瓶罐的成形工艺及设备

1、1,行列式制瓶机,郭宏伟,2,内容提要,1行列式制瓶机概述 2 行列式制瓶机的特点 3行列式制瓶机的结构 4行列式制瓶机的一般操作 5瓶罐的生产 6行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷 7无合缝线制品的生产 8玻璃的冷加工,3,1行列式制瓶机概述,行列式制瓶机，在国外，称为I. S.制瓶机。它是生产玻璃瓶罐的自动制瓶机。它的应用极为广泛。据统计，目前世界上生产玻璃瓶罐的成形机中，行列机约占百分之六十，而它所生产的产品数量却占全部玻璃瓶罐的百分之八十以上。 我国于1967年设计出第一台QD4型行列式制瓶机，已输出国外。 行列式制瓶机是由数个完全相同的机组(分部)组成的，每一机组都是一个独立完整的制瓶

2、机。它的机组数目有2、4、5、6、8，10不等。近年来制造的行列式制瓶机多为6，8，10组，其它组数的机型逐渐减少,4,2 行列式制瓶机的特点,1.行列式制瓶机装有导料系统，不另设分料器。 2.行列式制瓶机的每一机组是完全独立的定时控制，可以单独启动和停车，不会影响其它机组，便于更换模具和维修机器。 3.行列式制瓶机的生产范围广，它既可用吹吹法，又可用压吹法成形瓶罐,5,分料器,连接在熔炉和供料道之间的工作池。这里从熔炉流出的玻璃液，适合于供料道所期望的温度,6,2 行列式制瓶机的特点,4.行列式制瓶机能够使成形的瓶罐获得较好的玻璃分布，尤其是以压吹法生产的各种瓶罐，壁厚均匀，可么实现玻璃瓶罐

3、的轻量化。与其他成形机比较有较高的单模生产效率。 5.如因玻璃熔窑出料量减少时，行列式制瓶机可以减少运转的组数，进行生产。 6.行列式制瓶机的主要操作机构不转动，机器动作平稳，操作条件良好,7,3行列式制瓶机的结构,QD4型行列机由导料机构、漏斗机构、扑气机构、顶芯子和冲头机构、初型模和成型模夹具、口钳和口钳翻转机构、正吹气机构、钳瓶机构、模底翻倒机构、定时控制机构、输瓶机构，以及压缩空气及冷却风系统和供油润滑系统等组成,8,4行列式制瓶机的一般操作,行列式制瓶机成型原理是利用在高温下玻璃液的粘度与表面张力随温度变化这一特性，通过机械作用和压缩空气的压力(有时还有真空作用)，完成 制瓶口 初型

4、 成型 三个步骤，制成玻璃瓶罐,9,既是机械生产过程，又是热工过程。 玻璃料性需短性料，含CaO高。国外11%，国内910%。 对小口瓶、大口瓶，瓶口要密封，瓶口很重要,5瓶罐的生产,10,吹-吹法制小口瓶 (1)装料:料滴经接料机构接料勺、流料槽、转向槽、漏斗至初型模内。 初型模倒立，且上口大，漏斗已落到初型模上，为防止料流入压吹机构，芯子已插入口模。 应调整料滴形状与初型模内腔形状相适应，以便料滴顺利落到初型模内,11,12,QD6行列式制瓶机生产照片,13,2）扑气：料滴落到初型模后，扑气头立即落下，扣到漏斗上进行扑气。使料滴压入充满口模，形成瓶口外表面（螺纹口、王冠口），芯子形成瓶口内

5、表面和倒吹气气穴。气穴应处于瓶口中央且十分对称，否则瓶壁厚不均,14,扑气应在装料一完成后立即进行。 料滴越大，扑气时间越长。过短瓶口不足，过长瓶口处过冷，易出现炸口，且初形下部过冷，呈现皱纹或造成瓶中部断腰严重。 可采用瓶口抽真空辅助。如QD6A，QS6-14机,15,3)倒吹气。扑气完成芯子立即由口模退出，料泡头部内孔表面重热（瓶口气穴重热）。有利于将料坯倒吹成匀称的初形，芯子退出给倒吹的压缩空气让出通路。同时扑气头迅速离开，漏斗返回原位，接着扑气头迅速返回压在初形模上做初形模底。倒吹气开始，压缩空气由下方压吹机构通过芯子和套筒间隙吹入气穴，料坯吹成初形。倒吹气停止后，初形模打开,16,倒

