第5章玻璃制品的成形

1、第5章 玻璃制品的成形第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 定義：定義： 玻璃的成形，是指熔融玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡尾ＡУ某尚?，是指熔融玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡螤钪破返倪^(guò)程。是極其復(fù)雜的多種性質(zhì)不同作用的綜合。狀制品的過(guò)程。是極其復(fù)雜的多種性質(zhì)不同作用的綜合。其中，機(jī)械的和熱的作用具有重要的意義。其中，機(jī)械的和熱的作用具有重要的意義。成形的兩個(gè)過(guò)程：成形的兩個(gè)過(guò)程： 1、成形：賦予制品以一定的幾何形狀、成形：賦予制品以一定的幾何形狀 決定因素：玻璃的流變性。即粘度、表面張力、決定因素：玻璃的流變性。即粘度、表面張力、可塑性、彈性以及這些性質(zhì)的溫度變化特征。可塑性、彈性以及這些性質(zhì)的溫度變化特征。 2、定形

2、：制品的形狀固定下來(lái)、定形：制品的形狀固定下來(lái) 決定因素：玻璃的熱性質(zhì)和周圍介質(zhì)影響下玻決定因素：玻璃的熱性質(zhì)和周圍介質(zhì)影響下玻璃的硬化速度。璃的硬化速度。第5章 玻璃制品的成形分類：分類： 玻璃的熱塑成形（本章內(nèi)容）玻璃的熱塑成形（本章內(nèi)容） 玻璃的冷成形，包括物理成形（研磨和拋光）、化學(xué)成形（高玻璃的冷成形，包括物理成形（研磨和拋光）、化學(xué)成形（高硅氧的微孔玻璃）。也稱為玻璃的冷加工。硅氧的微孔玻璃）。也稱為玻璃的冷加工。成形的方法：成形的方法： 1、吹制法（瓶罐類）、吹制法（瓶罐類） 2、壓制法（煙缸、玻璃杯）、壓制法（煙缸、玻璃杯） 3、壓延法（壓花玻璃）、壓延法（壓花玻璃） 4、澆注

3、法（光學(xué)玻璃）、澆注法（光學(xué)玻璃） 5、拉制法（平板玻璃）、拉制法（平板玻璃） 6、燒結(jié)法（泡沫玻璃）、燒結(jié)法（泡沫玻璃） 7、噴吹法（玻璃微珠）、噴吹法（玻璃微珠） 8、浮法（平板玻璃）、浮法（平板玻璃） 9、焊接法（儀器玻璃）、焊接法（儀器玻璃）第5章 玻璃制品的成形第二節(jié)第二節(jié) 玻璃性質(zhì)對(duì)成形的作用玻璃性質(zhì)對(duì)成形的作用 在玻璃的成形和定形過(guò)程中，最有作用的性質(zhì)是玻璃的粘彈性在玻璃的成形和定形過(guò)程中，最有作用的性質(zhì)是玻璃的粘彈性（粘度、表面張力和彈性性能）和熱學(xué)性質(zhì)（熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱、熱（粘度、表面張力和彈性性能）和熱學(xué)性質(zhì)（熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱、熱膨脹系數(shù)、玻璃的透光系數(shù)、輻射系數(shù)和熱交換系

4、數(shù)）。膨脹系數(shù)、玻璃的透光系數(shù)、輻射系數(shù)和熱交換系數(shù)）。 在眾多的性質(zhì)中，粘度和表面張力其著最重要的作用。在眾多的性質(zhì)中，粘度和表面張力其著最重要的作用。1、玻璃粘度對(duì)成形的作用、玻璃粘度對(duì)成形的作用 在玻璃制品的生產(chǎn)中，成形過(guò)程的兩個(gè)階段都是利用玻璃的粘度。在玻璃制品的生產(chǎn)中，成形過(guò)程的兩個(gè)階段都是利用玻璃的粘度。 玻璃成形加工時(shí)的工作粘度范圍（玻璃成形加工時(shí)的工作粘度范圍（P）：）： 玻璃吸料：玻璃吸料：102 人工挑料：人工挑料：102.5103 平板玻璃引上法：平板玻璃引上法：102.8103 玻璃纖維：玻璃纖維： 103 玻璃管：玻璃管： 104 壓制制品：壓制制品： 104 容器玻

