施加100kgf的压力，最终获得所需的衍射面光学元件。
实施例2：
锗衍射面光学元件的模压。本发明实施例2制备一款直径20mm，中心厚度8mm，凸凹形状锗材料衍射面光学元件。先制备两片厚度0.1mm、直径20mm柱状的低温材料表层1，低温材料表层1选用树脂材料，再加工中心厚度7.9mm平凸锗红外玻璃基底2，两片低温材料表层1分别位于锗红外玻璃基底2上、下的组合方式，放入模具中，模具3的材质为Al材料，将温度升至低温材料的软化温度10~20，然后施加200kgf的压力，最终获得所需的衍射面光学元件。

Claims (9)

1.一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)采用与红外衍射面光学元件外形一致的模具（3）；
(2)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且材质相同的红外玻璃基底（2）；
(3)制作与红外衍射面光学元件直径一致、且低于红外衍射面光学元件软化温度的低温材料表层（1）；低温材料表层（1）与红外玻璃基底（2）之间的接触面为平面或者具有相同曲率半径的曲面，低温材料表层（1）与模具（3）之间的接触面为球面或近球面形状；
(4)将红外玻璃基底（2）及其上、下的低温材料表层（1）一块放入模压机的模具（3）中，模压机温度升至低温材料表层（1）的软化温度以上5~20℃，并保温1~10分钟，对模具（3）施加100~200kgf的压力，低温材料表层（1）与红外玻璃基底（2）形变获得红外衍射面光学元件。
2.根据权利要求1所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(3)步骤中，所述的低温材料表层（1）为透红外的材料。
3.根据权利要求2所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(3)步骤中，所述的透红外的材料为树脂材料。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(2)步骤中，所述的红外玻璃基底（2）为红外光学玻璃或红外晶体。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(1)步骤中，所述的模具（3）的材质为铝或铜。
6.根据权利要求1、2或3所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(1)步骤中，所述的模具（3）的材质为硬质合金或陶瓷材料。
7.根据权利要求1、2或3所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(3)步骤中，所述的低温材料表层（1）的软化温度低于红外衍射面光学元件的软化温度100℃以上。
8.根据权利要求1、2或3所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第(1)、(2)、(3)步骤中，所述的低温材料表层（1）、红外玻璃基底（2）的边沿为圆柱状。
9.根据权利要求1、2或3所述的一种红外衍射面光学元件模压成型方法，其特征在于：第 (3)步骤中，所述的低温材料表层（1）厚度为0.05~0.2 mm。
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