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玻璃管制造工藝

時間:2020-12-16
介紹了精密玻璃控制制造工藝。
目前精密玻璃管的加工主要有兩種方法:高溫精密拉拔和精密機械成形。前一種屬于熱加工,后一種屬于冷加工。
高精度高溫拉制技術。
高精度玻璃管的高溫精密拉制生產工藝包括玻璃坯料成型、預制棒材精密加工、高精度玻璃管的精拉和輔助工藝四個環節。
玻璃鋼坯模。
玻璃坯成型工藝是將玻璃原料加工成與產品形狀、幾何比例基本相當的玻璃坯料。
預成型精密加工。
因為玻璃坯料的尺寸精度無法達到工藝要求,所以采用該工藝將玻璃坯料精密加工成預制棒材,其形狀和幾何比例與產品的形狀和比例一致。本工藝主要解決了內孔的成形問題。
精確拉伸。
在此過程中,玻璃預制棒按要求比例被拉成玻璃管。拉拔時,玻璃管內孔外徑尺寸的精確測量與控制。
附屬過程。
將拉制好的玻璃管材切割成標準尺寸,經清洗、檢驗,制成成品。
精確的機械成形技術。
高精度玻璃管材的機械成形生產工藝包括玻璃毛坯成形、拉拔、玻璃管材的機械成形和輔助四個環節。
玻璃鋼坯模。
玻璃坯成型工藝是將玻璃原料加工成與產品形狀、幾何比例基本相當的玻璃坯料。
拉。
在此過程中,玻璃坯料按所需比例被拉成玻璃管。經過這一環節后,毛坯玻璃管的精度無法滿足產品的要求。
玻璃管的機械成形。
在此過程中,由于毛坯玻璃管的尺寸精度無法滿足工藝要求,為了達到產品的技術要求,毛坯玻璃管被精密成形。
附屬過程。
在此過程中,成形的玻璃管被切割成標準尺寸,并經過清洗和檢查,最后制成成品。
對兩種生產工藝進行了比較,其主要區別如下:
預制桿精度高的高溫精密拉制工藝,對精密機械成形工藝的預制桿精度要求低。后者工藝難度大、過程復雜、設備要求高。
高精度拉伸法在拉伸過程中形成高精度玻璃管,而高精度機械拉伸法在隨后的機械拉伸過程中形成高精度玻璃管。前一種拉絲精確度高,對設備要求高,成本高。
在產品可靠性方面,精密機械成形工藝易產生微裂紋及內應力,影響產品質量;
從產品的幾何精度來看,二者的內外徑、不圓度等指標相當;在同心度指標上,高溫精密拉制技術明顯優于精密機械成形技術。此外,精密的機械成形工藝對于長徑玻璃管的加工也比較困難,而高溫精密拉拔工藝可以輕松地生產出1米以上的超長精密玻璃管。是用戶識別產品加工方法的一種有效方法。
結果表明,高溫精密拉拔玻璃管材制品的質量明顯優于精密機械拉拔制品。但是,高溫精密拉制技術復雜,設備精度高,生產成本高。
國內和國外生產技術概況
目前,國外精密玻璃管材生產企業普遍采用高溫精密拉伸技術。目前國內只有少數企業采用高溫精拉法生產。北京鑫海萊光電科技有限公司是一家采用高溫精密拉制工藝生產精密玻璃管的企業,其他公司都是采用機械成形的方法生產。
通訊用精密玻璃管的技術要求
在光纖通信設備中,精密玻璃管起著精確定位通信器件和封裝電子器件的作用。
關于精確定位的技術要求。
對于精確定位的應用,要求玻璃管材具有極高的幾何尺寸精度,一般包括管材的內徑、外徑、橢圓度、同心度等參數。玻璃管的性能指標與生產工藝及使用要求有關。
玻璃管內孔通常是用來定位于常規用途。此時,一般要求內徑尺寸公差為正負5微米,橢圓小于10微米,外徑尺寸公差為正負20微米。
內孔和外孔同時用于特殊應用場合。此時,內外徑的誤差可達到正負5微米,橢圓度小于5微米,同心度也可小于5微米。
有關設備封裝的技術要求。
對于器件封裝的應用,要求玻璃管具有較高的力學強度和環境穩定性。玻璃管的機械強度及穩定性與所用材料及加工工藝有關。
當前用于封裝的最理想材料是硼硅玻璃。該材料與石英玻璃相比不脆,且與其他玻璃材料相比具有較高的強度和穩定性,因此通信玻璃管一般采用硼硅玻璃材料。按照二氧化硅的含量,硼硅玻璃又分為高硼硅玻璃、中硼硅玻璃和低硼硅玻璃。高硼硅玻璃的膨脹率最低,為3.3&TImes;高10-6K-1,是最佳的封裝材料。但高硼硅玻璃的加工工藝比較困難,國外前幾年有一些公司(如日本的NEG)提供中硼硅玻璃材料的玻璃管。經過多年的實踐證明,中硼硅玻璃材料的玻璃管在實際應用中,性能不如高硼硅玻璃材料的玻璃管穩定、可靠,因此,目前主流光學設備廠商普遍采用高硼硅玻璃材料制成的精密玻璃管。
除原料外,玻璃管材的生產工藝對產品質量也有很大影響。如產品表面出現細小裂紋等損傷,玻璃內存在殘余應力,在溫度和壓力變化的作用下,產品的可靠性將大大降低。
通訊用精密玻璃管檢驗法
從通信用精密玻璃管的技術要求來看,通信費玻璃管的檢測包括兩個方面:幾何精度檢測和可靠性檢測。
幾何級數精度測量
在玻璃管幾何精度檢測難度等徑檢測方面,可采用圖像處理系統或塞規檢測;通常使用塞規檢測,目前市場上可購買2微米間隔的塞規,也可定制1微米間隔的塞規。圖象檢測系統必須采用專門定制的系統,市場上常見的圖象檢測系統價格昂貴,無法直接用于產品檢測。由于玻璃管截面有微小崩邊,未經處理,沒有使用專用軟件難以進行精確測量。高精度圖像檢測系統的內孔測量精度在2毫米范圍內可以達到1微米以上。
利用圖像處理系統可對橢圓度進行測量。高溫精密拉制工藝生產的玻璃管,可直接通過外徑測量獲得。
同心測量是通過特殊設計的圖像處理系統進行的。
可信度檢測
可靠度測試的標準方法是將玻璃管封裝在器件中,并將其置于高低溫測試盒中進行測試。這個方法很費時??焖贆z測方法是把玻璃管子放在溫度為300攝氏度的容器中,然后迅速取出,置于常溫水中。這樣重復3次,若玻璃管沒有發生破裂,即為合格產品。
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