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小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验

唐昆 李典雨 舒勇 朱勇建 王宇 张明军 毛聪

唐昆, 李典雨, 舒勇, 朱勇建, 王宇, 张明军, 毛聪. 小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814006-0814006(12). doi: 10.3788/IRLA201948.0814006
引用本文: 唐昆, 李典雨, 舒勇, 朱勇建, 王宇, 张明军, 毛聪. 小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(8): 814006-0814006(12). doi: 10.3788/IRLA201948.0814006
Tang Kun, Li Dianyu, Shu Yong, Zhu Yongjian, Wang Yu, Zhang Mingjun, Mao Cong. Simulation and experiment of non-isothermal hot pressing of small-diameter aspherical chalcogenide glass lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 814006-0814006(12). doi: 10.3788/IRLA201948.0814006
Citation: Tang Kun, Li Dianyu, Shu Yong, Zhu Yongjian, Wang Yu, Zhang Mingjun, Mao Cong. Simulation and experiment of non-isothermal hot pressing of small-diameter aspherical chalcogenide glass lens[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(8): 814006-0814006(12). doi: 10.3788/IRLA201948.0814006

小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验

doi: 10.3788/IRLA201948.0814006
基金项目: 

国家自然科学基金(51405034,51605045,51875050);工程车辆轻量化与可靠性技术湖南省高校重点实验室(长沙理工大学)开放基金(2017kfjj06)

详细信息
    作者简介:

    唐昆(1980-),男,讲师,硕士生导师,博士,主要从事超精密加工、精密热压成型及仿真方面的研究。Email:tangkun@csust.edu.cn

  • 中图分类号: TH128;TN213

Simulation and experiment of non-isothermal hot pressing of small-diameter aspherical chalcogenide glass lens

  • 摘要: 为提高小口径非球面硫系玻璃镜片热压成型质量,避免成型缺陷,通过热压过程的有限元分析,提出了一种新的非等温热压成型法。在上模仁和上加热板之间设置加热间隙,对上、下加热板设置不同的加热温度,以实现玻璃预形体的非等温加热。首先,根据硫系玻璃高温粘弹性本构模型和热传递模型,结合相关参数建立了镜片热压过程的有限元模型;接着,采用所建立的模型,分析了非等温温差对玻璃预形体内部的温度分布、成型镜片最大残余应力分布及轮廓偏移量的影响,以确定最佳的温差值;最后,进行了镜片的非等温热压成型实验,并将仿真和实验结果进行了对比研究,以验证仿真模型和结果的有效性。仿真与实验结果均表明,最佳的非等温温差值为10℃。该条件下,仿真获得的玻璃预形体内部温度差仅为2.6℃,成型镜片最大残余应力可减至3.375 MPa,成型镜片ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为0.562 m和0.615 m;实验获得的成型镜片ASP1和ASP2的PV值分别为118.2、194.0 nm,Ra值分别为17.0、37.8 nm,轮廓偏移量最大值分别为0.583、0.644 m,均满足精度要求。仿真与实验结果具有较好的一致性,采用合理的温差值进行镜片的非等温热压成型,可有效降低玻璃预形体内部温度差及成型镜片最大残余应力,避免粘连、气泡等成型缺陷,提高成型镜片的精度。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-03-11
  • 修回日期:  2019-04-21
  • 刊出日期:  2019-08-25

小口径非球面硫系玻璃镜片的非等温热压成型仿真与实验

doi: 10.3788/IRLA201948.0814006
    作者简介:

    唐昆(1980-),男,讲师,硕士生导师,博士,主要从事超精密加工、精密热压成型及仿真方面的研究。Email:tangkun@csust.edu.cn

基金项目:

国家自然科学基金(51405034,51605045,51875050);工程车辆轻量化与可靠性技术湖南省高校重点实验室(长沙理工大学)开放基金(2017kfjj06)

  • 中图分类号: TH128;TN213

摘要: 为提高小口径非球面硫系玻璃镜片热压成型质量,避免成型缺陷,通过热压过程的有限元分析,提出了一种新的非等温热压成型法。在上模仁和上加热板之间设置加热间隙,对上、下加热板设置不同的加热温度,以实现玻璃预形体的非等温加热。首先,根据硫系玻璃高温粘弹性本构模型和热传递模型,结合相关参数建立了镜片热压过程的有限元模型;接着,采用所建立的模型,分析了非等温温差对玻璃预形体内部的温度分布、成型镜片最大残余应力分布及轮廓偏移量的影响,以确定最佳的温差值;最后,进行了镜片的非等温热压成型实验,并将仿真和实验结果进行了对比研究,以验证仿真模型和结果的有效性。仿真与实验结果均表明,最佳的非等温温差值为10℃。该条件下,仿真获得的玻璃预形体内部温度差仅为2.6℃,成型镜片最大残余应力可减至3.375 MPa,成型镜片ASP1和ASP2的轮廓偏移量最大值分别为0.562 m和0.615 m;实验获得的成型镜片ASP1和ASP2的PV值分别为118.2、194.0 nm,Ra值分别为17.0、37.8 nm,轮廓偏移量最大值分别为0.583、0.644 m,均满足精度要求。仿真与实验结果具有较好的一致性,采用合理的温差值进行镜片的非等温热压成型,可有效降低玻璃预形体内部温度差及成型镜片最大残余应力,避免粘连、气泡等成型缺陷,提高成型镜片的精度。

English Abstract

参考文献 (17)

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