렌즈 블랭크는 절단 후 완벽해 보여도 불량이 될 수 있습니다. 정밀 광학에서 가장 비싼 결함은 subsurface damage optical lens 제작자가 볼 수 없는 것으로, 절단면 아래에 미세 균열층이 존재하며 눈으로 보거나 밝은 빛 검사 또는 프로파일 측정기로도 감지할 수 없습니다. 이는 거친 연삭에도 견딥니다. 보통 연마 후에 나타나며, 이때 부품은 이미 비용의 대부분을 차지하고 있습니다.
절단 중 이 손상이 어디서 발생하는지 알면 얼마나 많은 여유분을 남겨야 할지 결정할 수 있습니다. 이 글에서는 five key causes 에 대한 subsurface damage optical lens 생산에서 고려해야 할 사항, 손상층이 실제로 측정되는 방법, 일반적인 적외선 및 광학 재료에서 얼마나 깊이 발생하는지, 그리고 연삭 공정에서 이를 제거하는 방법을 다룹니다. 더 넓은 공정 맥락을 위해, 블랭크에서 완성된 광학 부품까지의 전체 경로를 다루는 저희 개요를 참조하십시오. optical lens manufacturing process 은 블랭크에서 완성된 광학 부품까지의 전체 경로를 다룹니다.
잠재 표면 손상(Subsurface Damage) 광학 렌즈 결함이란 무엇인가
잠재 표면 손상(SSD)은 가공된 표면 아래로 확장되는 미세 균열 및 소성 변형 재료 영역입니다. 모든 연마 공정(절단, 곡면 생성, 연삭)에서 발생하며, 대부분의 구매자가 묻는 두 가지 수치와는 다릅니다.
- 표면 거칠기(Ra, Sq) 광학적으로 보고 측정할 수 있는 질감을 설명합니다. 아래에 무엇이 있는지에 대해서는 말해주지 않습니다.
- 형상 오차(PV, 불규칙성) 표면의 모양을 공칭 형태와 비교하여 설명합니다. 이것 역시 표면 속성입니다.
- Subsurface damage 은 재료 내부로의 깊이입니다. 부품은 우수한 Ra로 연마될 수 있지만, 강도를 감소시키고 빛을 산란시키는 손상층을 여전히 가지고 있을 수 있습니다.
그 구분이 바로 subsurface damage optical lens 결함이 그렇게 비싼 이유입니다. 일반적인 광학 작업장의 모든 검사 도구는 표면을 측정하지만, 결함은 표면에 있지 않습니다.
1. Mechanical Stress from Cutting Forces
절단 중 와이어 또는 공구에 가해지는 힘은 표면 아래에 응력을 생성합니다. 취성 광학 재료에서 이러한 응력은 radial and lateral micro-cracks 을 생성하여 공칭 절단면을 지나 전파됩니다.
공급 속도는 대부분의 사람들이 잘못 이해하는 변수입니다. 공급 속도를 높이면 절단 시간이 단축되고 손상층이 길어지며, 이 절충은 선형적이지 않습니다. 마지막 0.01mm의 사이클 시간을 절약하는 것이 추가 연삭 비용으로 훨씬 더 많이 들 수 있습니다. 저희 SG 시리즈 장비에서 Y 및 Z 축은 0.01mm의 분해능과 ±0.01mm의 반복성으로 0~1000mm/min까지 작동합니다. 이는 실리콘 카바이드와 같이 실제 생산 공급 속도가 약 0.2mm/min인 재료를 다룰 때는 관대하게 들릴 수 있습니다. 취성 재료는 장비의 성능에 신경 쓰지 않습니다.
실제 절단 품질 판단 방법에 대한 추가 정보: optical cutting quality.
2. Thermal Effects and Heat Accumulation
고속 절단은 특히 BK7, 융용 실리카, 게르마늄과 같은 재료에서 국부적인 열을 발생시킵니다. 열 구배는 인장 응력 영역을 생성하여 irreversible subsurface deformation 와 균열을 남깁니다.
