玻璃的退火與淬火實(shí)用教案

1、第四章第四章 玻璃玻璃(b l)(b l)的退火的退火與淬火與淬火4.1 4.1 玻璃的應(yīng)力玻璃的應(yīng)力 4.2 4.2 玻璃的退火玻璃的退火(tu hu) (tu hu) 4.3 4.3 玻璃的淬火玻璃的淬火 第1頁(yè)/共50頁(yè)第一頁(yè)，共51頁(yè)。4.1 4.1 玻璃玻璃(b l)(b l)的應(yīng)力的應(yīng)力 4.1.1 4.1.1 玻璃玻璃(b l)(b l)中的熱應(yīng)力中的熱應(yīng)力 4.1.2 4.1.2 玻璃玻璃(b l)(b l)中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力 4.1.3 4.1.3 玻璃玻璃(b l)(b l)中的機(jī)械應(yīng)力中的機(jī)械應(yīng)力 第2頁(yè)/共50頁(yè)第二頁(yè)，共51頁(yè)。4.1.1 4.1.1 玻璃玻璃(

2、b l)(b l)中的熱應(yīng)力中的熱應(yīng)力。第3頁(yè)/共50頁(yè)第三頁(yè)，共51頁(yè)。圖圖4-1 玻璃暫時(shí)應(yīng)力產(chǎn)生示意圖玻璃暫時(shí)應(yīng)力產(chǎn)生示意圖溫度分布曲線；溫度分布曲線； 應(yīng)力分布曲線應(yīng)力分布曲線第4頁(yè)/共50頁(yè)第四頁(yè)，共51頁(yè)。第5頁(yè)/共50頁(yè)第五頁(yè)，共51頁(yè)。第6頁(yè)/共50頁(yè)第六頁(yè)，共51頁(yè)。4.1.2 4.1.2 玻璃中的結(jié)構(gòu)玻璃中的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)應(yīng)力應(yīng)力第7頁(yè)/共50頁(yè)第七頁(yè)，共51頁(yè)。4.1.3 4.1.3 玻璃中的機(jī)械玻璃中的機(jī)械(jxi)(jxi)應(yīng)力應(yīng)力 由外力作用在玻璃上引起的應(yīng)力，當(dāng)外力除去(ch q)(ch q)時(shí)應(yīng)力隨之消失，此應(yīng)力稱機(jī)械應(yīng)力。 在生產(chǎn)過(guò)程中，若對(duì)玻璃

3、制品施加過(guò)大的機(jī)械力會(huì)使玻璃制品破裂。如模型歪扭，開(kāi)模時(shí)所造成的制品撕裂，切割時(shí)用力過(guò)猛使制品破裂等。第8頁(yè)/共50頁(yè)第八頁(yè)，共51頁(yè)。4.2 4.2 玻璃玻璃(b l)(b l)的退火的退火 第9頁(yè)/共50頁(yè)第九頁(yè)，共51頁(yè)。表表4-1 4-1 各種玻璃的允許應(yīng)力（以光程各種玻璃的允許應(yīng)力（以光程(un chn)(un chn)差表示）差表示） 玻璃種類玻璃種類nm/cm玻璃種類玻璃種類nm/cm光學(xué)玻璃精密退火光學(xué)玻璃精密退火2-5鏡玻璃鏡玻璃30-40光學(xué)玻璃粗退火光學(xué)玻璃粗退火10-30空心玻璃空心玻璃60望遠(yuǎn)鎮(zhèn)、反光鏡望遠(yuǎn)鎮(zhèn)、反光鏡20玻璃管玻璃管120平板玻璃平板玻璃20-95瓶罐

