玻璃制品的成型.ppt

1、玻璃工藝學(xué),1,第十六章 玻璃制品的成形,第一節(jié) 概述 定義： 玻璃的成形，是指熔融玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡螤钪破返倪^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。,玻璃工藝學(xué),2,成形的兩個(gè)過程： 1、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、可塑性、彈性以及這些性質(zhì)的溫度變化特征。 2、定形：制品的形狀固定下來 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。,玻璃工藝學(xué),3,第二節(jié) 玻璃性質(zhì)對(duì)成形的作用,1、玻璃粘度對(duì)成形的作用 在玻璃制品的生產(chǎn)中，成形過程的兩個(gè)階段都是利用玻璃的粘度。,玻璃的粘溫特性： 玻璃的粘度隨

2、溫度下降而增大的特性是玻璃成形和定形的基礎(chǔ)。,（1） 短性玻璃 （2）長(zhǎng)性玻璃,玻璃工藝學(xué),4,鈉鈣硅玻璃在1000900間粘度增加很快.,第二節(jié) 玻璃性質(zhì)對(duì)成形的作用,玻璃成形時(shí)的工作粘度范圍（PaS）： 102106,粘度106 PaS時(shí)為粘滯性液體 粘度為106 1014 PaS之間為粘-彈體 粘度在1015 PaS以上時(shí)為彈性固體。,玻璃工藝學(xué),5,2、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。 （3）爆口和烘口時(shí)，表面張力使邊緣變圓。 （4）表面張力的不良影響 。,第二節(jié) 玻璃性質(zhì)對(duì)成形的作

3、用,玻璃工藝學(xué),6,、玻璃其它物化性質(zhì)對(duì)成形的作用,第二節(jié) 玻璃性質(zhì)對(duì)成形的作用,（2）玻璃的熱膨脹或熱收縮： 決定模型尺寸的選擇，表面微裂紋的產(chǎn)生，玻璃 的套料等,（1）玻璃的導(dǎo)熱性： 決定成型速度,玻璃工藝學(xué),7,第三節(jié) 成形制度,玻璃的成形制度是指在成形各階段的粘度-時(shí)間（- t）或溫度-時(shí)間（T-t）制度。,1、成形過程的熱傳遞 在成形過程中玻璃中的熱量要轉(zhuǎn)移到冷卻空氣中。 （1）模型成形熱傳遞過程: 冷卻重?zé)?（2）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） Q=KAt1/2,玻璃工藝學(xué),8,第三節(jié) 成形制度,2、成形制度： 玻璃的成形方法不同，其

4、成形制度也不相同。 成形方法決定成形時(shí)間（即溫度時(shí)間曲線） 組成決定其粘溫特性,（1）成型溫度范圍,人工挑料：102.5103 玻璃纖維： 102 平板玻璃：101.5103 容器玻璃 ： 101.75 103 玻璃管： 104 壓制制品： 104,上限: 高于液相線溫度（5 102 103 PaS） 下限: 軟化點(diǎn)附近（ 106PaS）,玻璃工藝學(xué),9,（2）成型時(shí)間,當(dāng)質(zhì)量為m時(shí)，玻璃的冷卻時(shí)間t為：,玻璃工藝學(xué),10,（3）定型溫度范圍 軟化點(diǎn)變形點(diǎn),（4）定型時(shí)間,制品的表面較其中部冷卻和硬化要快的多，隨厚度方向的溫度梯度可由下式表示：,第三節(jié) 成形制度,玻璃工藝學(xué),11,(5)模型制

5、度,溫度 ：內(nèi)表面溫度越高，制品質(zhì)量越好，不易出皺紋. 雛型模 300500 成型模 450580 ,模厚：2cm左右，蓄熱小散熱快，成型速度快,模材：鑄鐵,第三節(jié) 成形制度,玻璃工藝學(xué),12,成型方法分類,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),13,第四節(jié) 成形方法,1、人工成形： 2、機(jī)械成形：,玻璃工藝學(xué),14,一、人工成形：,第四節(jié) 成形方法,公元前一世紀(jì)羅馬人發(fā)明了用鐵管吹制玻璃，從而生產(chǎn)出透明而美觀的玻璃容器。,玻璃工藝學(xué),15,玻璃工藝學(xué),16,平板玻璃最初也是用吹氣來制造的。 以鑲嵌玻璃的方式出現(xiàn)。,玻璃工藝學(xué),17,二.機(jī)械成型,玻璃管的成型：日光燈，安瓿瓶的成型,第四節(jié) 成形方法,