많은 출판된 조언이 잘못된 부분이 바로 여기입니다. 와이어 장력은 한 번 설정하면 끝나는 단일 숫자가 아닙니다. 와이어 직경에 따라 달라지며, 실제 작동 값은 대부분의 사람들이 생각하는 것보다 낮습니다.
| 무한 루프 와이어 외경 | 코어 와이어 | 입자 크기 | 작동 장력 |
|---|---|---|---|
| 0.30 mm | 21 mm | D54 | 60 N |
| 0.35mm | 21–0.25 mm | D76 | 80 N |
| 45mm | 28–0.30 mm | D76 | 100 N |
| 50–0.55 mm | 33 mm | D76 / D91 | 130 N |
| 60–0.65 mm | 36–0.39 mm | D91 | 140 N |
| 80–1.00 mm | 51–0.60 mm | D107 | 170 N |
장비는 장력을 자동으로 유지하며, 실제로는 재료와 절단 깊이에 따라 테이블 값의 양쪽으로 10~20N 정도를 사용합니다. 와이어 선속도는 비슷한 범위에 있습니다. SG20에서는 52 m/s, SGI 40에서는 58 m/s, SGI 40에서는 61 m/s입니다. 광학 작업에 대해 80 m/s를 언급하는 사람은 렌즈 블랭크를 절단하는 기계가 아니라 대형 블록 석재 절단기를 언급하는 것입니다. SG40 게르마늄 웨이퍼 슬라이싱 머신, SG20에서 58m/s, SGI 40에서 61m/s. 광학 작업에 대해 80m/s를 인용하는 사람은 렌즈 블랭크를 절단하는 기계가 아니라 대형 석재 절단기를 인용하는 것입니다.
속도와 장력은 냉각수가 실제로 절단부에 도달하는 경우에만 중요합니다. 올바르게 장력이 조절된 와이어가 건조하게 작동하면 제대로 냉각된 와이어보다 한 번의 패스에서 더 많은 열 손상을 일으킬 것입니다.
3. Tool Wear and Abrasive Degradation
마모된 와이어와 마모된 연마재는 불균일한 힘을 발생시키고 unstable cutting conditions. 그 결과 국소적인 함몰과 표면 아래의 더 많은 균열이 발생합니다.
여기서 함정은 다이아몬드 와이어가 요란하게 고장 나지 않는다는 것입니다. 점진적으로 성능이 저하됩니다. 절단 시간이 10%, 그런 다음 20%씩 증가하고, 작업자는 공급을 늘려 보상하며, 연마 시 수율 감소와 연결되기 몇 주 전에 손상층이 조용히 성장합니다. 작업 규칙으로, 무한 루프 와이어는 재료 경도에 따라 약 1-3 m²의 절단 면적을 제공하며, 가이드 휠은 일반 생산에서 2-3개월 동안 지속됩니다. 달력 날짜가 아닌 절단 면적을 추적하십시오. 소모품의 드리프트는 프로그램 변경 없이 발생하는 문제의 가장 일반적인 근본 원인입니다. subsurface damage optical lens 문제.
4. Brittle Material Properties
광학 재료는 low fracture toughness 기판입니다. 절단 중 사소한 교란은 표면 아래에 균열을 유발하며, 게르마늄 및 셀렌화아연과 같은 적외선 재료는 기계적 및 열적 응력 모두에 가장 민감합니다. 따라서 재료 선택은 다른 어떤 것보다 먼저 허용치를 변경합니다. 당사의 요약을 참조하십시오. optical lens materials 및 게시된 물리적 데이터 Crystran의 게르마늄 재료 시트.
작업 현장에서 알아차리지 못하는 이유
육안 검사 및 기존 프로파일러 표면 아래 결함을 감지할 수 없습니다., 따라서 배치 폐기물이 될 손상이 코멘트 없이 입고 검사를 통과합니다. 공정 중 모니터링 없이는 균열이 형성되고, 연삭 단계를 거쳐 전파되며, 가장 비싼 지점에서 연마 시간 및 재료 손실로 이어집니다. subsurface damage optical lens 문제가 가시화될 때, 가장 저렴한 수정 조치(절단 변경)는 이미 몇 단계 뒤에 있습니다.
