Поняття стресу
Обговорюючи поняття напруження, ми неминуче маємо згадати деформацію. Напруження – це сила, що виникає всередині об'єкта для опору деформації під дією зовнішніх сил. Деформація, з іншого боку, стосується відносних змін форми та розміру об'єкта під дією зовнішніх сил. Ці два поняття, як важливі параметри для опису та вимірювання поведінки та характеристик матеріалів під дією напруження, широко використовуються в галузі матеріалознавства.
Напруження кришталика
У галузі матеріалознавства напруження є важливим поняттям. Виробництво лінз зі смоли є важливим напрямком застосування в цій галузі, що включає відповідні знання про матеріали для лінз. Сьогодні основні лінзи на ринку виготовляються переважно зі смоли. Під час виробничого процесу виникнення напруження в лінзах неминуче. Особливе занепокоєння викликає те, що вплив напруження на лінзи неможливо візуально виявити неозброєним оком, і його можна ефективно контролювати лише за допомогою спеціалізованого оптичного випробувального обладнання, такого як вимірювач напруження. Під час виробничого процесу лінзи зазвичай можуть демонструвати два типи внутрішніх напружень: орієнтаційне напруження та напруження усадки. Ці два типи напружень можуть мати певний вплив на якість та характеристики лінз, тому їм необхідно приділяти належну увагу.
① Орієнтаційний стрес
Під час процесу формування смоляних матеріалів молекулярні ланцюги піддаються високому тиску та високим силам зсуву, що призводить до їх різких змін. Через те, що молекулярні ланцюги матеріалу заморожені в невпорядкованому та розслабленому стані, перш ніж повністю повернутися до свого природного стану, виникає залишкова орієнтаційна напруга. Це явище особливо помітне в полікарбонатних матеріалах.
Просте пояснення:
Лінза виготовлена зі смоли. Під час процесу формування перехід від рідкої до твердої лінзи демонструє неповну однорідність, що призводить до внутрішньої напруги. Ця внутрішня напруга проявляється як тиск з областей з вищою щільністю на області з нижчою щільністю.
②Напруга усадки
Під час виробничого процесу смоляних матеріалів молекулярні ланцюги, переходячи від плавлення до охолодження, можуть зазнавати нерівномірного розподілу температур охолодження через різницю в товщині стінок виробу або каналах охолоджувальної води. Отже, ця різниця температур може призвести до різного ступеня усадки в різних областях. Різниця в швидкостях усадки між різними областями може призвести до залишкових напружень внаслідок впливу сил розтягу та зсуву.
Просте пояснення:
Під час процесу охолодження виробництва лінз такі фактори, як різниця в товщині лінз та їх зв'язок із внутрішнім охолоджувальним обладнанням, наприклад, швидше охолодження в одних зонах та повільніше охолодження в інших, можуть призвести до виникнення внутрішньої напруги.
Усунення стресу від лінз
1. Оптимізація виробничих технологій
Щоб зменшити утворення внутрішніх напружень під час виробництва лінз, виробники лінз постійно оптимізують та вдосконалюють технології виробництва. Під час виробництва лінз вони проходять три етапи високотемпературного затвердіння. Перший процес затвердіння перетворює лінзу з рідкого стану у твердий та усуває властиві напруження всередині твердого тіла. Наступні два етапи затвердіння спрямовані на багаторазове усунення внутрішніх напружень, тим самим досягаючи максимально однорідної внутрішньої структури лінзи.
2. Зняття напруги кришталика
Згідно з поясненням закону Гука у фізиці, за умов постійної деформації напруження поступово зменшується з часом, явище, відоме як крива релаксації напружень. Це означає, що ефекти орієнтаційних та усадкових напружень, що виникають під час процесу виробництва лінзи, поступово слабшають зі збільшенням часу зберігання лінзи після формування. Час релаксації напружень у лінзі тісно пов'язаний з деформацією та зовнішнім напруженням. За нормальних обставин напруження в лінзі зменшується до мінімуму приблизно через три місяці після завершення виробництва лінзи. Тому, загалом, внутрішня напруга в лінзі по суті усувається після того, як вона залишає завод.
Генерація стресу в окулярах
З огляду на розуміння напруження лінз, ми знаємо, що вплив напруження на окремі вироби з лінз є відносно невеликим і навіть може вважатися незначним. Тому в національному стандарті для лінз у Китаї параметри напруження не включені до критеріїв кваліфікації. Отже, яка перша причина напруження в окулярах? Це головним чином тісно пов'язано з технологічним процесом виготовлення індивідуальних окулярів.
