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玻璃歷史悠久,性質(zhì)穩定,是歷經(jīng)時(shí)間考驗的優(yōu)良材料,不但能夠用于裝飾,也可在各種光學(xué)儀器中發(fā)揮重要作用,甚至能夠用來(lái)幫助建筑節能降噪。通過(guò)使用不同的加工方法,我們能夠讓玻璃具有不同的特性。退火工藝有哪幾個(gè)階段,以及玻璃的制作工藝流程分哪幾步,一起來(lái)看看吧。
玻璃的退火工藝與玻璃制品的種類(lèi)、形狀、大小、容許的應力值、退火爐內溫度分布等情況有關(guān).目前采用的退火工藝有多種形式.根據退火原理,退火工藝可分為四個(gè)階段:加熱階段、均熱階段、慢冷階段和快冷階段.
1、加熱階段:
不同品種的玻璃有不同的退火工藝.有的玻璃在成型后直接進(jìn)入退火爐進(jìn)行退火,稱(chēng)為一次退火;有的制品在成型冷卻后再經(jīng)加熱退火,稱(chēng)為二次退火.所以加熱階段對有些制品并不是必要的.在加熱過(guò)程中,玻璃表面產(chǎn)生壓應力,所以加熱速率可相應高些,例如 20 ℃ 的平板玻璃可直接進(jìn)入 700 ℃ 的退火爐,其加熱速率可高達 300 ℃ / rain .考慮到制品大小、形狀、爐內溫度分布的不均性等因時(shí)間素,在生產(chǎn)中一般采用的加熱速率為 20/a 2 ~ 30/a 2 ( ℃ /min) ,對光學(xué)玻璃制品的要求更高.
2、均熱階段:
把制品加熱到退火溫度進(jìn)行保溫、均熱以清理應力.在本階段中首先要確定退火溫度,其次是保溫時(shí)間.一般把比退火上限溫度低 20 ~ 30 ℃ 作為退火溫度.退火溫度除直接測定外,也可根據玻璃成分計算粘度為 10 12 Pa ? s 時(shí)的溫度.當退火溫度確定后,保溫時(shí)間可按 70a 2 ~ 120a 2 進(jìn)行計算,或者按應力容許值進(jìn)行計算.
3、慢冷階段:
為了使玻璃制品在冷卻后不產(chǎn)生較好應力,或減小到制品所要求的應力范圍內,在均熱后進(jìn)行慢冷是必要的,以防止過(guò)大的溫差.
4、快冷階段:
玻璃在應變點(diǎn)以下冷卻時(shí),如前述只產(chǎn)生暫時(shí)應力,只要它不超過(guò)玻璃的較限強度,就可以加快冷卻速度以縮短整個(gè)退火過(guò)程、降低燃料消耗、提高生產(chǎn)率.
玻璃的生產(chǎn)工藝包括:配料、熔制、成形、退火等工序.分別介紹如下:
1. 配料,按照設計好的料方單,將各種原料稱(chēng)量后在一混料機內混合均勻.玻璃的主要原料有:石英砂、石灰石、長(cháng)石、純堿、硼酸等.
2. 熔制,將配好的原料經(jīng)過(guò)高溫加熱,形成均勻的無(wú)氣泡的玻璃液.這是一個(gè)很復雜的物理、化學(xué)反應過(guò)程.玻璃的熔制在熔窯內進(jìn)行.熔窯主要有兩種類(lèi)型:一種是坩堝窯,玻璃料盛在坩堝內,在坩堝外面加熱.小的坩堝窯只放一個(gè)坩堝,大的可多到20個(gè)坩堝.坩堝窯是間隙式生產(chǎn)的,現在僅有光學(xué)玻璃和顏色玻璃采用坩堝窯生產(chǎn).另一種是池窯,玻璃料在窯池內熔制,明火在玻璃液面上部加熱.玻璃的熔制溫度大多在1300~1600゜C.大多數用火焰加熱,也有少量用電流加熱的,稱(chēng)為電熔窯.現在,池窯都是連續生產(chǎn)的,小的池窯可以是幾個(gè)米,大的可以大到400多米.