손상층은 실제로 어떻게 측정됩니까?
이것은 측정된 공급업체와 subsurface damage optical lens 깊이를 읽은 공급업체를 구분하는 질문입니다. 실제 깊이 숫자를 반환하는 모든 방법은 파괴적입니다.
| Method | 작동 방식 | 얻는 것 | 파괴적? | 작업 현장 실용성 |
|---|---|---|---|---|
| 에칭 및 검사 | 화학적 에칭은 균열을 열어 광학적으로 보이게 합니다. | 노출된 균열 깊이 | 예 | 높음 — 일반적인 선택 |
| 테이퍼/각도 연마 | 얕은 각도로 연마하여 깊이가 면 전체에 확대되도록 합니다. | 깊이 프로파일 | 예 | 중간 |
| 단면 + 현미경 | 절단, 마운트, 연마, 이미지화 | 단일 포인트 기준 진실 | 예 | 낮음 — 느리고 샘플당 한 지점 |
| MRF 스팟/딤플링 | 제어된 층으로 재료를 제거하고 각 층을 검사합니다. | 깊이 분포 | 예 | 낮음 — 전용 장비 필요 |
| 백색광 간섭계, 공초점, AFM | 광학 표면 측정 | 표면만 — SSD 깊이 없음 | 아니요 | 높음, 그러나 다른 질문에 답합니다. |
완성된 광학 부품의 표면 아래 손상을 측정할 수 있는 비파괴적인 방법은 없습니다. 실제 깊이 수치를 반환하는 모든 방법은 측정된 부품을 파괴합니다. 공급업체가 SSD 깊이를 인용하고 측정을 비파괴적이라고 부르는 경우, 실제로 무엇을 측정했는지 물어보십시오. 표면이었습니다.
OCT, 초음파 C-스캔 및 X선 CT는 어떻습니까? SSD 기사에 많이 등장하며 실제로 유용한 기술입니다. 두꺼운 복합재, 용접부, 패키지 조립품에 사용됩니다. 5mm 광학 블랭크에서는 잘못된 장비입니다. 공간 해상도가 찾으려는 손상층보다 1-2 자릿수 더 거칠기 때문에 깨끗한 스캔은 아무것도 증명하지 못합니다. 에칭 테스트를 대체한 생산 사례를 찾지 못했습니다. 누군가 했다면 데이터를 보고 싶습니다.
게르마늄, ZnSe 및 사파이어에서 얼마나 깊이 들어가나요?
다음 섹션에서 설명하는 이유로 절대 깊이 수치를 게시하지 않습니다. 신뢰할 수 있는 것은 순서입니다. 동일한 절단 조건에서 일반적인 재료가 서로 어떻게 순위를 매기는지:
| 재료 | 파괴 거동 | 상대적 손상 깊이 | 실제로 당신을 괴롭히는 것 |
|---|---|---|---|
| 광학 유리 (BK7 및 유사) | 등방성, 가장 관대함 | 가장 낮음 | 예측 가능; 쉬운 기준선 |
| Fused silica | 등방성, 더 단단함 | 낮음에서 중간 | 휠 로딩, 열 드리프트 |
| 게르마늄 | 선호하는 평면에서 쪼개짐 | 보통에서 높음 | 무작위 균열이 아닌 쪼개짐 단계 |
| ZnSe / ZnS | 부드럽고, 낮은 인성, 다결정질 | 높은 | 단순히 균열이 아닌 입자 끌림 및 가장자리 굴림 |
| 사파이어 | 가장 단단하고, 강하게 비등방성 | 방향에 따라 다름 | 동일한 절단, C, A 및 R 평면에서 다른 결과 |
필요한 허용량은 해당 주문을 따르며, 절단 폭이 이를 복합적으로 만듭니다. 당사가 공급하는 가장 얇은 무한 루프 와이어는 0.35mm이며 결과적인 절단 폭은 약 0.4mm이므로, 손상 허용량 전에 슬라이스당 소비되는 재료는 목표 두께에 대략 0.4mm를 더한 값입니다. 전체 계산은 당사의 관련 메모에 있습니다. 커프 손실 분석.