6、玻璃工藝學(xué),18,二.機(jī)械成型,1882年，阿博加斯特發(fā)明玻璃空心制品成型的壓吹法。,第四節(jié) 成形方法,重?zé)?玻璃工藝學(xué),19,二.機(jī)械成型,1885年，阿什利制成半自動(dòng)制瓶機(jī)，并建立制瓶成型的吹吹法。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),20,二.機(jī)械成型,19041905年，美國(guó)人M.J.歐文斯成功地制造了全自動(dòng)制瓶機(jī)，采取吸料成型。 1910年起開始發(fā)展滴料供料機(jī)。此后，采用供料機(jī)供料的各種自動(dòng)成型機(jī)相繼出現(xiàn)并不斷發(fā)展，玻璃瓶罐開始大批量高速度連續(xù)生產(chǎn)。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),21,二.機(jī)械成型,澆注法：制造某些光學(xué)玻璃和一些大尺寸玻璃制品,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),22,二.機(jī)械

7、成型,壓延法：有單棍和對(duì)輥兩種方法 用于壓花玻璃，夾絲玻璃的生產(chǎn),第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),23,二.機(jī)械成型,1912年，比利時(shí)人E.富爾科提出玻璃液通過槽子磚經(jīng)引上機(jī)拉制成平板玻璃工藝，1913年用于工業(yè)生產(chǎn)，開始大批量連續(xù)生產(chǎn)平板玻璃和窗片玻璃,有槽垂直引上法是玻璃液通過槽子磚縫隙成型平板玻璃的方法,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),24,二.機(jī)械成型,1930年,美國(guó)匹茲堡玻璃公司(PPG)采用無槽引上法生產(chǎn)平板玻璃。,無槽引上法 采用自由液面成型，無有槽法引起的波筋缺陷,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),25,創(chuàng)建于1922年的中國(guó)耀華玻璃集團(tuán)公司，是我國(guó)第一家采用機(jī)器制造平板玻璃的企業(yè)

8、，被譽(yù)為“中國(guó)玻璃工業(yè)的搖籃”。,玻璃工藝學(xué),26,1902年，美國(guó)人黑爾等提出了利用玻璃液漂浮在熔融金屬表面生產(chǎn)平板玻璃的設(shè)想 1952年英國(guó)皮爾金頓兄弟公司開始實(shí)驗(yàn)， 1959年建成了世界上第一條浮法玻璃生產(chǎn)線 60年代初，法國(guó)、意大利、日本、包括美國(guó)等紛紛引進(jìn)英國(guó)皮爾金頓兄弟公司浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)建立浮法玻璃生產(chǎn)線.,玻璃工藝學(xué),27,我國(guó)60年代初開始自主研制浮法工藝 1971年建成試驗(yàn)性生產(chǎn)線 1980年已能穩(wěn)定生產(chǎn)310毫米不同厚度的平板玻璃1981年通過國(guó)家級(jí)技術(shù)鑒定和驗(yàn)收.獲國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)，被命名為中國(guó)洛陽(yáng)浮法.,玻璃工藝學(xué),28,二.機(jī)械成型,浮法成型,浮法是指熔窯熔融的玻璃液

9、在流入錫槽后在熔融金屬錫液的表面上成型平板玻璃的方法。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),29,1 錫液的物理性質(zhì),浮拋液的作用是托浮和拋光玻璃，以錫液最符合浮法工藝的成型條件：,第四節(jié) 成形方法,錫的密度大。高于玻璃的密度 ( 2.7g /cm 3 ) ，有利于對(duì)玻璃托浮 錫的熔點(diǎn) ( 231.96 ) 遠(yuǎn)低于玻璃出錫槽口的溫度 (650 700 ) ， 有利于保持玻璃的拋光面； 錫的導(dǎo)熱率為玻璃的 60 70 倍有利于玻璃板面溫度的均勻； 錫液的表面張力 (462 502) 10 -3 N/m 高于玻璃的表面張力 (220 380) 10 -3 N/m ，有利于玻璃的拉薄。 錫液和玻璃液互不浸

