第六課(玻璃)1課件

1、第六課 玻璃及其加工工藝第一講第一講 玻璃材料概述玻璃材料概述 傳統(tǒng)的玻璃是以硅酸鹽系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，由于這類系統(tǒng)的高溫熔體具有較高的粘度，在快速冷卻時(shí)，結(jié)晶過程即原子或分子的有序排列過程難以發(fā)生，因而在低溫下保留了高溫熔體的結(jié)構(gòu)特征，形成了玻璃。 一般的，我們將玻璃定義為：一種較為透明的液體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。主要成分是二氧化硅。補(bǔ)充：玻璃的性能（1）光學(xué)性能1）透光性。材料能使光線透過的性能叫透光性。評(píng)定玻璃的透光性能，用透光率（或稱透明度）來衡量。所謂透光率，是指某一物體能透過的光能量和射到它表面的光的總能量之比，以表示。

2、對(duì)一般玻璃來說，光線透過的越多，被吸收的越少，其質(zhì)量越好。如良好的窗用平板玻璃（厚2mm），其透光率可達(dá)90%，反射約8%，吸收約2%。2）折光性。材料能使透過的光線偏離入射線方向的性能叫折光性。衡量玻璃制品折光性能的好壞以折射率來表示。對(duì)于光學(xué)玻璃，其折射率是一個(gè)很重要的性能，每種光學(xué)儀器玻璃都要求具有一定的折射率。玻璃的折射率因成分不同而異，普通玻璃為1.481.53，晶質(zhì)玻璃（即鉛玻璃）為1.611.96。（2）力學(xué)性能1）抗拉強(qiáng)度。玻璃的抗拉強(qiáng)度是玻璃最重要的力學(xué)性能之一，一般玻璃的抗拉強(qiáng)度不高，約為5979MPa。在玻璃組成中增加CaO含量，可使抗拉強(qiáng)度顯著提高。玻璃表面存在微小的裂

3、痕，會(huì)降低其強(qiáng)度，淬火玻璃的抗拉強(qiáng)度比退火玻璃高，可提高5-6倍。 玻璃抗拉強(qiáng)度的大小與其狀態(tài)密切相關(guān)，塊狀、棒狀玻璃的抗拉強(qiáng)度較低，而玻璃絲的抗拉強(qiáng)度則很高，約為塊狀、棒狀玻璃的2030倍。玻璃纖維直徑越細(xì)，其抗拉強(qiáng)度越高。玻璃絲玻璃棒2）抗壓強(qiáng)度。玻璃有很高的抗壓強(qiáng)度，一般比抗拉強(qiáng)度高1415倍，各種玻璃的抗壓強(qiáng)度與其化學(xué)成分有關(guān)，同時(shí)取決于結(jié)構(gòu)和制造工藝。SiO2含量高的玻璃有較高的抗壓強(qiáng)度，而CaO, Na20及K20等氧化物是降低抗壓強(qiáng)度的因素。玻璃在運(yùn)輸、保管中，要考慮其抗拉強(qiáng)度小、抗壓強(qiáng)度大這一特性，以避免因破碎而造成損失。3）脆性。玻璃在沖擊和動(dòng)負(fù)荷作用下，很容易破碎，是一種典

4、型的脆性材料，因而限制了它的使用范圍。 脆性取決于玻璃制品的形狀和厚度（沖擊韌度隨著玻璃厚度的增加而增加）。玻璃退火不良和化學(xué)成分均勻性差，均會(huì)降低玻璃的沖擊韌度而增加其脆性。 玻璃淬火后則可顯著提高其沖擊韌度。因此，為了改善玻璃的脆性，可以通過夾層、夾絲、微晶化和淬火鋼化等方法來提高玻璃的沖擊韌度和抗彎強(qiáng)度。4）硬度。玻璃的硬度很高，約為莫氏68級(jí)之間，比一般金屬硬，僅次于金剛石、剛玉、碳化硅等磨料。所以加工研磨玻璃要用金剛砂，切割玻璃要用金剛石刀具。玻璃硬度的大小，主要取決于化學(xué)組成。石英玻璃及一些含有1012的硼硅酸鹽玻璃硬度較大，含堿性氧化物（Na2O、K2O）多的玻璃硬度較小，含Pb