제거 방법: 연마제 사다리
각 단계는 이전 단계에서 남은 손상 깊이보다 더 많은 재료를 제거해야 합니다. 체인에서 이 규칙을 어기면 손상이 제거되지 않고 전달되어 얇아지고, 부품의 가치가 가장 높을 때 최종 연마에서 드러납니다.
실제로는 거친 연삭이 톱 자국을 먹어야 함을 의미합니다. 그리고 그 아래의 균열층은 보이는 자국보다 더 깊습니다. 그런 다음 거친 연삭 손상을 제거하는 미세 연삭, 그리고 연마는 미세 연삭이 남긴 것만 처리하면 됩니다. 연마는 손상 제거를 위한 잘못된 도구입니다. 제거율이 너무 낮고, 거친 연삭 균열을 제거할 만큼 깊이 연마하는 데는 시간이 너무 오래 걸려 형상을 파괴합니다.
이것이 또한 마무리 목표와 절단 매개변수가 두 개가 아닌 하나의 결정인 이유입니다. 미세한 표면 마감을 달성하기 위한 당사의 논의는 게르마늄 렌즈 표면 마감 동일한 전제에서 시작됩니다. subsurface damage optical lens 결함 제어는 연마 벤치에서 발견되는 절단 및 연삭 문제입니다.
다른 곳에서 볼 수 있는 수치에 대한 참고 사항
절대적인 SSD 깊이 수치는 일반적으로 측정 방법, 샘플 크기 또는 재료 등급이 명시되지 않은 채 장비 마케팅에서 널리 유통됩니다. 당사는 이를 반복하지 않기로 선택했습니다. 손상 깊이는 특정 잉곳, 와이어 상태, 공급 및 고정구에 따라 달라집니다. 다른 사람의 게르마늄에서 측정된 수치는 귀하의 게르마늄에 대해 거의 알려주지 않습니다.
당사가 대신하는 것은 다음과 같습니다. 재료를 보내주시면 당사가 절단해 드립니다. 절단 및 연삭 범위에 걸쳐 무료로 시험해 볼 수 있으며, 귀하의 재료는 당사가 사용한 공정 시트와 함께 반환되고, 손상 평가는 브로셔가 아닌 귀하의 부품에 대해 이루어집니다. 그것이 수치를 부여하는 유일한 정직한 방법입니다. subsurface damage optical lens 특정 작업에 대한.
Effects on Optical Performance
- Light scattering 손상된 층에서 변조 전달 함수(MTF)를 감소시킵니다.
- Mechanical strength 얇은 창과 돔의 실패 위험을 높입니다.
- Excessive polishing 숨겨진 결함을 제거하는 데 필요하며, 이는 비용을 증가시키고 형상을 위협합니다.
- Long-term reliability 매립된 균열이 전파됨에 따라 열 순환 및 기계적 하중 하에서 손상됩니다.
Mitigation Strategies
To minimize subsurface damage optical lens 생산에서의 결함:
- 공급, 와이어 속도 및 장력을 한 세트로 설정, 개별적으로가 아니라. 사용 중인 와이어 직경의 시작점으로 위의 장력 표를 사용하십시오.
- 절단 면적별 와이어 소비량 추적, 교대 근무별이 아니라. 절단 시간이 드리프트하기 전에 교체하고, 그 후에 교체하지 마십시오.
- 제거 단계화. 거친 절단, 거친 연삭, 미세 연삭 - 각 단계는 이전 단계에서 남은 손상에 맞춰 크기가 조정됩니다.
- 절단을 범람시키십시오. 냉각수 공급 실패는 공격적인 매개변수보다 더 많은 열 손상을 유발합니다.
- 샘플로 파괴적으로 검증하십시오. 재료 및 매개변수 세트당 하나의 에칭된 샘플은 표면 계측보다 더 가치가 있습니다.
