3D热弯机加热系统设计及玻璃热弯加热温度研究

发布时间：2020-11-02 08:28

　　 随着信息电子技术的发展,人们对手机、智能手环等智能穿戴装备的需求量越来越大。3D热弯玻璃主要应用于曲面手机屏幕的盖板,具有高贴合度的手感、轻薄、透明洁净、抗指纹、防眩光、坚硬、耐刮伤等优点,还可以制作成多种弯曲形状,未来的应用范围会越来越广泛。在3D玻璃热弯成型技术中,温度的控制对玻璃的成型起着至关重要的作用,也是衡量玻璃弯曲成型质量的关键性指标,加热温度控制范围还可以影响到模具的使用寿命。采用传统的测温方法很难测量模具内部和玻璃片的温度,无法了解传热机理和温度变化历程。为了能够给3D玻璃热弯加工提供准确的工艺参数,本文率先对预成型平板玻璃进行了加热过程的温度场有限元分析,并结合玻璃热弯成型实验确定适合对平板玻璃进行热弯加工的加热温度和加热时间。本论文主要研究内容如下:首先在大量的实践工作基础上,结合国内外生产的热弯机,重新设计了热弯机加热系统;并对加热系统的传热进行了理论分析,推导出了加热板加热至设定温度的时间方程,通过数值计算对两种设计方案的加热板进行吸收热量和加热时间的比较;在工程实践中总结分析了电加热管失效的原因,提出了的提高加热板热效率的电加热管选型方法和安装方案。然后,对内部含平板玻璃的石墨模具整体的加热升温过程进行了模拟仿真,仿真中可以实时的反应模具和平板玻璃的升温过程和温度分布情况,还计算出玻璃的温度和时间的变化历程,以及平板玻璃受热的应力变化情况。最后,设计了玻璃热弯成型实验的方法,通过大量玻璃热弯成型的实验,确定康宁第三代大猩猩玻璃适合热弯加工的加热温度控制范围,准确的确定了热弯工艺所需的加热时间,通过实验结果与仿真模拟的结果进行比对。本文采用的分析和实验的方法得出了结论,不仅对3D玻璃的热弯加工工艺参数的选择和3D热弯机的实际运行提供了有价值的参考,也为今后的研究工作给予一定的理论和数据支持。
【学位单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ171.6
【部分图文】：

课题来源光电技术设备生产加工企业响应市场需求，生产一款能够加工曲面手专用设备，需要对设备不断的进行改进，并对 3D 热弯玻璃成型工艺优化进行研究。因此哈尔滨理工大学与该企业的校企合作项目开展璃成型工艺的研究。研究背景意义着手机、电子及智能可穿戴设备等电子信息产业的快速发展，消费电的用户体验以及外观的要求越来越高[1]。3D 曲面玻璃如图 1-1 具有轻、抗指纹、防眩光、坚硬、耐刮伤、耐候性等优点,造型各异、款式新屏幕应用在手机上更符合人体工程学和消费者的习惯，今后的使用将，又可增加弧形边缘触控功能带来出色的触控手感、发展无线充电功曲面玻璃市场前景得到高度认可[2]。如何高效地获得超平滑无损伤的 为了玻璃热弯技术的重要研究课题，提高 3D 曲面玻璃的加工工艺质要的现实意义和市场价值[3]。

模具在合模的过程中将粘弹性太的玻璃压制制成满足设计需求的 3D 热弯玻璃，无需要其他成型的材料去除加工法，热弯成型法的产品生产率有明显优势技术，图 1-2 是热弯关键技术装备，包括热弯机和热弯,如果模具内的玻璃温度过高，则会发生玻璃融化，冷却整体报废；若玻璃加热温度过低，又会导致玻璃热弯甚至出现破碎现象。在玻璃冷却降温阶段，如果降温速度分布不均匀，特别是在玻璃片的厚度方向上会存在内部热应力过大而在成形过程中炸裂[5]。因此对开展热弯机设备的优化改造和工艺参数的研究，掌握 3D 曲面化规律，预热、成型、缓冷、冷却四个工序对玻璃加工，为 3D 玻璃热弯机提供优化的工艺参数，也对大批量高 3D 曲面玻璃热弯加工设备制造技术及生产技术，提提高我国电子信息领域的装备制造水平具有十分重要的热弯加工技术理论框架，填补手机盖板玻璃加工的理论术的发展具有重要的现实意义[6]。3D 热弯玻璃成型所需如图 1-2 和石墨模具如图 1-3。

图 1-3 石墨模具Fig.1-3 Graphite mold压成型技术的介绍压成型技术，原理是将玻璃加热升温，玻璃会从固体转向在固态和黏流态转变的温度范围内，在充满惰性气体的环境进行加热挤压的过程，一次性高效率、高质量的将玻璃压制玻璃工件[7]。由于玻璃模压成型的方法代替了传统的粗磨、加工工序，可以一次性将玻璃毛坯热制成型，节约了大量的生产设备 ，适用范围极广，能够加工出不同的形状、款式件和小型、微型光学元器件制造领域，有着广阔的发展空间压技术是一项综合性极强的技术，与玻璃材料、模具材料、参数等有着密切的联系，这些技术均是各自领域的尖端技术模压成型技术还没有应用之前，加工异型的曲面玻璃或者非与研抛的方法[11]。磨削和抛光的加工效率非常低，对于工人，而且只能是加工几种简单形状的玻璃制品[12]。传统加工玻
【参考文献】

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本文编号：2866800