6、吹气应在扑气头封底后尽早进行，可使瓶身皱纹减少。 适当延长倒吹气时间可达较高机速。这是由于成形中玻璃在成型模内散热量占总散热量的大半部分，成型模工作时间比初型模要长，形成初型模等待成型模的情况，初型模利用率不高。延长倒吹气时间，成型模内需散失的热在初型模内先散失一些，就可提高利用率，提高机速。但有一限度,17,3) 翻转 初型模打开后，初型被口钳翻转机构在垂直平面内，由初形模翻转180至成型模，由倒立成正立。成型模关闭将初形放在成型模中，口钳又返回初型模下方，后初型模合拢，芯子上，开始初型模下一周期,18,初形翻转速度不良会直接造成玻璃在初型中分布不对称。速度过慢，在前90翻转中初形因重力作用

7、变形太大；速度过快，玻璃料涌向初形底部，且因离心力作用偏向一侧。这样的初形使成形后的瓶子偏底，厚底，瓶壁厚不均,19,4) 重热与延伸 指倒吹气、制初形后至正吹气开始之前的时间间隔。 玻璃导热性能远低于金属，初型模与玻璃接触后，造成表面层与内部温差，倒吹后整个初形除瓶口与口模接触（正吹前也有重热）其余部分仅与空气接触，由于空气靠辐射和对流导热，初形的散热大大低于在模具中的散热。内层较高温度处的热量使玻璃表层温度又重新升高。该现象称为重热,20,实际检测得知，表层1mm以外有重热，以内则无。 重热有助于玻璃在成型模中的均匀分布，消除表面皱纹。 （翻转过程中，初型模一侧会造成初形下沉，成型模一侧会

8、造成初形伸长、变长）。在成型模内由于重热及重力作用，初形会延伸，因而设计初型模腔时应考虑初形的延伸量,21,5) 正吹气及初冷 初形重热后，正吹气头立即落下扣到成型模上进行正吹气成形。有些行列机由模底抽真空完成，或抽真空辅助与正吹气共同完成。 成形过程中玻璃与成型模接触而散失较多的热量，因而成型模的冷却风足够有利于机速提高,22,正吹气压力应与瓶子重量与形状相适应。成形大瓶子时，正吹气压力应小些。由于大瓶子需要与成型模足够长的热交换时间。过分冷却易造成炸瓶。正吹气时间是整个制瓶周期内各步骤中最长的，这是为瓶罐成形后能固形。 正吹气头上还可装内冷却管，使瓶子成形中形成的热气流可以吹去，带走热量有

9、利于机速提高,23,6) 钳瓶 瓶罐固形后，成型模打开，钳移器驱动钳瓶夹具钳瓶，将瓶子移至冷却风板上冷却。 (7) 瓶罐再冷与拨瓶 瓶罐在冷却风板上再冷却，进一步硬化后，由拨瓶机构拨至输瓶机构输送,24,行列机大口瓶压-吹成形 (1)装料 装料前冲头插入口模内处于“装料位置”，以保证在压制前料液不进入口模，并使料滴顶部保持在封底线以下,25,26,2)冲压 装料后，漏斗立即复位，扑气头（闷头）做封底迅速落至初型模上，冲头随即开始压制冲程，玻璃把口模，冲头、初型模形成的空间形状充满，当冲头处于压满位置（比压制位置低一点）时，冲头压制冲程完成，初形与瓶口形成。 冲压应尽早进行，且压制用空气压力也尽

10、可能小些，以避免瓶口冷裂,27,3) “初形”吹胀 冲头完成，冲头降至翻转位置，此时再用压缩空气将压制的初形吹胀一下，以防止初形的塌陷变形，这在扑气头移开，成型模打开时进行。 以后的步骤与吹-吹法相同。 (4)翻转 (5)重热延伸 (6)正吹气 (7)初冷，拨瓶,28,6行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷 (1)分类 瓶罐缺陷类型繁杂，其出现的频率与所用检验设备及其运行情况有较大关系，但各种缺陷还是有一个大致比例,29,缺陷分类方法： A、按产生缺陷的工序分： 玻璃缺陷：结石、条纹、气泡、析晶及应力缺陷 成型缺陷 退火缺陷 运输包装缺陷。 可归口管理，便于及时采取纠正措施，但就某一特定缺陷究竟是

