精密玻璃管制造工藝簡介

　　精密玻璃管的加工目前有兩種工藝：一種是高溫精密拉制工藝，一種是精密機械整形工藝。前者屬于熱加工工藝，后者屬于冷加工工藝。

　　高溫精密拉制工藝

　　精密玻璃管的高溫精密拉制生產工藝包括玻璃毛坯成型、預制棒精密加工、精密拉絲以及輔助工藝四個環(huán)節(jié)，其工藝過程包括：

　　玻璃毛坯成型

　　玻璃毛坯成型工藝將玻璃原料加工成形狀與幾何比例關系與產品基本相當的玻璃坯料。

　　預制棒精密加工

　　由于玻璃坯料的尺寸精度達不到工藝要求，本工藝過程將玻璃毛坯料精密加工成與產品形狀與幾何比例關系相同的預制棒。該加工過程主要解決內孔整形問題。

　　精密拉絲

　　該工藝過程將玻璃預制棒按需求的比例拉制成玻璃管。在拉制過程中，要精密測量和控制玻璃管的內孔和外徑的尺寸。

　　輔助工藝

　　該工藝過程將拉制好的玻璃管切割成標準尺寸，經清洗和檢驗后，形成最終產品。

　　精密機械整形工藝

　　精密玻璃管的機械整形生產工藝包括玻璃毛坯成型、拉絲、玻璃管機械整形以及輔助工藝四個環(huán)節(jié)，其工藝過程包括：

　　玻璃毛坯成型

　　玻璃毛坯成型工藝將玻璃原料加工成形狀與幾何比例關系與產品基本相當的玻璃坯料。

　　拉絲

　　該工藝過程將玻璃毛坯按需求的比例拉制成毛坯玻璃管。經此環(huán)節(jié)后，毛坯玻璃管的精度并不能達到產品的精度要求。

　　玻璃管機械整形

　　由于毛坯玻璃管的尺寸精度達不到工藝要求，本工藝過程將毛坯玻璃管精密整形以達到產品的技術要求。

　　輔助工藝

　　該工藝過程將整形好的玻璃管切割成標準尺寸，經清洗和檢驗后，形成最終產品。

　　比較這兩種生產工藝，兩者的主要區(qū)別如下：

　　高溫精密拉制工藝的預制棒精度高，精密機械整形工藝對預制棒精度的要求較低。前者技術難度大，工藝復雜，設備要求較高。

　　高溫精密拉制工藝制作的玻璃管精度是在拉絲過程中形成的，而精密機械整形工藝制作的玻璃管精度是在后續(xù)機械整形過程中形成的。前者為精密拉絲，精度較高，設備要求較高，成本較高。

　　就產品可靠性而言，精密機械整形工藝容易形成微裂紋和內應力，從而影響產品的質量。

　　就產品幾何精度而言，兩者在內外徑、不圓度指標上相差不多;在同心度指標上，高溫精密拉制工藝明顯優(yōu)于精密機械整形工藝。另外，精密機械整形工藝對于長度較長的玻璃管加工難度大，而高溫精密拉絲工藝很容易生產1米以上的超長精密玻璃管。這也是用戶識別產品加工方法的一個有效途徑。

　　總之，采用高溫精密拉制工藝生產的玻璃管產品的質量明顯優(yōu)于精密機械整形工藝生產的產品。但高溫精密拉制工藝技術復雜，設備精度高，制作成本較高。

　　國內外生產工藝概況

　　國外的精密玻璃管生產企業(yè)普遍采用高溫精密拉制工藝。在國內，目前只有少數企業(yè)采用高溫精密拉制工藝。北京鑫海萊光電科技有限公司采用高溫精密拉制工藝生產精密玻璃管，其它公司多采用機械整形法生產精密玻璃管。

　　通信用精密玻璃管技術要求

　　精密玻璃管在光纖通信設備中起到精密定位通信器件和對電子器件進行封裝的作用。

　　與精密定位相關的技術要求

　　針對精密定位的應用，要求玻璃管具有極高的幾何尺寸精度，通常包括內徑、外徑、橢圓度、同心度等幾個技術指標。玻璃管的技術指標與制作方法和使用要求有關。

　　在常規(guī)應用中，通常玻璃管的內孔用于定位。這時，一般要求內徑的尺寸公差在正負5微米，橢圓度小于10微米，外徑的尺寸公差在正負20微米。

　　在特殊應用中，內、外孔同時用于定位。這時，內、外徑的公差均可能要求達到正負5微米，橢圓度小于5微米，同心度也要小于5微米。

　　與器件封裝相關的技術要求

　　針對器件封裝的應用，要求玻璃管具有很高的機械強度和對環(huán)境變化的穩(wěn)定性。玻璃管的機械強度和穩(wěn)定性與所采用的材料和加工工藝有關。

　　目前最適合做封裝應用的材料是硼硅玻璃。這種材料與石英玻璃材料相比不脆，與其它玻璃材料相比強度和穩(wěn)定性高，因此通信用玻璃管普遍采用硼硅玻璃材料。硼硅玻璃按二氧化硅的含量又分為高硼硅玻璃、中硼硅玻璃和低硼硅玻璃。其中高硼硅玻璃的膨脹系數最小，為3.3×10-6K-1，是最好的封裝材料。但是，高硼硅玻璃加工工藝難，前幾年國外有些公司(如日本NEG)提供中硼硅玻璃材料的玻璃管。幾年來的實踐證明，中硼硅玻璃材料的玻璃管在實際應用中不如高硼硅玻璃材料的玻璃管穩(wěn)定可靠，因此目前主流光器件生產廠家普遍采用高硼硅玻璃材料制作的精密玻璃管。

　　除了材料以外，玻璃管生產工藝對玻璃管產品的質量也有重要影響。如果產品表面有細微裂紋等損傷，玻璃內部有殘留應力，在外界溫度變化和壓力變化作用下，產品的可靠性會急劇下降。

　　通信用精密玻璃管檢測方法

　　根據通信用精密玻璃管的技術要求，通信用玻璃管的檢測包括幾何精度檢測和可靠性檢測兩個方面。

　　幾何精度測量

　　玻璃管幾何精度檢測的難度在內徑檢測上，可采用圖像處理系統(tǒng)檢測，也可以采用塞規(guī)檢測。常用辦法是塞規(guī)檢測，目前市場上可以買到間隔為2微米的塞規(guī)，也可以定制間隔為1微米的塞規(guī)。圖像檢測系統(tǒng)必須采用專門定制的系統(tǒng)，市面上見到的通用圖像檢測系統(tǒng)價格昂貴，不能直接用于產品檢測。因為玻璃管的斷面有微小的崩邊，不經處理和不使用特殊的軟件難以測量準確。好的圖像檢測系統(tǒng)內孔測量精度在2毫米的尺度上可達正負1微米。

　　橢圓度的測量可以通過圖像處理系統(tǒng)測量。對于采用高溫精密拉制工藝生產的玻璃管可以直接通過外徑的測量獲得。

　　同心度的測量通過專門設計的圖像處理系統(tǒng)測量。

　　可靠性檢測

　　可靠性檢測的標準方法是將玻璃管封裝在器件中，放在高低溫試驗箱中做實驗。這種方法費時費力。一種快速的檢測方法是將玻璃管放在溫箱中加熱到300度，快速取出放入常溫水中。如此反復3次后，如玻璃管未出現炸裂即為合格品。