一种分区加热的熔压设备及其使用方法与流程

1.本发明涉及光纤面板制造领域中的一种分区加热的熔压设备及其使用方法。


背景技术：

2.光纤面板，即高性能光学纤维面板，是由成千上万根规则紧密排列的光导纤维经过排板、热熔压、退火、粗加工和精加工等工序加工成型的光纤元件，它在光学上具有传光效率高，级间耦合损失小，传像清晰真实、零厚度等特点。光纤面板广泛地应用于各种阴极射线管、摄像管、ccd耦合及其他需要传送图像的仪器和设备中。最典型的应用是作为微光像增强器的光学输入、输出窗口，对提高成像器件的品质起着重要作用。
3.目前，光纤面板毛坯是通过成型模具熔压制成的。其流程可概括为：1.拉制、切割光纤复合丝；2.将定长的光纤复合丝有序地排列到熔压模具中；3.排列完成后，装配模具；4.将装配好的模具放入熔压炉，按程序进行抽气，升温保温，加压；5.松压，模具从炉内取出，降温后拆卸可得光纤面板毛坯。
4.在压制过程中，光纤复合丝的端头与模具表面接触后，会与后者产生滑动摩擦。由于此时光纤复合丝处于软化状态，因此该摩擦力会使复合丝端头发生弯曲现象。毛坯尺寸越大，高温压缩量越大，复合丝端头与模具表面的相对滑动距离越长，弯曲现象越明显。光纤复合丝端头弯丝问题的存在，制约了毛坯的有效材料利用率。毛坯厚度尺寸(沿光纤复合丝导光方向的尺寸)越小，该问题影响越大。
5.目前传统的改进方法为降低模具表面粗糙度，在模具表面与光纤复合丝端头之间添加高温润滑剂等。但考虑到模具表面氧化、润滑剂的挤压流失及对工件造成高温污染等因素，这些措施都有局限性。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种分区加热的熔压设备及其使用方法，可以减少光纤面板毛坯的熔压过程中，光纤复合丝端头弯折的程度。
7.根据本发明第一方面实施例，提供一种分区加热的熔压设备，包括模具和熔压炉，所述熔压炉包括两个压块和至少两个温度调节组件，两个所述压块与所述模具围出熔压空间，所述熔压空间用于放置光纤面板毛坯，两个所述压块中的至少一个能够在所述模具内滑动；所述熔压空间内设有至少两个温度区，所述温度区沿所述熔压空间的轴向方向设置，所述温度调节组件与所述温度区一一对应，所述温度调节组件包括加热器，所述加热器安装在所述模具的外侧，所述加热器用于加热对应的所述温度区的温度。
8.根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述温度调节组件还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述模具的外侧，所述温度传感器用于检测对应的所述温度区的温度。
9.根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述温度区沿所述熔压空间的轴向方向
等距设置。
10.根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述熔压炉还包括控制器，所述温度调节组件均与所述控制器电连接。
11.根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述熔压炉还包括动力装置，所述动力装置与所述压块连接，所述动力装置用于驱动两个所述压块相互靠近，所述动力装置与所述控制器电连接。
12.根据本发明第一方面实施例，进一步地，所述熔压炉还包括真空装置，所述真空装置与所述模具连接，所述真空装置用于抽取所述熔压炉内的空气，所述真空装置与所述控制器电连接。
13.根据本发明第二方面实施例，提供一种分区加热的熔压设备的使用方法，包括：
14.拉制并切割光纤复合丝，将所述光纤复合丝排列在所述模具中，形成光纤复合丝组合，所述光纤复合丝组合的高度比所述熔压空间的高度低1至2mm；
15.所述光纤复合丝的端部与所述模具的侧壁之间设有间隙；
16.将所述模具放入所述熔压炉中；
17.启动其中一个所述加热器，加热对应的所述温度区，两个所述压块相互靠近以挤压所述光纤复合丝组合；
18.重复以上操作，直到所有所述温度区都被加热过，此时所述光纤复合丝组合紧密结合为所述光纤面板毛坯；
19.打开所述熔压炉，将所述光纤面板毛坯从所述模具中取出。
20.根据本发明第二方面实施例，进一步地，所述间隙的宽度范围为0.5mm至1.0mm。
21.根据本发明第二方面实施例，进一步地，启动所述加热器以加热对应的所述温度区时，该所述温度区的温度比其他所述温度区高至少30℃。
22.根据本发明第二方面实施例，进一步地，所述熔压炉还包括真空装置，所述真空装置与所述模具连接，所述真空装置用于抽取所述熔压炉内的空气。
23.本发明实施例的有益效果至少包括：本发明通过设置多个温度区并进行分段熔压，减少光纤复合丝的端头与模具内壁间相对滑移的距离，从而减少光纤复合丝端头弯折程度，提升光纤面板毛坯的熔压质量。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
25.图1是光纤复合丝在传统的熔压装置中发生折弯的示意图；
26.图2是本发明第一方面实施例的结构图。
具体实施方式
27.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的
每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
30.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