11、哪一工序造成，则需费时间和精力研究才能确定,30,B、按缺陷对瓶罐使用的影响分类,31,C、按缺陷的特点分类 集中缺陷：结石、气泡、节瘤、玻璃颗粒等。 尺寸缺陷：尺寸形状、厚度缺陷。 畸变缺陷：厚度分布、光学性质、表面轮廓。 表面缺陷：裂纹、皱纹、划痕等。 物理缺陷：内应力、热稳定性、耐压强度等。 与自动检验设备直接相连,32,分析各类缺陷比例： 玻璃缺陷 4% 成型缺陷 74%（其中瓶口24%，瓶颈、肩11%，瓶身28%，瓶底11%） 尺寸公差缺陷 8% 退火包装缺陷 14% 可见成形中缺陷是大量的,33,2)成形缺陷 五大类 玻璃分布缺陷。瓶子外廓形状准确，但各部位厚度不均匀、不适当。某部

12、位该充满而未充满的，或称瓶口不足，薄厚不恰当； 变形缺陷；瓶厚分布虽匀，但瓶子成形后发生塌陷、弯曲、鼓凸、凹陷等形变，或因模具配合不当，使左右半模错位造成畸变,34,裂纹：细小裂纹小，但可用肉眼观察到；大裂纹甚至已张开裂口；还有一种在成形初期裂开，重热后又重熔合，称“干裂”或裂痕。 合缝线粗，毛刺，飞翅；合缝线超过一定限度。严重时形成飞翅毛刺。飞翅是沿模缝流出的玻璃薄片，毛刺发生在横竖合缝线交界处的尖刺。 表面缺陷。外表面波纹、皱纹以及铁锈、油污粘污，瓶内表面粘连玻璃丝、渣等,35,3)成形缺陷一般原因 料温原因：过高过低或不稳不均匀，料道对料温调节不好，料温波动或同一料滴上各点温度差异过大都

13、导致缺陷。 模具：材质不良，设计不当。 机械：本身结构精度、安装和维修质量。操作的影响。 还与玻璃特性、料温、冷却风温度、风量、风压等有关,36,由IS机、林取机、S-10等成形机制瓶，其壁厚一般为23mm以上，且壁厚不均，瓶身上有合缝线。如容器突然装开水，内外层玻璃温差过大，会爆裂。用于装灌温度不十分高的液体，如酒、果汁等。 盛放高温液体的玻璃容器，如热水瓶、烧杯、烧瓶等及灯泡泡壳，要求壁厚要薄（均小于2mm）,且壁厚均匀，不允许有模缝线，制品表面光滑。在IS机、林取机、S-10很难得到,7无合缝线制品的生产,37,7.1M830工艺 结构与SJ694不一样，初形像带式吹泡机。 机械有16、

14、18、24组吹头。 从日本NEG、TOSHIBA公司引进。 上海、天津、重庆引进H18型（做冷水杯），沈阳灯泡厂引进H24型（吹制泡壳）。现国内可制造H18、 H24型,38,39,其工艺流程由图可知： 料滴被剪下后，经过导料槽，料滴的轴线转过90，这样料滴两端的剪刀疤在压头的两侧。 料滴被挡臂挡在压头上后，压头向上移动，直至与吸头共同压制成一个饼状的玻璃块。 此时吸头抽真空，玻璃料饼由吸头吸住。吸头转过一定角度，然后将料饼放在工作台上,40,料饼由于自重中部自然下凹形成气穴，一段时间后吹头落下，料饼的外圈被压在吹头和工作台之间，此时吹头吹小气，料饼被吹成小泡，同时工作台和吹头一起绕其轴线旋转