4、玻璃瓶罐玻璃50-400第10頁(yè)/共50頁(yè)第十頁(yè)，共51頁(yè)。第11頁(yè)/共50頁(yè)第十一頁(yè)，共51頁(yè)。 4.2.1 4.2.1 玻璃的退火溫度玻璃的退火溫度(wnd)(wnd)1 1、玻璃的退火溫度、玻璃的退火溫度(wnd)(wnd)及及退火溫度退火溫度(wnd)(wnd)范圍范圍 為了消除玻璃中的永久應(yīng)力(yngl)，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近的某一溫度進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力(yngl)松弛。這個(gè)選定的溫度，稱為退火溫度。 第12頁(yè)/共50頁(yè)第十二頁(yè)，共51頁(yè)。第13頁(yè)/共50頁(yè)第十三頁(yè)，共51頁(yè)。2 2、退火溫度與玻璃、退火溫度與玻璃(b l)(b l)

5、的關(guān)系的關(guān)系 玻璃的退火溫度與其化學(xué)組成有關(guān)，凡能降低玻璃粘度的組成，也能降低退火溫度。 堿金屬氧化物能顯著地降低玻璃的退火溫度，其中Na2O的作用大于K2O的作用。 SiO2，CaO和Al2O3能提高退火溫度，BaO和PbO降低退火溫度，PbO的作用大于BaO的作用，ZnO和MgO的作用很小。 含B2O315-20%左右的玻璃，其退火溫度將隨著B(niǎo)2O3含量的增加(zngji)而顯著地提高，超過(guò)15-20%的則隨著B(niǎo)2O3含量的增加(zngji)而降低。第14頁(yè)/共50頁(yè)第十四頁(yè)，共51頁(yè)。4.2.2 4.2.2 玻璃退火玻璃退火(tu hu)(tu hu)工工藝藝 玻璃的退火制度與制品的種類

6、、形狀、大小、容許的應(yīng)力值、退火爐內(nèi)溫度分布等情況有關(guān)。 一般根據(jù)退火原理，退火工藝可分為四個(gè)階段：加熱(ji r)(ji r)階段、均熱階段、慢冷階段和快冷階段。 按上述四個(gè)階段可作出溫度- -時(shí)間曲線，此曲線稱為退火曲線。 第15頁(yè)/共50頁(yè)第十五頁(yè)，共51頁(yè)。第16頁(yè)/共50頁(yè)第十六頁(yè)，共51頁(yè)。1 1加熱加熱(ji r)(ji r)階段階段第17頁(yè)/共50頁(yè)第十七頁(yè)，共51頁(yè)。厚度為2a厘米的玻璃以恒速加熱達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，中心及表面的溫度差為： 式中h加熱速率（/分），k玻璃導(dǎo)熱系數(shù)。阿丹姆斯及威廉遜求得玻璃的最大加熱速度為： 式中a玻璃厚度，空心玻璃制品(zhpn)為總厚度，實(shí)心制品

7、(zhpn)為厚度的一半。為安全起見(jiàn)，一般技術(shù)玻璃取最大加熱速度的15-20%，即20/a230/a2。光學(xué)玻璃取其5%以下。 22haTk2130( C/aha 分分）第18頁(yè)/共50頁(yè)第十八頁(yè)，共51頁(yè)。2 2、均熱（保溫、均熱（保溫(bown)(bown)）階段）階段 將制品在退火溫度進(jìn)行保溫、均熱，主要目的是消除快速加熱時(shí)產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的溫度梯度，并消除制品中所固有的內(nèi)應(yīng)力。 主要參數(shù)是退火溫度和在此溫度下的保溫時(shí)間。第19頁(yè)/共50頁(yè)第十九頁(yè)，共51頁(yè)。 玻璃的退火溫度，可采用比最高退火溫度低20-30，或者通過(guò)計(jì)算(j sun)或測(cè)定求得。在退火溫度下的保

