非球面磷酸盐玻璃镜片精密热压仿真与实验

摘要：

[目的]将精密热压成型的仿真与实验相结合,探究非球面磷酸盐玻璃镜片的热压工艺参数对镜片残余应力、成型质量及光学性能的影响,以满足其高精度批量制造的需求.[方法]首先,在玻璃材料热黏弹性、结构松弛特性及热传递分析的基础上,获得磷酸盐玻璃热力学性能的相关参数值;接着,建立镜片热压成型的有限元模型,分析热压温度、加压载荷、退火速率等工艺参数对成型镜片残余应力及其分布的影响;最后,开展非球面磷酸盐玻璃镜片的精密热压成型实验,探讨上述工艺参数对镜片成型质量(轮廓偏移量、形状精度及表面粗糙度)与镜片中心区域光学性能(折射率、反射率、透过率)的影响规律,并获得优化的成型工艺参数.[结果]提高热压温度,减小加压载荷及降低退火速率均有利于降低镜片的残余应力,最佳热压温度为560℃,最佳加压载荷为1.1 MPa,最佳退火速率为0.125℃/s;在优化的工艺参数下,两种非球面磷酸盐玻璃镜片的形状精度分别为406.3、829.6 nm,表面粗糙度分别为14.5、15.4 nm,最大轮廓偏移量分别为38.2、75.2 nm,且在400～900 nm检测波长内,透过率均大于86％.[结论]采用仿真分析与实验分析相结合的方法,能较好地探究相应工艺参数对成型规律的影响并起到优化加工条件的作用,优化参数下的成型镜片能满足镜片精度和光学性能的要求.

关键词：非球面、磷酸盐、热压成型、有限元仿真、成型质量

所属期刊栏目：19

分类号：TH16

资助基金：国家自然科学基金;湖南省教育厅科学研究项目;湖南省高新技术产业科技创新引领计划项目;长沙市自然科学基金项目

在线出版日期：2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：19-31