31.本发明的第一方面实施例设计了一种分区加热的熔压设备，其通过设置多个温度区，对其中某一个温度区进行局部加热后再进行冲压，经过该多次分区加热及冲压后获得光纤面板毛坯。相较于传统的单次整体加热并冲压，光纤面板毛坯中细小的光纤复合丝端头与模具内壁的相对滑移距离变小，从而减少了光纤复合丝端头的弯折程度，提升熔压后的光纤面板毛坯质量。
32.本发明的第二方面实施例设计了一种分区加热的熔压设备的使用方法，叙述了如何使用上述分区加热的熔压设备。
33.图1为传统的熔压设备对光纤面板毛坯进行熔压时的示意图，其展示了在熔压时光纤面板毛坯中的光纤复合丝1’弯折情况。传统的熔压设备分为单向挤压和双向同时挤压两种类型，在挤压的同时对光纤复合丝1’进行加热，使得光纤复合丝1’在高温下变软以便于塑形，待冷却后光纤复合丝1’相互紧密结合即获得光纤面板毛坯。而在熔压过程中，光纤复合丝1’的端部与模具内壁产生接触，进而会受到滑动摩擦力。随着挤压的进行，光纤复合丝1’的中部受挤压力而移动，光纤复合丝1’的两端会受到反方向的滑动摩擦力阻碍，进而光纤复合丝1’会发生明显的弯折，严重时只能作为次品而舍弃，浪费资源。为了减少光纤复合丝1’的弯折，目前也有采用在模具内部涂抹润滑油的方法以减少摩擦力，但是在熔压状态下润滑油处于高温状态，容易发生挤压流失或污染工件的情况，依然存在其局限性。
34.图2是本分区加热的熔压设备的结构图。上下两块压块21和模具1共同围成了熔压空间3，光纤面板毛坯即设置在该熔压空间3中等待熔压。熔压空间3还被划分为至少两个温度区4，每个温度区4都相应设置有一个温度调节组件22，该温度调节组件22用于对相对应的温度区4进行加热。当温度调节组件22对温度区4进行加热时，光纤复合丝在高温受压下发生伸长形变；而对于其他未进行加热的温度区4，为了使光纤复合丝端头不受滑动摩擦影响，光纤复合丝端头与模具1的内壁间还设有间隙5，减少光纤复合丝端头与模具1的直接接触，从而光纤复合丝端头与模具1内壁间的滑动摩擦距离变短。在实际熔压过程中，各个温度区4被相对应的温度调节组件22逐一加热，加热一个温度区4的同时进行一次挤压，通过分区加热和多次挤压的工艺，减少了单次挤压时光纤复合丝端头与模具1内壁的相对滑移距离，进而减少光纤复合丝的弯折程度。
35.参照图2，本发明第一方面实施例中的分区加热的熔压设备，包括模具1和熔压炉
2。模具1为与光纤面板毛坯直接接触的部件，其设置在熔压炉2中。熔压炉2包括两个压块21和至少两个温度调节组件22。两个压块21和模具1共同围出熔压空间3，光纤面板毛坯即在该熔压空间3中进行熔压。两个压块21中的至少一个能够在模具1中滑动，实现单向挤压或双向同时挤压的效果。熔压空间3内还设有至少两个温度区4，其沿熔压空间3的轴向方向设置，具体为等距设置。温度区4的数量与温度调节组件22的数量相等，并且温度调节组件22分别与温度区4一一对应设置。温度调节组件22包括加热器，其安装在模具1的外侧，用于加热相对应的温度区4的温度。具体地，加热器可以采用贴片加热器或加热炉等加热设备，或其他能够实现相同加热效果的加热设备，在此不再赘述。
36.进一步地，温度调节组件22还包括温度传感器，该温度传感器安装在模具1的外侧，用于检测相对应的温度区4的温度，从而能够更为精确地设定各个温度区4的温度。
37.进一步地，熔压炉2还包括控制器，温度调节组件22均与控制器电连接，从而能够通过控制器对各个温度调节组件22进行联合控制，也便于观察各个温度区4的温度变化。
38.进一步地，熔压炉2还包括动力装置，该动力装置与压块21连接，用于驱动两个压块21相互靠近，实现对光纤面板毛坯的挤压。动力装置也与控制器电连接，能够通过控制器对动力装置进行控制。具体地，动力装置为液压机或冲压机，或者其他能够实现相同效果的动力装置，在此不再赘述。
39.进一步地，熔压炉2还包括真空装置，该真空装置与模具1连接，用于抽取熔压炉2内的空气，使得熔压炉2内处于真空状态，防止在熔压过程中光纤面板毛坯内出现气泡或气孔，影响成品品质。真空装置与控制器电连接，从而能够通过控制器对真空装置进行控制。
40.本发明第二方面实施例中的分区加热的熔压设备的使用方法，包括以下步骤：
41.s1.拉制并切割光纤复合丝，将光纤复合丝整齐排列在模具1中，形成光纤复合丝组合，为了避免光纤复合丝过多而导致外溢，光纤复合丝组合的高度比熔压空间3的高度低1至2mm；
42.s2.光纤复合丝的端部与模具1的侧壁之间设有间隙5，减少光纤复合丝端部与模具1内壁的直接接触，具体地，该间隙5的宽度范围为0.5mm至1.0mm；
43.s3.将模具1放入熔压炉2中，等待进行熔压；
44.s4.启动其中一个加热器，加热对应的温度区4，具体地，所加热的温度区4的温度应比其他温度区4高至少30℃，以使彼此温度具有明显区别；两个压块21相互靠近以挤压光纤复合丝组合，完成一次挤压；每次挤压完成后，可以使两个压块相互远离或保持不动以等待下一次挤压；挤压过后的温度区4可以采取静置或冷却装置进行降温，或者维持原温度；
45.s5.重复步骤s4，直到所有温度区4都被加热过，此时光纤复合丝组合紧密结合成为光纤面板毛坯；
46.s6.打开熔压炉2，将光纤面板毛坯从模具1中取出，光纤面板毛坯制成。
47.进一步地，在进行熔压工作前，使用真空装置对熔压炉2内部进行抽气，使得熔压工作在真空环境下进行，避免产生气泡或气孔以影响成品品质。
48.以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。