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高温玻璃视镜加工中的工艺抛光有哪些方式?

作者:奥固鸿已有:N多人关注
高温玻璃视镜加工中的工艺抛光有哪些方式?
机械抛光是传统的抛光方法,机械抛光的操作是在类似研磨机的抛光机上进行,玻璃的机械抛光是指用低速旋转的软质弹性或黏弹性材料跑光盘,或高速旋转的低弹性材料抛光盘,通过添加抛光剂,获得具有一定研磨性质的光滑表面的加工方法。抛光时借助抛光材料使制品表面抛光,常见的抛光材料有木轮、棕轮、毛毡等。
玻璃的机械抛光机理,一般都认为是磨料对玻璃的机械作用,抛光不过是比湮没更细而已,在抛光材料的作用下,发生了分子过程。
玻璃的抛光效率是以单位时间内玻璃的抛光量来表示的,它与研磨玻璃的表面质量、抛光盘的压力和转速、抛光粉的消耗量、介质的特性、玻璃表面的温度和环境温度、加速剂的使用、玻璃成分、跑光盘的材质等有关。
抛光使用的磨粒是1um以下的微细磨粒。抛光加工模型如图所示。
常用的抛光粉有氧化铁、长石粉、硅藻土、氧化铈粉、氧化钛粉、氧化钍粉等。对抛光粉的要求是必须具有较高的抛光能力,不能含有硬度大、颗粒大的杂质,以免在玻璃抛光过程中使玻璃表面划伤。各种抛光材料及性能见表。
 
化学抛光是利用氢氟酸破坏玻璃表面,使原有的表层硅痒膜破坏,生成新的表面硅氧膜,使得玻璃得到很高的透过率且表面很光洁。目前,高温玻璃视镜的抛光大多用化学抛光和机械抛光相结合的方法,也即化学机械抛光。
采用化学侵蚀抛光玻璃时,除使用氢氟酸外,还要加入能使侵蚀生成物溶解的添加物。一般采用硫酸,硫酸具有酸性强、沸点高、不易挥发、室温下比较稳定等特点,故通常将硫酸加入氢氟酸中配成抛光液。另外,因氢氟酸易挥发。侵蚀性强,故需要在密闭条件下进行抛光,同时要对抛光过程中产生的废气、废水进行严格的处理。
影响化学抛光的因素如下。
1、玻璃的成分 一般情况下钠钙硅玻璃抛光比较困难,效果较差,含铅玻璃化学抛光效果较好。
2、抛光液的成分 特别是抛光液中氢氟酸和硫酸的比例构成,要根据玻璃的成分进行调整。一般的铅晶质玻璃配方中:7%~10.5%的氢氟酸和58%~65%的硫酸。对钠钙硅玻璃来说,水、氢氟酸、硫酸的体积比例为1:(1.62~2):(2.76~3)。
3、抛光温度 温度过低则反应慢,温度过高反映剧烈,一般以40~50℃为宜。
4、处理时间  处理时间短,抛光作用不完全,处理时间长则玻璃表面会有盐类沉积物,因此具体的抛光时间,应依据抛光液的配比、处理温度等来决定。一般情况下采用短时间多次抛光的方法来处理,每次处理时间在6~15s左右,处理次数不超过10次,若处理次数过多易在表面形成波纹等缺陷;每次酸处理完后都应将玻璃表面用水冲洗以去掉沉淀的盐类。
化学机械抛光,1965年Walsh和Herzog首次提出了化学机械抛光技术,之后逐渐被应用。抛光时,旋转的工件以一定的压力施于随工作台仪一起旋转的抛光垫上,而由亚微米或纳米磨料和化学溶液组成的抛光液在工件与抛光垫之间流动,并在工件表面产生化学反应,工件表面形成的化学反应物由磨料的机械摩擦作用去除。在化学成膜与机械成膜的交替过程中,通过化学与机械的共同作用从工件表面去除极薄的一层材料,最终实现超精密表面加工。两个过程的快慢综合和一致性影响着工件的抛光速度和抛光质量。抛光速度主要由这两个过程中速度较慢的过程所控制。因此,要实现高效率、高质量的抛光,必须使化学作用过程与机械作用过程进行良好的匹配。如果化学腐蚀作用大于机械磨削作用则在抛光面表面产生腐蚀坑、橘皮状波纹;如果机械磨削作用大于化学腐蚀作用则在抛光表面产生高损伤层和划倒。
化学机械抛光利用氢氟酸溶液的化学腐蚀作用与机械抛光结合,使玻璃表面达到光滑。这在实质上有别于酸抛光(化学抛光)。在酸液中还添加一些时盐类溶解或使盐类缓慢溶解成细微粒的物质,如有的加NH4F和NH4HF2,有的加有机物如异戊基乙酸盐和甘油,也有的添加一些氧化剂。用磨盘和抛光剂使玻璃表面凸出的部位机械抛光,同时玻璃又受到抛光剂中酸液的腐蚀,如此反复,直到玻璃变平滑。这是一种高效抛光法,但仅适用于平板玻璃和形状简单、表面无花纹的制品。
平板玻璃精细抛光机如图所示,主要用于STN-LCD、TFT-LCD玻璃几片或其他玻璃及硬脆材料的单面高精度、高效率抛光。主要特点:抛光盘、摇臂、抛光头的驱动电机均采用变频器调速,可实现缓启动、定点停车;抛光液由上盘两侧及下盘中心通过电泵循环加注,满足了抛光的工艺要求;压力采用气动三段加压(反压、自重、正压);本机的跑光盘由主电机通过涡轮蜗杆减速器驱动,主轴采用交叉滚子轴承,支撑刚度稳定、可靠;摇臂移动采用龙门式平行移动(滚动导轨副),滚动丝杠副由电机驱动,压力均匀,速度稳定;抛光头的翻转方式采用恒力矩翻转,极限位置机械锁定,保证了运转的平稳性和操作的安全性;电控方面采用可编程控制器(PLC)控制,可根据用户要求设定运行程序;可实现动态接触启动。
主要技术参数如下:
跑光盘直径:φ800~2000mm
抛光头直径:φ600~1800mm
摇臂移动幅度:±300mm
抛光头相对跑光盘偏心量:0~120mm
抛光工件最小厚度:0.40mm
下抛光盘转速:0~100r/mim
摇臂移动速度:0~150mm/s
抛光头升降行程:60mm
抛光头翻转角度:90°
精密指标如下:
抛光盘平面度:0.02mm
抛光盘端面跳动公差:0.06mm
抛光头平面度:0.02mm
噪声指标:≤70dB(A)

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