5、璃：容器玻璃： 103107.65 玻璃燈工：玻璃燈工： 1051010 第5章 玻璃制品的成形玻璃的粘溫特性：玻璃的粘溫特性： 玻璃的粘度隨溫度下降而增大的特性是玻璃成形和玻璃的粘度隨溫度下降而增大的特性是玻璃成形和定形的基礎(chǔ)。例如：在高溫范圍內(nèi)，鈉鈣硅玻璃的粘度定形的基礎(chǔ)。例如：在高溫范圍內(nèi)，鈉鈣硅玻璃的粘度隨溫度降低而增加很慢；在隨溫度降低而增加很慢；在1000900間粘度增加很快；間粘度增加很快；在低溫段，粘度變化又減慢。見(jiàn)粘度在低溫段，粘度變化又減慢。見(jiàn)粘度-溫度曲線。溫度曲線。 （1） 短性玻璃短性玻璃 （2）長(zhǎng)性玻璃）長(zhǎng)性玻璃玻璃的成形溫度范圍：玻璃的成形溫度范圍： 一般選擇在接

6、近粘度一般選擇在接近粘度-溫度曲線的彎曲處，以保證玻溫度曲線的彎曲處，以保證玻璃具有自動(dòng)定形的某種速度。璃具有自動(dòng)定形的某種速度。 利用玻璃粘度的可逆行，可以在成形過(guò)程中多次加利用玻璃粘度的可逆行，可以在成形過(guò)程中多次加熱玻璃，使之反復(fù)達(dá)到所需要的成形粘度，以制造復(fù)雜熱玻璃，使之反復(fù)達(dá)到所需要的成形粘度，以制造復(fù)雜制品。制品。在吹制成形中粘度還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)制品壁的厚薄。在吹制成形中粘度還可以自動(dòng)調(diào)節(jié)制品壁的厚薄。 第5章 玻璃制品的成形2、玻璃表面張力對(duì)成形的影響、玻璃表面張力對(duì)成形的影響 （1）玻璃的表面張力在高溫時(shí)作用速度快，而在低溫）玻璃的表面張力在高溫時(shí)作用速度快，而在低溫或高粘度時(shí)作

7、用緩慢；或高粘度時(shí)作用緩慢； （2）表面張力使自由的玻璃液滴成為球形。）表面張力使自由的玻璃液滴成為球形。 （3） 玻璃的吹制，玻璃纖維、玻璃管和平板玻璃拉制玻璃的吹制，玻璃纖維、玻璃管和平板玻璃拉制中，表面張力的作用也很大。中，表面張力的作用也很大。(自發(fā)調(diào)整厚度，展平表面）自發(fā)調(diào)整厚度，展平表面） （4）爆口和烘口時(shí)，表面張力使邊緣變圓。）爆口和烘口時(shí)，表面張力使邊緣變圓。 （5）玻璃顆粒燒結(jié)時(shí)，表面張力和粘度同時(shí)起著重要）玻璃顆粒燒結(jié)時(shí)，表面張力和粘度同時(shí)起著重要的作用。的作用。 （6）表面張力的不良影響）表面張力的不良影響 （棱角變圓，阻礙制品展（棱角變圓，阻礙制品展寬）寬） 。 第5

8、章 玻璃制品的成形3、彈性對(duì)成形的影響：、彈性對(duì)成形的影響： 粘粘-彈性范圍：彈性范圍： 玻璃在高溫下是粘滯性液體，而在室溫下則是彈性固體。當(dāng)玻玻璃在高溫下是粘滯性液體，而在室溫下則是彈性固體。當(dāng)玻璃從高溫冷卻到室溫時(shí)，首先粘度成倍地增長(zhǎng)的，然后開(kāi)始成為最璃從高溫冷卻到室溫時(shí)，首先粘度成倍地增長(zhǎng)的，然后開(kāi)始成為最初的彈性材料。繼續(xù)冷卻，彈性愈來(lái)愈比粘性重要。更進(jìn)一步冷卻，初的彈性材料。繼續(xù)冷卻，彈性愈來(lái)愈比粘性重要。更進(jìn)一步冷卻，粘度增大到不能測(cè)量，就流動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)將，粘度已經(jīng)沒(méi)有意義了。粘度增大到不能測(cè)量，就流動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)將，粘度已經(jīng)沒(méi)有意義了。玻璃由液體變?yōu)閺椥圆牧系姆秶?，稱為粘玻璃由液體變?yōu)?/p>

9、彈性材料的范圍，稱為粘-彈性范圍。彈性范圍。 只有粘性而沒(méi)有彈性存在的情況下，成形的玻璃制品就不會(huì)產(chǎn)只有粘性而沒(méi)有彈性存在的情況下，成形的玻璃制品就不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力；在成形過(guò)程中，如果維持玻璃為粘滯性狀態(tài)，不管如何調(diào)生應(yīng)力；在成形過(guò)程中，如果維持玻璃為粘滯性狀態(tài)，不管如何調(diào)節(jié)玻璃的流動(dòng)，是不會(huì)產(chǎn)生缺陷的（如微裂紋等）。在彈性狀態(tài)下，節(jié)玻璃的流動(dòng)，是不會(huì)產(chǎn)生缺陷的（如微裂紋等）。在彈性狀態(tài)下，其與缺陷的產(chǎn)生是有關(guān)系的。其與缺陷的產(chǎn)生是有關(guān)系的。 對(duì)瓶罐玻璃：對(duì)瓶罐玻璃： 粘度粘度106Pa.S時(shí)為粘滯性液體；粘度為時(shí)為粘滯性液體；粘度為106（ 105 ） 1014 Pa.S之間為粘之間為粘-彈性材