8、溫時(shí)間，可按 70a2 - 120a2 計(jì)算(j sun)，或者按應(yīng)力允許值進(jìn)行計(jì)算(j sun) 式中n 玻璃退火后允許存在的內(nèi)應(yīng)力，nm/cm。2520atn 第20頁(yè)/共50頁(yè)第二十頁(yè)，共51頁(yè)。3 3、慢冷階段、慢冷階段(jidun)(jidun)220(3)6 (1)Ehax 第21頁(yè)/共50頁(yè)第二十一頁(yè)，共51頁(yè)。 在溫度較高階段,由溫度梯度產(chǎn)生的熱彈性(tnxng)應(yīng)力松弛速度很大，轉(zhuǎn)變成永久應(yīng)力的趨勢(shì)也大，所以初冷速率應(yīng)最低。 最初的慢冷速度 h0(/min)為： 0226 (1)(3)hE ax 0213nha 第22頁(yè)/共50頁(yè)第二十二頁(yè)，共51頁(yè)。 0(1)( C/min

9、)300tthh 第23頁(yè)/共50頁(yè)第二十三頁(yè)，共51頁(yè)。4 4、快冷階段、快冷階段(jidun)(jidun)第24頁(yè)/共50頁(yè)第二十四頁(yè)，共51頁(yè)。第25頁(yè)/共50頁(yè)第二十五頁(yè)，共51頁(yè)。第26頁(yè)/共50頁(yè)第二十六頁(yè)，共51頁(yè)。第27頁(yè)/共50頁(yè)第二十七頁(yè)，共51頁(yè)。4.3 4.3 玻璃玻璃(b l)(b l)的淬火的淬火 4.3.1 4.3.1 淬火玻璃的特性淬火玻璃的特性 4.3.2 4.3.2 玻璃的淬火工藝玻璃的淬火工藝(gngy) (gngy) 4.3.3 4.3.3 影響玻璃淬火的工藝影響玻璃淬火的工藝(gngy)(gngy)因素因素 第28頁(yè)/共50頁(yè)第二十八頁(yè)，共51頁(yè)。第

10、29頁(yè)/共50頁(yè)第二十九頁(yè)，共51頁(yè)。圖圖 淬火玻璃受力時(shí)應(yīng)力沿厚度分布圖淬火玻璃受力時(shí)應(yīng)力沿厚度分布圖(a)淬火玻璃應(yīng)力分布；淬火玻璃應(yīng)力分布；(b)退火玻璃受力應(yīng)力分布；退火玻璃受力應(yīng)力分布；(c)淬火玻璃受力淬火玻璃受力應(yīng)力分布應(yīng)力分布圖中正圖中正(zhn zhn)號(hào)表示張應(yīng)力，負(fù)號(hào)為壓應(yīng)力號(hào)表示張應(yīng)力，負(fù)號(hào)為壓應(yīng)力 4.3.1 4.3.1 淬火玻璃淬火玻璃(b l)(b l)的特性的特性第30頁(yè)/共50頁(yè)第三十頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.1 4.3.1 淬火玻璃淬火玻璃(b (b l)l)的特性的特性第31頁(yè)/共50頁(yè)第三十一頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.1 4.3.1 淬火玻璃淬火玻璃(b l)(

11、b l)的的特性特性第32頁(yè)/共50頁(yè)第三十二頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.1 4.3.1 淬火玻璃淬火玻璃(b l)(b l)的特性的特性第33頁(yè)/共50頁(yè)第三十三頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.1 4.3.1 淬火淬火(cu hu)(cu hu)玻玻璃的特性璃的特性第34頁(yè)/共50頁(yè)第三十四頁(yè)，共51頁(yè)。返回(fnhu)4.3.1 4.3.1 淬火淬火(cu hu)(cu hu)玻璃的特性玻璃的特性第35頁(yè)/共50頁(yè)第三十五頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.2 4.3.2 玻璃玻璃(b l)(b l)的淬火工藝的淬火工藝 玻 玻璃璃杯杯（不不經(jīng)經(jīng)退退火火的的） 玻玻璃璃杯杯（退退火火的的）外外觀觀檢檢查查傳傳送送帶帶電

