ТЕХНОЛОГИЯ

ТЕХНОЛОГИЯ

При выборе сырьевых материалов для варки оптических стекол основное внимание уделяют их чистоте, содержанию в них загрязняющих стекло примесей. Для введения в состав стекла SiО2, как правило, используют молотый кварц, содержание оксидов железа в котором допускается не более 0,001—0,005%- При введении других компонентов используют чистые искусственно получаемые соединения и оксиды металлов. Ограничивается в составе стекол также содержание С1 и SO3, которые могут вызвать в них опалесценцию.

Опалесце́нция — оптическое явление резкого усиления рассеяния света чистыми жидкостями и газами.

Особое значение при приготовлении шихты приобретает контроль однородности сырьевых материалов и полноты их смешивания. С целью устранения попадания в стекло аппаратурного железа производственные емкости и инструменты для приготовления шихты изготовляют из дерева, цинка и алюминия.

Варку оптических стекол осуществляют в одно-двух - горшковых пламенных печах. В качестве сосудов для варки применяют огнеупорные (шамотные или кварцевые) горшки емкостью 100—1000 л. В отдельных случаях для варки используют ванные печи. В тех случаях, когда варят стекла, обильно выделяющие пузыри или агрессивно воздействующие на стенки огнеупорного горшка, применяют электрические печи. Стекло варят в платиновом тигле, помещенном в магнитном поле индуктора. Платиновый тигель находится в защитном керамическом горшке.

При варке оптических стекол перед технологами ставится задача не только его сварить, осветлить в соответствии с заданным составом, но и достичь высокой однородности стекломассы. С этой целью при варке таких стекол применяют приемы механического перемешивания стекломассы. В качестве мешалки используют шамотный или из кварцевого стекла стержень, снабженный внизу двумя лопастями наподобие гребневого винта. Мешалка укреплена на охлаждаемой водой штанге, проходящей через свод печи. Мешалки приводят во вращение с помощью электродвигателя.

Температурные режимы варки оптических стекол в значительной степени отличаются друг от друга в силу большого многообразия составов стекол. Более длительные режимы устанавливают для оптического стекла марок тяжелого крона (до 40 ч) и менее длительные режимы — для стекол марок флинтов (до 20 ч).

На рис. 21.1 приведен температурный режим варки боросиликатного крона в шамотном горшке емкостью 600 л в газопламенной печи с механическим перемешиванием. Здесь же указывается режим работы мешалки.

23—468

Рис. 21.1. Температурный режим варки боросиликатного крона в горшковой печи

Технологический процесс варки стекол заключается в следующем. Вначале подготавливают горшок для варки стекла. Шамотный горшок после формования подвергают сушке, затем обжигу при 850—900 °С. Высокотемпературный обжиг осуществляют в горшковой печи при 1450—1550 °С, куда его вставляют после обжига. После окончания выводки горшок готов для варки в нем стекла, которую начинают засыпкой в него сначала возвратного боя стекла (при температуре около 1350°С), а затем шихты (при температуре около 1400°С).

Осветляют стекломассу при максимальных температурах, для ряда стекол они составляют 1400—1450 °С. В период осветления иногда проводят бурление стекломассы и хальмование поверхности стекла. Механическое перемешивание стекломассы осуществляют или вскоре после засыпки шихты, или после осветления и снижения температуры на 80—100°С. Охлаждение стекломассы до температур выработки продолжается несколько часов, после чего горшок выставляют из печи и начинают отливку стекла.

Выработку оптического стекла производят четырьмя основными способами: «классическим» — охлаждением стекла непосредственно в стекловаренном горшке с последующей разбивкой на куски; отливкой в виде блока; в этом случае стекломассу отливают из горшка в разборную квадратную стальную форму, установленную на стальную плиту; прокаткойв виде листа, при которой стекломассу отливают из горшка на стальной охлаждаемый водой стол и прокатывают стальным валом в лист заданной толщины; отливкой в виде бруска; в данном случае стекломассу выливают через отверстие в дне платинового тигля в виде бруска заданного сечения. Могут быть использованы и другие способы формования оптического стекла (например, способ ВВС очковых стекол).

Получаемые блоки и бруски оптического стекла следует рассматривать как полуфабрикат. Для получения заготовок заданной формы выработанное оптическое стекло подвергают разделке.

Ее можно осуществлять как термической, так и механической обработкой.

Под термической обработкой следует понимать моллирование, т. е. придание размягченному стеклу заданной формы под воздействием сил собственной тяжести. Этот способ чаще всего используют для стекол, полученных «классическим» способом, т. е. тогда, когда стекло, оставленное охлаждаться в горшке, потом было разбито на отдельные куски. Моллирование проводят в термических печах при температуре 600—1000°С.

В одних случаях моллирование осуществляют в шамотных прямоугольных формах, в которых стекло при размягчении принимает конфигурацию самой формы. В других случаях моллирование стекла совмещают с прессованием. Этот способ осуществляют в туннельных печах для моллирования. Заготовки, полученные по первому и второму способам, подвергают шлифованию и полированию, которые производят на обычных карусельных шлифовально-полировальных станках диаметром до 3 м.

При механической обработке отливки оптического стекла в виде блоков подвергают разделке на специальных колочных прессах. С помощью этих прессов блок раскалывается последовательно на два, четыре, восемь и т. д. кусков правильной прямоугольной формы. С целью изготовления из них заготовок заданной конфигурации их подвергают распиловке на циркульных пилах.

Особое место в технологическом процессе получения оптических стекол занимает отжиг. От качества его проведения зависят такие ведущие свойства стекла, как двойное лучепреломление и оптическая однородность. Поэтому все оптические стекла подвергаются тонкому отжигу, который занимает достаточно длительное время. Так, в случае отжига больших астрономических дисков продолжительность его составляет несколько месяцев. Отжигают в периодических, как правило, электрических печах. Температура отжига в зависимости от марки стекла может составлять 380—660 °С. Допускаемые остаточные напряжения при этом не должны превышать 50 ммк/см. В зависимости от размера заготовки и требуемого качества стекла по двойному лучепреломлению и оптической однородности режим отжига может быть различным для одной и той же марки стекла.

⇐ Предыдущая 12