10、料；粘度在彈性材料；粘度在1015Pa.S以上時(shí)為彈性固體。以上時(shí)為彈性固體。第5章 玻璃制品的成形4、玻璃其它物化性質(zhì)對(duì)成形的作用、玻璃其它物化性質(zhì)對(duì)成形的作用 玻璃的熱性質(zhì)，是成性過(guò)程中影響熱傳遞的重要因玻璃的熱性質(zhì)，是成性過(guò)程中影響熱傳遞的重要因素，對(duì)玻璃的冷卻和硬化以及成形的溫度制度關(guān)系極大。素，對(duì)玻璃的冷卻和硬化以及成形的溫度制度關(guān)系極大。 （1）玻璃的比熱；）玻璃的比熱； （2）玻璃的導(dǎo)熱、表面輻射強(qiáng)度與透熱性；）玻璃的導(dǎo)熱、表面輻射強(qiáng)度與透熱性； （3）玻璃的熱膨脹或熱收縮。）玻璃的熱膨脹或熱收縮。第5章 玻璃制品的成形第三節(jié)第三節(jié) 成形制度成形制度成形的制度定義：成形的制度定義

11、： 玻璃的成形制度是指在成形各階段的粘度玻璃的成形制度是指在成形各階段的粘度-時(shí)間（時(shí)間（- t）或溫度）或溫度-時(shí)間（時(shí)間（T-t）制度。）制度。 1、成形過(guò)程的熱傳遞、成形過(guò)程的熱傳遞 在成形過(guò)程中玻璃中的熱量要轉(zhuǎn)移到冷卻空氣中。在成形過(guò)程中玻璃中的熱量要轉(zhuǎn)移到冷卻空氣中。分為：無(wú)模成形熱傳遞及模型成形熱傳遞。分為：無(wú)模成形熱傳遞及模型成形熱傳遞。 （1）模型成形熱傳遞過(guò)程）模型成形熱傳遞過(guò)程 （2）模型成形熱傳遞的影響因素（玻璃表面溫度、）模型成形熱傳遞的影響因素（玻璃表面溫度、模型內(nèi)表面的溫度、玻璃同模型間的熱阻）模型內(nèi)表面的溫度、玻璃同模型間的熱阻）第5章 玻璃制品的成形 2、成形制

12、度：、成形制度： 玻璃的成形方法不同，其成形制度也不相同。玻璃的成形方法不同，其成形制度也不相同。 成型制度確定的兩個(gè)決定因素：成型制度確定的兩個(gè)決定因素： （1）工藝因素：成形方法決定成形時(shí)間（即溫度）工藝因素：成形方法決定成形時(shí)間（即溫度時(shí)間曲線）時(shí)間曲線） （2）組成因素：組成決定其粘溫特性）組成因素：組成決定其粘溫特性 在成形過(guò)程中影響玻璃液冷卻速度的因素：在成形過(guò)程中影響玻璃液冷卻速度的因素： O.K. 波特維金和波特維金和M.B. 奧霍琴根據(jù)在寬廣溫度范圍奧霍琴根據(jù)在寬廣溫度范圍內(nèi)的無(wú)色玻璃和有色玻璃的冷卻動(dòng)力學(xué)內(nèi)的無(wú)色玻璃和有色玻璃的冷卻動(dòng)力學(xué),提出了以下公式提出了以下公式: 設(shè)設(shè) m=1時(shí)，玻璃的冷卻速度時(shí)，玻璃的冷卻速度)(TCCStP形的玻璃制品的質(zhì)量m和表面積S，玻璃的比熱Cp，玻璃制品成形開(kāi)始的溫度T1和成形終了的溫度T2，玻璃的表面輻射強(qiáng)度(用輻射系數(shù)C表征)，玻璃的透熱性以及玻璃所接觸的冷卻介質(zhì)(空氣或模型)的溫度。 第5章 玻璃制品的成形 當(dāng)質(zhì)量為當(dāng)質(zhì)量為m時(shí)，玻璃的冷卻時(shí)間時(shí)，玻璃的冷卻時(shí)間t為：為： 在實(shí)際成形條件下（特別是成型大的制品