표면 불량 허용치 및 도면에서 호출되는 방식은 다음에서 정의됩니다. ISO 10110-7, 구매 사양에서 인용할 올바른 참조입니다. 하위 표면 요구 사항은 계약에서 별도로 명시해야 한다는 점에 유의하십시오. 표면 불량에 관한 것이므로, 하위 표면 요구 사항은 계약에서 별도로 명시해야 합니다.
가장 중요한 곳
수율을 결정하는 제어가 중요한 산업은 단단하고, 부서지기 쉽고, 비싼 재료를 다루는 산업입니다. subsurface damage optical lens 게르마늄, ZnSe 및 ZnS의 적외선 이미징 및 열 광학
- 방위 및 항공 우주 창 및 돔
- 사파이어 창, 기판 및 시계 유리
- 사파이어 창, 기판 및 시계 유리
- 고출력 및 UV 용 석영 및 용융 실리카 광학
- 반도체 검사 및 계측용 광학 부품
이는 광학 제조 응용 분야이며, 안과용 처방 렌즈 실험실 작업이나 건축용 유리가 아닙니다. 재료, 공차, 기계가 다릅니다.
실질적인 다음 단계
만약 당신이 추구하고 있다면 subsurface damage optical lens 연마 단계에서 나타나는 수율 문제의 경우, 이 순서대로 역추적하십시오: 배치에서 샘플 하나를 에칭하여 손상 깊이를 확인하고, 마지막 교체 이후의 와이어 상태 및 절단 영역을 점검한 다음, 거친 연삭이 충분한 양을 제거하여 이를 제거하는지 확인하십시오. 저희 경험상 답은 세 번째 단계보다 첫 번째 두 단계에 있는 경우가 더 많습니다.
새로운 라인을 사양하는 경우, 절단 여유량과 연삭 순서를 함께 결정하십시오. 저희의 단계별 설명은 게르마늄 블랭크에서 렌즈까지의 공정 단계들이 어떻게 상호 작용하는지 보여주고, 적외선 광학 제조 장비 개요는 각 단계의 기계를 다룹니다.
자주 묻는 질문
What is subsurface damage in optical lens cutting?
절단력, 열 응력 및 광학 재료의 낮은 파괴 인성으로 인해 발생하는 가시 표면 아래의 미세 균열 및 소성 변형. 이는 표면 질감이 아니라 벌크 내부의 깊이이므로 subsurface damage optical lens 결함은 일반 검사를 통과합니다.
Can subsurface damage be detected visually?
아니요. 파괴적인 방법이 필요합니다. 화학적 에칭 후 현미경 검사가 일반적인 선택이며, 깊이 프로파일이 필요한 경우 테이퍼 연마 또는 단면 분석을 사용합니다. 백색광 간섭계와 같은 광학 표면 계측은 표면만 측정합니다.
연마만으로 표면 아래 손상을 제거할 수 있습니까?
아니요. 연마 제거율은 톱질 또는 거친 연삭으로 인한 손상층을 제거하기에는 너무 낮으며, 시도하면 형상이 파괴됩니다. 손상은 연삭으로 제거해야 하며, 연마는 연삭이 남긴 것만 처리합니다.
얼마나 많은 재고를 남겨야 합니까?
각 단계가 이전 단계의 손상 깊이보다 더 많이 제거될 만큼 충분해야 하며, 이는 절단 폭과 절단으로 인한 활 모양을 포함합니다. 깊이는 재료와 매개변수에 따라 다르므로, 실용적인 접근 방식은 표 값보다는 자체 재료에 대한 시험 절단입니다.
How does subsurface damage affect lens performance?
산란을 증가시키고 MTF를 감소시키며, 기계적 강도를 낮추고, 연마 비용을 증가시키며, 열 또는 기계적 순환 하에서의 서비스 수명을 단축시킵니다.
제조업체는 이를 어떻게 최소화할 수 있습니까?
재료에 맞게 공급 속도, 와이어 속도 및 장력을 조정하고, 절단 영역에서 와이어를 교체하고, 손상이 전달되지 않도록 단계를 조정하고, 절단부를 계속 적시고, 샘플에서 파괴적으로 검증하십시오. subsurface damage optical lens 결함을 제어하는 것은 장비 문제라기보다는 공정 규율 문제입니다.
