用于玻璃热压印的高温快速均匀加热模块的制造及优化

热压印技术是实现高性能玻璃微光学元件低成本绿色制造的有效途径,但是,由于加热冷却周期较长,温度均匀性不高,其制造效率和成型质量被限制。因此,有必要开发高温快速均匀加热模块,实现高效高质热压印成型。首先,基于氮化硅陶瓷加热片设计制造加热模块,搭建加热测试平台,实现加热模块表面温度分布的实时监测;然后,开展恒电压加热重复性测试,评估实验结果的可靠性;接着,建立和修正加热模块恒电压加热有限元仿真模型,并结合有限元仿真模型和正交试验法对加热模块结构进行优化,以提高加热速率和温度均匀性。实验结果表明：优化后的加热模块不仅加热速率快,而且温度分布均匀。进行180 s恒电压加热测试时,加热模块的升温速率可达363℃/min,表面温差为10.7℃。对加热模块进行700℃控温加热时,实测温度曲线与设定温度曲线基本一致,温度波动在0.3℃以内,尤其中心20 mm×30 mm区域的温差在2℃左右。最后,将高温快速均匀加热模块集成于热压印装置,实现了N-BK7玻璃微结构阵列的高效率高质量热压印成型。