10、潤(rùn)。 錫液的揮發(fā)量極小。,玻璃工藝學(xué),30,使用錫液作浮拋介質(zhì)的主要缺點(diǎn)： 向錫槽中所加的錫為錫錠，儲(chǔ)存溫度不當(dāng)會(huì)發(fā)生晶體轉(zhuǎn)變而粉化 。 Sn 極易氧化成 SnO 及 SnO 2 ，它不利于玻璃的拋光，同時(shí)又是產(chǎn)生虹彩、沾錫、光畸變等玻璃缺陷的主要原因，為此須采用保護(hù)氣體。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),31,2 浮法玻璃的成型機(jī)理,(1) 玻璃液在錫液面上的浮起高度。浮起高度 h 1可用下式表示：,1,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),32,(2) 浮法玻璃的自由厚度。 它決定于下列各力之間的平衡：玻璃液的表面張力g 、錫液的表面張力t 、玻璃液與錫液界面上的表面張力gt 以及玻璃液與錫液的密度

11、 d g 、 d t 。其間的關(guān)系可用下式表示 :,H= 7mm ，與實(shí)測(cè)相近。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),33,(3) 玻璃在錫液面上的拋光時(shí)間。 要求：足夠充分削弱小波紋，玻璃表面足夠平整。 它對(duì)設(shè)計(jì)錫槽的長(zhǎng)度與寬度是一重要的技術(shù)參數(shù)。,實(shí)踐表明，若流入錫槽的是均質(zhì)玻璃液，則它在拋光區(qū)內(nèi)停留時(shí)間為 1min 左右，就可以獲得光亮平整的拋光面。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),34,（4）玻璃的拉薄,第四節(jié) 成形方法,收縮率達(dá)30左右,1050,850，收縮率28以下,玻璃工藝學(xué),35,（5）拉邊器的配置 A、原理：通過調(diào)節(jié)拉邊器安裝位置、角度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、壓入深度等方法調(diào)節(jié)玻璃帶的厚度。

12、B、數(shù)量：與厚度有關(guān)。,使用中的拉邊器,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),36,3 保護(hù)氣體,保護(hù)氣體由 N 2 +H 2 組成，兩者可采用如下比例：,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),37,質(zhì)量好表面平整度、透光率、外觀質(zhì)量均達(dá)到磨光玻璃的水平,能生產(chǎn)超薄和超厚的玻璃引上法因要克服玻璃帶自身的重力和橫向溫度的不均勻，只能生產(chǎn)112毫米厚的，而浮法可生產(chǎn)0.525毫米厚的。,生產(chǎn)能力強(qiáng). 窯的熔化量大,玻璃帶牽引速度快，能生產(chǎn)4米寬15米長(zhǎng)的。,可在線生產(chǎn)鍍膜玻璃，生產(chǎn)成本低，效率高,可全線實(shí)行自動(dòng)化,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),38,玻璃原片的生產(chǎn)向大片、薄片、厚片、白片發(fā)展,無色透明優(yōu)質(zhì)超薄玻璃

13、是生產(chǎn)ITO膜玻璃的重要材料之一，我國(guó)仍需進(jìn)口。,優(yōu)質(zhì)浮法玻璃只占總產(chǎn)量的23% 。 主要是平整度差，透光率低,目前我國(guó)已成為世界上浮法玻璃生產(chǎn)第一大國(guó)，總產(chǎn)量約占全球的一半。,玻璃工藝學(xué),39,、超薄玻璃的生產(chǎn) （1）概念 3mm以下的平板玻璃稱為薄玻璃，而厚度在1. 5mm以下的稱為超薄玻璃。 （2）主要生產(chǎn)難點(diǎn) A、玻璃板厚薄差小，對(duì)玻璃原片要求小于0.05mm； B、波紋度的特別要求，一般要求是0. 15m/20 mm； C、玻璃質(zhì)量要求極高，幾乎要求無氣泡、雜物、鉛錫等； D、切割等。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),40,（3）生產(chǎn)方法,第四節(jié) 成形方法,生產(chǎn)浮法超薄玻璃的方法是增加