5、O的晶質(zhì)玻璃硬度最小。（3）熱學(xué)性能1）熱膨脹。玻璃受熱后的膨脹大小，一般以線脹系數(shù)或體脹系數(shù)來表示。玻璃的熱脹系數(shù)在應(yīng)用方面具有很大的實(shí)際意義，如不同成分玻璃的焊接或熔接、疊層套料玻璃的制造，都要求具有近似的熱脹系數(shù)。電真空玻璃需將玻璃和金屬熔封，也要考慮其熱脹系數(shù)。玻璃熱脹系數(shù)的大小，取決于它的化學(xué)組成。石英玻璃的熱脹系數(shù)最小，含Na2O及K2O多的玻璃制品的熱脹系數(shù)最高。2）導(dǎo)熱性。玻璃的導(dǎo)熱能力差，其導(dǎo)熱性只有鋼的1/400。玻璃導(dǎo)熱能力雖也和化學(xué)成分有關(guān)，但主要取決于密度。密度相同的玻璃，雖然成分不同，熱導(dǎo)率卻相差極小，一般說來，透明石英玻璃的導(dǎo)熱性最好，普通鈉鈣玻璃的導(dǎo)熱性最差。3

6、）熱穩(wěn)定性。玻璃能經(jīng)受急劇的溫度變化而不致破裂的性能，稱為熱穩(wěn)定性或耐熱性。玻璃是熱穩(wěn)定性很差的物質(zhì)，在急冷急熱情況下很容易炸裂，這是由于溫度急變時(shí)，玻璃內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過了玻璃強(qiáng)度的原故。 玻璃的熱穩(wěn)定性，由各種物理性質(zhì)來決定，其中影響最大的是熱脹系數(shù)，其次是抗拉強(qiáng)度、彈性模量和熱導(dǎo)率。石英玻璃具有最小的熱脹系數(shù)，因此，熱穩(wěn)定性極高，耐熱最大溫度差可達(dá)1000C而不破裂。 除上述因素外，玻璃的熱穩(wěn)定性還和玻璃的化學(xué)組成、生產(chǎn)工藝、制品結(jié)構(gòu)有關(guān)。（4）化學(xué)穩(wěn)定性 化學(xué)穩(wěn)定性即玻璃抵抗氣體、水、酸、堿或各種化學(xué)試劑的能力，可分為耐水、耐酸性與耐堿性?；瘜W(xué)穩(wěn)定性不僅對(duì)于玻璃的使用，而且對(duì)玻璃的加

7、工，如磨光、鍍銀、酸蝕等也有重要的關(guān)系。 初看玻璃好像完全不受化學(xué)溶液侵蝕，其實(shí)酸、堿及水都能與玻璃起化學(xué)作用，僅是程度上的大小不同而已。當(dāng)水、酸、堿的溶液作用玻璃時(shí)，接觸于溶液中的玻璃的某些部分遭受破壞，使光亮的玻璃表面呈現(xiàn)出粗糙發(fā)毛的現(xiàn)象。 堿性溶液對(duì)玻璃的作用要比酸性溶液、水或潮氣強(qiáng)烈得多。因此，在日常生活中按照玻璃的用途對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性提出各種不同的要求。假若窗玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性不夠，當(dāng)其長期經(jīng)受大氣、雨水的侵蝕作用后，在其表面上將產(chǎn)生斑點(diǎn)、發(fā)毛和出現(xiàn)暈色。有時(shí)當(dāng)化學(xué)穩(wěn)定性不良的窗玻璃成垛堆放，經(jīng)受潮氣的侵蝕作用后，會(huì)溶合成一個(gè)整體。因此，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性是非常重要的一項(xiàng)性能指標(biāo)。（5）導(dǎo)電

8、性 玻璃有傳導(dǎo)電流的能力，一般屬于離子導(dǎo)電類型。如有些玻璃（含釩酸鹽、硫、硒化合物等）具有電子導(dǎo)電性，已作為玻璃半導(dǎo)體，應(yīng)用于實(shí)際。但大部分團(tuán)狀硅酸鹽玻璃在常溫下具有較高的電阻率，可作絕緣材料使用。因此，玻璃可以用來制造電話、電報(bào)和其他電學(xué)儀上的絕緣器材，玻璃織物可以作為導(dǎo)線和各種電機(jī)上的絕緣材料。補(bǔ)充畢補(bǔ)充畢玻璃簡單分類主要分為玻璃簡單分類主要分為平板玻璃平板玻璃和和特種玻璃特種玻璃。 平板玻璃主要分為三種：平板玻璃主要分為三種：引上法平板玻璃引上法平板玻璃（分有槽無槽兩種）、（分有槽無槽兩種）、平拉法平板玻璃平拉法平板玻璃和浮法玻璃。和浮法玻璃。 下面按下面按設(shè)計(jì)中常用設(shè)計(jì)中常用的品種一一