3. 成形,是將熔制好的玻璃液轉變成具有固定形狀的固體制品.成形必須在一定溫度范圍內才能進(jìn)行,這是一個(gè)冷卻過(guò)程,玻璃首先由粘性液態(tài)轉變?yōu)榭伤軕B(tài),再轉變成脆性固態(tài).成形方法可分為人工成形和機械成形兩大類(lèi).
A. 人工成形.又有(1)吹制,用一根鎳鉻合金吹管,挑一團玻璃在模具中邊轉邊吹.主要用來(lái)成形玻璃泡、瓶、球(劃眼鏡片用)等.(2)拉制,在吹成小泡后,另一工人用頂盤(pán)粘住,二人邊吹邊拉主要用來(lái)制造玻璃管或棒.(3)壓制,挑一團玻璃,用剪刀剪下使它掉入凹模中,再用凸模一壓.主要用來(lái)成形杯、盤(pán)等.(4)自由成形,挑料后用鉗子、剪刀、鑷子等工具直接制成工藝品.
B. 機械成形.因為人工成形勞動(dòng)強度大,溫度高,條件差,所以,除自由成形外,大部分已被機械成形所取代.機械成形除了壓制、吹制、拉制外,還有(1)壓延法,用來(lái)生產(chǎn)厚的平板玻璃、刻花玻璃、夾金屬絲玻璃等.(2)澆鑄法,生產(chǎn)光學(xué)玻璃.(3)離心澆鑄法,用于制造大直徑的玻璃管、器皿和大容量的反應鍋.這是將玻璃熔體注入高速旋轉的模子中,由于離心力使玻璃緊貼到模子壁上,旋轉繼續進(jìn)行直到玻璃硬化為止.(4)燒結法,用于生產(chǎn)泡沫玻璃.它是在玻璃粉末中加入發(fā)泡劑,在有蓋的金屬模具中加熱,玻璃在加熱過(guò)程中形成很多閉口氣泡這是一種很好的絕熱、隔音材料.此外,平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法.浮法是讓玻璃液流漂浮在熔融金屬(錫)表面上形成平板玻璃的方法,其主要優(yōu)點(diǎn)是玻璃質(zhì)量高(平整、光潔),拉引速度快,產(chǎn)量大.
4. 退火,玻璃在成形過(guò)成中經(jīng)受了激烈的溫度變化和形狀變化,這種變化在玻璃中留下了熱應力.這種熱應力會(huì )降低玻璃制品的強度和熱穩定性.如果直接冷卻,很可能在冷卻過(guò)程中或以后的存放、運輸和使用過(guò)程中自行破裂(俗稱(chēng)玻璃的冷爆).為了清理冷爆現象,玻璃制品在成形后必須進(jìn)行退火.退火就是在某一溫度范圍內保溫或緩慢降溫一段時(shí)間以清理或減少玻璃中熱應力到允許值.
此外,某些玻璃制品為了增加其強度,可進(jìn)行剛化處理.包括:物理剛化(淬火),用于較厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽車(chē)擋風(fēng)玻璃等;和化學(xué)剛化(離子交換),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等.剛化的原理是在玻璃表面層產(chǎn)生壓應力,以增加其強度.
相關(guān)概念
玻璃是非晶無(wú)機非金屬材料,一般是用多種無(wú)機礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長(cháng)石、純堿等)為主要原料,另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,主要成分是硅酸鹽復鹽,是一種無(wú)規則結構的非晶態(tài)固體。廣泛應用于建筑物,用來(lái)隔風(fēng)透光,屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類(lèi)而顯現出顏色的有色玻璃,和通過(guò)物理或者化學(xué)的方法制得的鋼化玻璃等。有時(shí)把一些透明的塑料(如聚甲基丙烯酸甲酯)也稱(chēng)作農業(yè)生產(chǎn)體系玻璃。
成形即成為某種形體,形成某種穩固的局面。如正在成形的思想之新奇簡(jiǎn)直使他大吃一驚;排列成一定形式或形狀使玻璃成形;醫學(xué)上指具有正常的形狀大便成形;醫學(xué)上指修正損傷的籌備或器官,成形外科,骨成形術(shù)等等。
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