Análise de estresse residual da lente óptica

Durante o processo de montagem da lente óptica, quando a lente é fixada pelo componente de fixação, muitas vezes ocorre uma má fixação, resultando em tensão residual e imagem óptica deficiente e mudanças nas características ópticas. Portanto, como observar a tensão residual interna da lente óptica é um problema muito importante e urgente na indústria optoeletrônica.

Em 1853, Maxwell propôs a lei da óptica de estresse, propondo que quando um material é estressado, seu índice de refração óptico mudará. Esta lei estabelece a base teórica para a análise de estresse fotoelástico. Materiais transparentes são amplamente utilizados, como painéis, indústrias de lentes ópticas. Em seu processo de produção, montagem e operação, inevitavelmente causará estresse residual, reduzindo assim a qualidade do produto. Para mudar esse fenômeno, devemos primeiro usar umMedidor de estressePara medir seu estresse. O método do experimento fotoelástico é o método mais adequado para medir o estresse global. Quando a lente óptica acabada está rachada ou danificada durante o uso, do ponto de vista da ciência dos materiais, este fenômeno significa que o valor de tensão total da lente óptica na área danificada excede o valor de força física do próprio material.

O estresse residual em produtos moldados por injeção é causado principalmente por duas razões: uma é o alinhamento molecular causado pelo fluxo de tensão residual no estágio de enchimento; o outro é o estresse residual térmico causado pelo encolhimento desigual no estágio de resfriamento. A tensão residual do fluxo é causada principalmente pela alta taxa de cisalhamento durante o fluxo de enchimento de plástico, e o ponto de vazio de resfriamento e desmontagem após o enchimento é continuamente liberado ou congelado. O estresse residual térmico é gerado por mudanças desiguais de encolhimento e densidade após o material plástico de alta temperatura ser resfriado até a temperatura de transição vítrea.

Para resolver o problema de danos ao produto em uso, devemos começar a partir de como aumentar a força física do material e como reduzir o valor de estresse do produto acabado. O estresse nas lentes ópticas geralmente pode ser dividido em estresse interno e estresse externo de acordo com a fonte.

A birrefringência ocorre quando as lentes ópticas de plástico e vidro transparentes são estressadas. Neste momento, a luz polarizada incidente será dividida em um feixe rápido e um feixe lento, e a distância relativa da diferença de velocidade é chamada de diferença de fase ou retardo. Em uma franja fotoelástica monocromática, a linha espessa representa o ponto onde a direção de tensão principal é paralela à luz polarizada. Portanto, a diferença de fase entre os dois feixes de luz é um comprimento de onda inteiro, resultando em franjas brilhantes e escuras no campo de luz, e as franjas no campo de luz podem ser observadas. Quanto mais densas as franjas, maior a tensão, ou seja, o lugar onde a tensão está concentrada e onde começa a falha do material. Quanto mais esparsas as franjas, menor a tensão residual. Como a composição dos plásticos é um polímero de cadeia longa, geralmente haverá alguma tensão residual no produto durante o processo de moldagem, especialmente no processo de moldagem por injeção. Durante a injeção, a alta taxa de cisalhamento, resfriamento rápido, pequena porta de alimentação e outros fatores farão com que a tensão residual do produto de injeção seja relativamente séria. Portanto, é inevitável que os plásticos sejam estressados no processo de processamento (diferentes tipos de plásticos têm diferentes níveis de estresse). A direção do esforço é como reduzir o estresse residual de produtos plásticos.

Nas figuras seguintes (a) e (b), um Polariscope qualitativo é usado para observar a lente óptica de plástico transparente, a partir da qual a sensibilidade de diferentes plásticos à tensão de moldagem pode ser conhecida. (c)(d)(e) são as imagens de observação de tensão da lente óptica de material de vidro. c) É a imagem obtida pela lente óptica sem qualquer força externa, que é distribuída uniformemente; (d) é a imagem tirada depois que a lente óptica está equipada com um anel de fixação. Quando irradiada por luz polarizada, a distribuição de tensão apresenta uma distribuição de arco circular; (e) é o diagrama de distribuição de tensão obtido pela fixação do parafuso de quatro pontos da lente óptica.

Após a pesquisa, descobrimos que usar um Polariscope para observar a tensão residual das lentes ópticas é uma relaMétodo de observação qualitativa ativamente simples, que permite que as lentes ópticas sejam montadas na linha de produção para obter rapidamente informações de distribuição de tensão, e pode ajustar rapidamente a configuração dos parâmetros de moldagem e reduzir o número de produtos acabados. Estresse residual e reduzir a possibilidade de danos ao produto.