9、說明。的品種一一說明。 一、平板玻璃：包括普通平板玻璃和高級(jí)平板玻璃（浮法玻璃）。普通平板玻璃彩色平板玻璃高級(jí)平板玻璃 （1）普通平板玻璃普通平板玻璃有較好的透明度，表面平整。用于建筑物采光、商店柜臺(tái)、櫥窗、交通工具、制鏡、儀表、農(nóng)業(yè)溫室、暖房以及加工其他產(chǎn)品等。櫥窗商店柜臺(tái) 1.3一4厘玻璃。毫米在日常生活中也稱為厘。我們所說的3厘玻璃，就是指厚度3mm的玻璃。這種規(guī)格的玻璃主要用于畫框表面。 2.5一6厘玻璃。主要用于外墻窗戶、門扇等小面積透光造型等。 3.7一9厘玻璃。主要用于室內(nèi)屏風(fēng)等較大面積但又有框架保護(hù)的造型之中。2.52.5一一6 6厘玻璃應(yīng)用厘玻璃應(yīng)用玻璃窗玻璃窗3.73.7一

10、一9 9厘玻璃應(yīng)用厘玻璃應(yīng)用室內(nèi)屏風(fēng)室內(nèi)屏風(fēng) 49一10厘玻璃?？捎糜谑覂?nèi)大面積隔斷、欄桿等裝修項(xiàng)目。 5.11一12厘玻璃。可用于地彈簧玻璃門和一些活動(dòng)人流較大的隔斷之中。 615厘以上玻璃。一般市面上銷售較少，往往需要訂貨，主要用于較大面積的地彈簧玻璃門、外墻整塊玻璃墻面。地彈簧玻璃門地彈簧玻璃門二、其他玻璃 其他玻璃，只是在分類時(shí)相對(duì)于平板玻璃而言，并非業(yè)內(nèi)正式分類。主要有： 1鋼化玻璃。它是普通平板玻璃經(jīng)過再加工處理而成的一種預(yù)應(yīng)力玻璃。 鋼化玻璃相對(duì)于普通平板玻璃來說，具有兩大特征： (1）前者強(qiáng)度是后者的數(shù)倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗沖擊是后者的5倍以上； (2）鋼化玻璃不容易破

11、碎，即使破碎也會(huì)以無銳角的顆粒形式碎裂，對(duì)人體傷害大大降低。（圖6一1)（圖圖6 6一一1 1 鋼化玻璃籃板鋼化玻璃籃板) )（7）鋼化玻璃 具有彈性好、沖擊韌度高、抗彎強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好以及光潔、透明的特點(diǎn)，在遇超強(qiáng)沖擊破壞時(shí)，碎片呈分散細(xì)小顆粒狀，無尖銳棱角，因此不致傷人。用于建筑門窗、幕墻、船舶、車輛、儀器儀表、家具、裝飾等。鋼化玻璃 2磨砂玻璃。它也是在普通平板玻璃上面再磨砂加工而成。一般厚度多在9厘以下，以5、6厘厚度居多。（圖6一2)磨砂玻璃 3噴砂玻璃。性能上基本上與磨砂玻璃相似，不同的是改磨砂為噴砂。由于兩者視覺上類同，很多業(yè)主甚至裝修專業(yè)人員都把它們混為一談，但是噴砂玻璃因?yàn)?/p>

12、加工工藝的進(jìn)步，能加工出更多造型的圖噴砂彩繪玻璃 磨砂玻璃及噴砂玻璃兩者均具有透光不透視的特點(diǎn)。 由于光線通過這種玻璃后形成漫反射，所以它們還具有避免眩光的特點(diǎn)。用于需要透光不透視的門窗、隔斷、浴室衛(wèi)生間及玻璃黑板、燈具等。壓花玻璃 壓花玻璃由于玻璃表面凹凸不平，當(dāng)光線通過玻璃時(shí)即產(chǎn)生漫反射，因此從玻璃的一面看另一面的物體時(shí)，物像就模糊不清，造成了這種玻璃透光不透明的特點(diǎn)。另外，又具有各種花紋圖案，各種顏色，藝術(shù)裝飾效果甚佳。用于辦公室、會(huì)議室、浴室、廚房、衛(wèi)生間以及公共場所分隔室的門窗和隔斷等。 4壓花玻璃。是采用壓延方法制造的一種平板玻璃。其最大的特點(diǎn)是透光不透明，多使用于洗手間等裝修區(qū)域

