星期四, 5月 19

    轻便可携式应力分析解决方案

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    ■ ACMT

    何谓双折射

    光在各项同性(isotropic)介质中,如:水、玻璃,光将沿折射定律所定的方向传播,但在各向异性(anisotropic) 的介质,如: 单轴晶体、石英、红宝石,会有一条光线被折射成二条光线的光学双折射现象。
    双折射晶体或样本 内存在二个轴,互相正交。当光经过非均向介质,会分解为两道不同路径的折射光,其一恒遵守折射率定律的正常光(ordinary ray, o-ray), 其光的偏振方向,即电场振动方向是垂直於光轴,另一道即是违反折射率定律的光为异常光(extraordinary ray, e-ray ) , 其光的偏振方向是平行於光轴。这二分解的光会以不同的速度前进, 如果入射光与晶体面有一定的角度,则这二个分解的光 的折射角也会不同,形成双折射现象。

    双折射的测量方式

    光学元件内部应力产生的双折射效应会影响到光的偏振 状态,而这在微平板印刷、激光光学和天文学等应用方 面是不能容忍的。通常精确测量微小应力双折射的要求非常苛刻。而能够同时给出应力双折射空间分布及其方 向的图像偏振测量仪,使这一问题得到了很好的解决。在不太严格的条件下,光学玻璃通常可认为是均匀的, 其折射率在各个方向上处处相等的。但是,由材料原因 或者生产过程形成的应力会使材料的结构发生形变,从而沿轴向产生了局部密度差异。


    光在介质中的传播速度 与材料密度有关,局部密度的变化导致了光在介质中传 播时的速度差异,以及与方向相关的折射率的改变。


    介质在应力的作用下产生的双折射现象,就是所谓的应 力双折射(SBR)。除了光学上各向同性的材料外,也同样
    存在著许多自然形成的光学各向异性材料,也就是我们所熟知的双折射材料,例如方解石和石英晶体。对于这些材料,在机械应力的作用下也能看到折射率比的变化,这些变化可以如此之大以至於造成晶体材料 的损伤。甚至於局部折射率的微小变化也会对光学元件的成像质量产生负面影响,从而影响其功能。此外, 双折射改变了透射光的偏振状态,这在诸如计量等应 用方面是有害的。因此,在光学​​材料及元件的制造中, 精确确定应力双折射及其空间分布是极其重要的。

     

    图 2: 利用非破坏性观测方式检测 ;图 3: 塑胶件内部残留应力

    注塑成型及双折射测量

    注塑成型是,将溶化的树料填充至模具里,并让它固化的一个过程,液体状态树脂由于温度差异而在模​​具里一遍固化一遍流动,技术者必需把我这些流动状况, 并安定控制来提升良率。透过测量可视化模具内部的 结果,实际看见树脂如流动。树脂流动方向依照不同 模具形状、胶口形状、成型条件而变化,以前可以透 过模拟来推测,不过无法透过对成型品的分析来判断 树脂流动。
    双折射数据的应用 注塑成型模拟软体有各种类,结果取决於参数及过滤 设定。因此非常困难判断模拟结果的正确性 ,这性质 限制模拟功能的有效性 ,透过双折射测量,便可获得数据能够与模拟结果比较也可获得数据能够与模拟结 果比较 。透过调整参数来使得模拟结果一致於实际模流。最后可以使模拟测试的有效性大幅提升以及可理 解所有现象发生可缩短改善问题时间。

    结语

    塑胶光学元件已经被广泛的应用于各种工业界应用, 如镜头、灯罩、光碟、光导板等。然而,透明 性塑胶 射出元件的双折射问题严重地影响著光学成像品质,已经被视为重要的产品品质指标。双折射在射出制程 中主要由材料流动受到的剪切效应与温度冻结所影响。使用偏光感应器,便可将双折射的大小面分布数据,可以提升效率以高速地定量分析。


    透过双折射轴 方位,能够对实际成型品进行树脂流动分析,使用双 折射分析,能评估并管理成型品的品质,最后利用模拟软体一起使用,即可更详细地解析成型现象。 ■

     

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