У магазинах окулярів, під час встановлення шліфованої лінзи в оправу, оптик шліфує лінзу трохи більшою за фактично необхідний розмір, щоб запобігти її занадто вільному кріпленню та легкому відриву від оправи. Це забезпечує надійну фіксацію, коли лінза закріплена до оправи гвинтами, запобігаючи її зісковзуванню. Однак ця операція може збільшити навантаження на лінзу, що призведе до дискомфорту під час носіння. Завеликі розміри лінзи або надмірне затягування гвинтів оправи можуть спричинити нерівномірне заломлення на поверхні лінзи, що призведе до хвилеподібних брижів та вплине на якість зображення.
Феномен виникнення стресу в окулярах
1. Подвійне променезаломлення
Через дещо більший розмір шліфування лінзи, затягування під час процесу складання призводить до стиснення периферійної області лінзи, що призводить до збільшення щільності. Ця зміна щільності змінює початковий показник заломлення лінзи, тим самим викликаючи виникнення «подвійного променезаломлення» в лінзі.
2. Скошений
Розсіювання. Під час складання окулярів, якщо розмір занадто вузький, це призведе до стиснення лінзи, що призведе до появи поверхневих «зморшок» та перекошеного розсіювання лінзи.
У разі виникнення таких проблем ми можемо зняти лінзу з оправи, щоб змінити її стиснутий стан. Ця зміна є тимчасовим регулюванням напруги, і після зняття зовнішньої сили стан лінзи може бути полегшений або навіть повністю відновлений. Однак варто зазначити, що якщо відбуваються тривалі зміни внутрішньої напруги, спричинені зовнішнім тиском, навіть якщо лінзу розібрати та знову зібрати, це не може гарантувати відновлення її початкового стану. У цьому випадку єдиним варіантом є виготовлення нової лінзи на замовлення.
Напруження лінзи частіше зустрічається в окулярах з повною оправою, а в окулярах з напівбезоправкою воно також може виникати, якщо дріт оправи занадто натягнутий. Таке явище зазвичай відбувається в периферійній області лінзи, і незначне напруження має незначний вплив на якість зору та нелегко помітне. Однак, якщо напруження надмірне, воно вплине на центральну оптичну зону, що призведе до розмитості зору та зорової втоми, особливо під час погляду на периферію або під час сканування.
Оскільки навантаження на окуляри здебільшого спричинене стисканням оправи, безрамні окуляри демонструють кращі показники зняття навантаження.
Метод самотестування стрес-окулярів
Після впливу зовнішніх сил лінзи з різних матеріалів створюватимуть різні моделі напружень через різницю в щільності, твердості та внутрішній структурі. Однак, явища напруження можуть виникати незалежно від матеріалу. Нижче наведено короткий вступ до методу випробувань на напруження. Необхідні інструменти: монітор комп'ютера та поляризовані лінзи.
Спосіб роботи:
1. Увімкніть комп’ютер і відкрийте порожній документ Word. (Для стрес-тестування потрібне використання поляризованого світла, а монітор комп’ютера є поширеним джерелом світла для стрес-тестування.)
2. Поставте окуляри перед екраном комп’ютера та уважно спостерігайте за наявністю будь-яких аномальних явищ.
3. Використовуйте поляризовані лінзи (варіанти включають поляризовані сонцезахисні окуляри, затискачі для поляризованих лінз та окуляри для 3D-фільмів), щоб спостерігати за характером навантаження на лінзи окулярів та монітор комп’ютера.
Поляризовані лінзи можуть виявити смугасте спотворення в периферійній області лінзи, що є проявом структури напруження. Розподіл напруження на окулярах зазвичай проявляється у вигляді точок напруження та полів напруження, а ступінь структури напруження тісно пов'язаний з впливом напруження на окуляри. Аналізуючи розподіл структури напруження, ми можемо легко визначити напрямок стиснення та величину деформації, якої лінза зазнала під час процесу складання.
Під час огляду, оригінальна лінза перед складанням все ще містить певний ступінь напруження за відсутності зовнішніх сил. Це пов'язано з нерівномірними силами, такими як стиснення та усадка під час виробничого процесу, що призводить до внутрішнього напруження. Варто зазначити, що наявності внутрішнього напруження в окулярах важко уникнути, і невелика або мінімальна кількість схем напруження є прийнятною. Водночас схеми напруження не повинні розподілятися по оптичному центру лінзи, щоб уникнути впливу на якість зору.
На завершення
Стресовий вплив окулярів може впливати на їхню візуальну якість, наприклад, проявляючись дискомфортом під час носіння та розсіюванням у периферичному полі зору. Однак слід визнати, що стресового стану окулярів важко уникнути, і якщо він знаходиться в межах розумного діапазону, вплив на зір може бути майже незначним. Індивідуальні лінзи отримують вигоду від технології токарного верстата, що призводить до зниження стресових умов, і тепер вони стали домінуючим продуктом на ринку високоякісних окулярів.
Час публікації: 12 січня 2024 р.