13、。 5夾絲玻璃。是采用壓延方法，將金屬絲或金屬網(wǎng)嵌于玻璃板內(nèi)制成的一種具有抗沖擊平板玻璃。夾絲玻璃 夾絲玻璃具有均勻的內(nèi)應(yīng)力和一定的韌性，當(dāng)玻璃受外力引起破裂時(shí)，由于碎片粘在金屬絲網(wǎng)上，故可裂而不碎，碎而不落，不致傷人，具有一定的安全作用及防振、防盜作用。用于高層建筑、天窗、振動(dòng)較大的廠房及其他要求安全、防振、防盜、防火之處。 6 中空玻璃。多采用膠接法將兩塊玻璃保持一定間隔，間隔中是干燥的空氣，周邊再用密封材料密封而成，隔音效果好。 中空玻璃具有優(yōu)良的保溫、隔熱、控光、隔聲性能，如在玻璃與玻璃之間，充以各種漫射光材料或介質(zhì)等，則可獲得更好的聲控、光控、隔熱等效果。 用于建筑門窗、幕墻、采光頂

14、棚、花盆溫室、冰柜門、細(xì)菌培養(yǎng)箱、防輻射透視窗以及車船風(fēng)窗玻璃等。 夾層玻璃 受劇烈振動(dòng)或撞擊時(shí)，由于襯片的粘合用，玻璃僅呈現(xiàn)裂紋，而不落碎片。它具有防彈、防振、防爆性能。用于高層建筑門窗、工業(yè)廠房門窗、高壓設(shè)備觀察窗、飛機(jī)和汽車風(fēng)窗及防彈車輛、水下工程、動(dòng)物園猛獸展窗、銀行等。 夾層玻璃 7 夾層玻璃。夾層玻璃一般由兩片普通平板玻璃（也可以是鋼化玻璃或其他特殊玻璃）和玻璃之間的有機(jī)膠合層構(gòu)成。當(dāng)受到破壞時(shí)，碎片仍鉆附在膠層上，避免了碎片飛濺對(duì)人體的傷害。 8防彈玻璃。實(shí)際上就是夾層玻璃的一種，只是構(gòu)成的玻璃多采用強(qiáng)度較高的鋼化玻璃，而且夾層的數(shù)量也相對(duì)較多。防彈玻璃防彈玻璃 9 熱彎玻璃。由

15、平板玻璃加熱軟化在模具中成型，再經(jīng)退火制成的曲面玻璃，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中經(jīng)常有所應(yīng)用。（圖6一4)熱彎玻璃茶幾熱彎玻璃茶幾 10玻璃磚。 玻璃磚的制作工藝基本和平板玻璃一樣，不同的是成型方法。其中間為干燥的空氣，多用于裝飾性項(xiàng)目或者有保溫要求的透光造型之中。 11玻璃紙。也稱玻璃膜，具有多種顏色和花色。根據(jù)紙膜的性能不同，具有不同的性能。絕大部分起隔熱、防紅外線、防紫外線、防爆等作用。第二講 玻璃材料的成型技術(shù) 主要包括研磨和拋光兩個(gè)工藝過程： 1玻璃的研磨。研磨是將制品粗糙不平或成型時(shí)余留的不需要部分的玻璃磨去，改變受磨部分制品的外形，使制品具有所需的形狀和尺寸（圖6一5）。在研磨過程中，可以根據(jù)研磨的要求，先用粗顆粒磨料，繼用中等程度顆粒磨料，最后使用細(xì)顆粒磨料，直至其表面成為細(xì)致均勻的毛面玻璃。一、玻璃的冷加工手工研磨玻璃手工研磨玻璃 2玻璃的拋光。經(jīng)研磨后的玻璃表面總會(huì)留下幾個(gè)微米的凹陷層，拋光過程就是要除掉這一凹陷層，使散光和不透明的玻璃變得光潔、透明（圖6一6、圖6一7）。多作研磨拋光機(jī)多作研磨拋光機(jī)手工拋光玻璃手工拋光玻璃粗毛氈或半粗毛氈粗毛氈或半粗毛氈 二、玻璃的熱加工工藝