12、電加加熱熱淬淬火火爐爐風(fēng)風(fēng)柵柵急急冷冷性性能能檢檢測(cè)測(cè)（熱熱穩(wěn)穩(wěn)定定性性、強(qiáng)強(qiáng)度度）包包裝裝第36頁(yè)/共50頁(yè)第三十六頁(yè)，共51頁(yè)。第37頁(yè)/共50頁(yè)第三十七頁(yè)，共51頁(yè)。第38頁(yè)/共50頁(yè)第三十八頁(yè)，共51頁(yè)。第39頁(yè)/共50頁(yè)第三十九頁(yè)，共51頁(yè)。第40頁(yè)/共50頁(yè)第四十頁(yè)，共51頁(yè)。第41頁(yè)/共50頁(yè)第四十一頁(yè)，共51頁(yè)。第42頁(yè)/共50頁(yè)第四十二頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.2 4.3.2 玻璃玻璃(b l)(b l)的淬火工藝的淬火工藝第43頁(yè)/共50頁(yè)第四十三頁(yè)，共51頁(yè)。制制品品檢檢查查加加熱熱液液冷冷洗洗滌滌檢檢驗(yàn)驗(yàn)包包裝裝返回(fnhu)4.3.2 4.3.2 玻璃的淬火工藝玻璃的淬

13、火工藝第44頁(yè)/共50頁(yè)第四十四頁(yè)，共51頁(yè)。 玻璃開(kāi)始急冷時(shí)的溫度稱為淬火溫度。淬火過(guò)程中應(yīng)力松弛的程度，取決于產(chǎn)生的熱彈性應(yīng)力的大小及玻璃的溫度，前者由冷卻強(qiáng)度及玻璃厚度決定，當(dāng)玻璃厚度一定時(shí)，玻璃中永久(yngji)應(yīng)力的數(shù)值隨淬火溫度及冷卻強(qiáng)度的提高而提高。淬火溫度提高到某一數(shù)值時(shí)，應(yīng)力松弛程度幾乎不再增加，永久(yngji)應(yīng)力趨近于一極限值。 如果淬火溫度過(guò)低，在某種冷卻速率下會(huì)導(dǎo)致玻璃在淬火過(guò)程中破裂。 4.3.3 4.3.3 影響玻璃淬火的工藝影響玻璃淬火的工藝(gngy)(gngy)因素因素第45頁(yè)/共50頁(yè)第四十五頁(yè)，共51頁(yè)。 應(yīng)力同玻璃的熱膨脹系數(shù)(png zhng x

14、sh)、楊氏彈性模量E及溫差成正比，與泊松比成反比，而玻璃的這些性質(zhì)都是由玻璃的組成所決定，所以，玻璃的淬火程度與玻璃的組成有密切的關(guān)系。如以0-20% RO氧化物代替玻璃中的SiO2，則淬火程度增加一倍。如果玻璃的膨脹系數(shù)(png zhng xsh)甚小，則淬火程度將很低。 4.3.3 4.3.3 影響玻璃影響玻璃(b l)(b l)淬火的工藝因素淬火的工藝因素第46頁(yè)/共50頁(yè)第四十六頁(yè)，共51頁(yè)。4.3.3 4.3.3 影響玻璃淬火影響玻璃淬火(cu hu)(cu hu)的工藝因素的工藝因素第47頁(yè)/共50頁(yè)第四十七頁(yè)，共51頁(yè)。預(yù)祝預(yù)祝(y zh)(y zh)同學(xué)同學(xué)中秋節(jié)！中秋節(jié)！+ + 國(guó)慶節(jié)！國(guó)慶節(jié)！樂(lè)歪歪！爽歪歪！第48頁(yè)/共50頁(yè)第四十八頁(yè)，共51頁(yè)。作業(yè)作業(yè)(zuy)： 1. 玻璃中的應(yīng)力一般分為哪幾種? 2. 根據(jù)退火的原理(yunl)，通常退火工藝分為哪 幾個(gè)階段? 3. 什么是玻璃的淬火？與一般玻璃比較， 淬火玻璃性能方面具有哪些特性？ 4. 玻璃的淬火工藝通常有哪兩種？第49頁(yè)/共50頁(yè)第四十九頁(yè)，共51頁(yè)。謝謝您的觀看(gunkn)！第50頁(yè)/共50頁(yè)第五十頁(yè)，共51頁(yè)。