15、。 小料泡被第一次吹气后变大，并依自重而延伸。实际上此段时间料泡在半开的成型模中进行着重热,41,当料泡的粗细、长短与成型模相差不多时，成型模（敷模）关闭，（此时料泡还在不停转动）。当第二次吹长气时，则吹制成形。 成形后，成型模打开，口环仍继续转动，以使制品冷却均匀，当其停止转动时，盘形刀楔进口环与料帽之间，使料帽与制品分离。制品被挡块挡到斜槽中至传送系统。而料帽被拨至废料池中,42,有相当数量的玻璃制品须经冷加工降低其表面粗糙度，提高透明度和制品强度才有使用价值。 在冷加工中可磨削掉制品部分缺陷，提高制品外观质量。装饰品提高其艺术效果。 玻璃冷加工通过研磨和抛光工艺过程进行,8玻璃的冷加工,

16、43,1）研磨作用 改变受磨部分制品的外形，将粗糙不平或成形时余留的不需要部分磨去。 粗颗粒磨料中颗粒磨料细颗粒磨料，磨至表面成细致均匀的毛面玻璃。 粗颗粒磨料带有棱角，它对玻璃表面有较大的作用力，可增加对表面的磨削量，将表面各种凹凸和裂纹磨削到一定的平整度。得到的表面均是一毛面，对光线不透射，有利于抛光,44,影响研磨的主要因素: a.磨料粒度 对研磨质量与磨削量有很大影响，磨削量随粒度增大而增加，研磨初期用较粗粒度可提高研磨效率。后再逐级用细颗粒磨料进行研磨。 磨料颗粒度可分为：粒状（152300m）、粉状（15150m）和细粉状（3.528m）三类,45,b.磨料浓度 研磨效率（玻璃的磨

17、除量）随着磨料浓度的增加而提高，但提高到一定程度后，再增加浓度，对研磨效率的提高并不明显，甚而呈现出降低的趋势,46,c.磨料硬度 磨料硬度大，研磨效率就高，碳化硅的硬度为9.39.75（莫氏），其研磨效率比值为2.54.5；石英砂的硬度为7，研磨效率比值为1。但硬度大的磨料造成研磨表面的凹陷深度较大，常易损伤玻璃表面或刻痕过深，会增加研磨与抛光时间,47,d.磨盘转速 影响玻璃的磨除量，两者几乎成线形关系。磨盘转速快，将磨料往外甩的就多，离开磨盘中心越远处离心的转速就越大，玻璃与磨料的摩擦机会就增多，使玻璃的磨削量增加。但过快，将会适得其反。同时还会对玻璃造成很大的内应力，导致玻璃破裂,48

18、,f.负载压力 压力负载的增加，磨料接触玻璃表面的磨削力就增加，研磨效率也随之提高。但过高将会减少玻璃与磨料的摩擦作用，从而造成研磨效率降低，甚至影响磨盘的转速。 g. 磨盘材料 硬度大的磨盘材料能提高研磨效率，如以铸铁材料的研磨效率为1，有色金属则为0.9，塑料仅为0.2,49,2）抛光 研磨后玻璃表面总会留下几个微米的凹陷层，抛光就是除掉凹陷层，使散光和不透明的玻璃变得光洁、透明。抛光中磨削量很少，但耗用时间大大超过研磨时间。 抛光材料:氧化铁（红粉）、氧化铈、氧化铬、氧化钛、氧化钍等,50,影响抛光的因素有： a.抛光材料 不同的抛光材料其抛光能力有很大区别，同一抛光材料当增加抛光剂用量时，可提高抛光效率，但过多地增加抛光剂给料量不仅不会提高抛光效率，反而会导致抛光效率降低和成本增加,51,b.温度 抛光效率随玻璃表面温度的升高而增加，而周围空间温度的变化又影响到玻璃的表面温度，特别是在气温低、缺少保温措施的情况下，玻璃表面温度较低，抛光效率就不高,52,c.抛光盘转速和负载压力 抛光盘转速和负载压力与抛光效率的提高存在着线性关系，转速和负载压力增大，抛光材料接触玻璃的机会就增加，玻璃的表面温度就提高，反应加剧，促使抛光效率提高。反之抛光效率降低,53,d.抛光盘材料 一般抛光盘都用毛毡制作，也有用呢绒或尼龙制