14、拉邊器的拉力和數(shù)量,英國(guó)皮爾金頓公司可生產(chǎn)0.41.1mm的超薄玻璃，板面的平整度極佳，微波紋起伏只有3050 nm。,洛玻集團(tuán) 2006年投資2.6億元興建了STN級(jí)電子玻璃生產(chǎn)線，能夠生產(chǎn)0.7、0.55毫米超薄玻璃,玻璃工藝學(xué),41,5、厚玻璃的生產(chǎn),方法 : （1）拉邊機(jī)法（簡(jiǎn)稱RADS法，也叫倒八字拉邊機(jī)積厚法 ） 是80年代美國(guó)、日本發(fā)展起來的一種厚玻璃成型方法，該方法目前主要用于生產(chǎn)812mm浮法厚玻璃。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),42,（2）擋墻拉邊機(jī)法 （簡(jiǎn)稱DT法） 在錫槽內(nèi)設(shè)置較短檔墻，并輔以幾對(duì)倒八字拉邊機(jī)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)浮法厚玻璃生產(chǎn)的新工藝。該方法目前主要用于生產(chǎn)12

15、19mm浮法厚玻璃。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),43,(3)、擋墻法（FS） 是在錫槽高溫區(qū)設(shè)置很長(zhǎng)的石墨水冷擋墻，玻璃在其間攤平拋光堆積成所需的厚度，同時(shí)，在石墨擋墻出口處設(shè)置若干個(gè)異型水包強(qiáng)制冷卻，以保證玻璃帶的厚度和寬度。主要用于生產(chǎn)1225mm浮法厚玻璃，特別適合大于19mm超厚玻璃的生產(chǎn),第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),44,美國(guó)康尼狄格州米斯提克海洋館的大門外的白鯨雕像。 這件六英尺高由玻璃纖維制成的藝術(shù)品出自藝術(shù)家巴斯利加之手。,玻璃工藝學(xué),45,玻璃纖維的成型,玻璃纖維具有很高的抗張強(qiáng)度，比有機(jī)纖維高倍，是同組分塊狀玻璃的倍，玻璃纖維的抗拉強(qiáng)度比普通鋼絲要大一倍（因其冷卻速度

16、極快，只秒）。,第四節(jié) 成形方法,用玻璃纖維擰成的玻璃繩，可稱是“繩中之王?！?由一根手指粗細(xì)的玻璃纖維編結(jié)的繩子，可以將一輛滿載的解放牌卡車吊起來。,玻璃工藝學(xué),46,第四節(jié) 成形方法,單絲的直徑為0.03mm0.06mm ，可小于微米 幾十根玻璃絲合在一起只有一根頭發(fā)那么細(xì). 一斤玻璃拉成的絲有一千公里長(zhǎng),玻璃工藝學(xué),47,1931年，生產(chǎn)連續(xù)玻璃纖維法問世。,玻璃工藝學(xué),48,玻璃水傾著白金坩鍋底上的孔流下就成為玻璃絲，并纏繞在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓上，,玻璃工藝學(xué),49,玻璃工藝學(xué),50,利用玻璃纖維制成的光導(dǎo)纖維來作電話通信,近年來出現(xiàn)的纖維內(nèi)窺鏡，使醫(yī)生能夠直接觀察胃、十二指腸、心臟等內(nèi)臟情況

17、。以數(shù)萬(wàn)條玻璃纖維扎束在一起，組成一根玻璃纖維桿，纖維桿前端裝有鏡頭，光學(xué)圖像就能不失真地從一端傳到另一端。,第四節(jié) 成形方法,和塑料復(fù)合，制造各種玻璃纖維復(fù)合材料。如玻璃鋼，比鋼還堅(jiān)韌，既不會(huì)生銹，又耐腐蝕，而重量只有同體積鋼鐵的四分之一。,玻璃工藝學(xué),51,玻璃工藝學(xué),52,玻璃工藝學(xué),53,玻璃布 耐酸堿腐蝕，做收塵袋比棉布耐用二十多倍。做過濾布比毛料價(jià)廉。 制成的防火衣（衣服的上面噴鍍上一層鋁），可以在幾百度的高溫下工作，它比石棉衣服更輕巧。 宇宙航行員的服裝也是用涂有聚四氟乙烯的玻璃布制成的。 玻璃布是好的電絕緣材料，廣泛用于電機(jī)工業(yè)。,第四節(jié) 成形方法,玻璃工藝學(xué),54,國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家玻璃纖維生產(chǎn)大都采用800-6000孔漏板池窯拉絲法生產(chǎn)，已占總量95以上，坩堝拉絲法早已被淘汰，而我國(guó)現(xiàn)有的池窯拉絲大部分采用800-