玻璃加工预处理及设备培训课件(ppt 93页).ppt

1,第二章玻璃加工预处理及设备,2,第二章玻璃加工预处理及设备,引言2.1研磨抛光2.2切割2.3磨边2.4喷砂2.4钻孔2.5清洗干燥,3,引言,玻璃深加工定义：玻璃的二次制品即深加工玻璃，是利用一次成型的平板玻璃（浮法玻璃）为基本原料，根据使用要求，采用不同的加工工艺制成的具有特定功能的玻璃产品。品种：钢化玻璃、镀膜玻璃、夹层玻璃、中空玻璃,日常生活中你所知道的玻璃深加工产品有哪些？,彩釉玻璃,磨砂玻璃移动衣柜门,玻璃壁炉,彩绘,深加工玻璃五大功能,节能：中空玻璃、吸热玻璃、热反射、低辐射玻璃安全：钢化玻璃、夹层玻璃、夹丝夹网玻璃、防盗玻璃、防弹、防爆玻璃高强：钢化、半钢化玻璃、贴膜玻璃装饰：热反射、吸热、彩色夹层玻璃、彩釉玻璃、环保：中空玻璃、夹层玻璃、防紫外夹层玻璃、无反射磨砂玻璃、电磁屏蔽玻璃、自洁净玻璃,10,德国新国会大厦中的玻璃穹顶,11,2.1研磨抛光,定义：机械研磨：使用磨料在磨盘压力和对玻璃表面作相对运动下，将玻璃的不平处磨去，但玻璃表面粗糙-变毛。特点：粗颗粒磨料快毛面较粗糙，故用多级磨料。抛光：用抛光盘加入抛光液，对玻璃表面作相对运动，得到光滑表面的玻璃。,2.1研磨抛光,一、研磨与抛光的机理磨削作用论1665年虎克：研磨以磨削开始，抛光是研磨的延伸，纯粹是机械作用流动层论雷莱、培比（英）：抛光时玻璃表面有一定的流动性，也称为可塑层，可塑层的流动把毛面的研磨玻璃表面填平。化学作用论普莱斯顿（英）和格列宾希科夫（前苏联）：玻璃的磨光过程中，不仅仅是机械作用，而且存在着物理、化学的作用。,14,玻璃的研磨机理,玻璃的研磨过程中：,磨盘玻璃做相对运动,磨料划痕与剥离玻璃表面,玻璃表面上产生微裂纹,水解作用形成硅胶促进剥离,玻璃表面就形成一层带有裂纹层的凹陷的毛面,前苏联学者卡恰洛夫：,各种磨料的研磨系数,h凹陷层的平均深度K1为不同磨料的研磨系数D磨料平均直径,f裂纹层的平均深度,F-最大裂纹层深度,玻璃的抛光机理,玻璃抛光机理的认识，存在着不同的见解，有些见解还带有假说性质，有待于进一步证实。目前用化学、物理化学作用的概念来解释对抛光的生产效率及抛光表面质量的影响还是比较确切的。,二、研磨、抛光材料,1、研磨材料要求：磨料的硬度大于玻璃的硬度，莫氏硬度610分类：天然磨料（石英砂、刚玉、金刚石、石榴石等）人造磨料（电熔刚玉、碳化硅、碳化硼、金刚石、红粉等）,2、抛光材料要求：较高的抛光能力磨料的硬度小于玻璃的硬度，莫氏硬度15、67分类：红粉（Fe2O3）、氧化铈（CeO2）、氧化锆（ZrO2）、氧化钍（ThO2）还有长石粉,20,三、影响玻璃研磨过程的主要因素,玻璃研磨过程标志研磨速度和研磨质量的是磨除量（单位时间内被磨除的玻璃数量）和研磨玻璃的凹陷深度。磨除量大效率高，凹陷层深度小质量好。（1）磨料性质与粒度（2）磨料悬浮液的浓度和给料量（3）研磨盘转速和压力（4）磨盘材料,玻璃磨料的性能,22,（1）磨料性质与粒度,开始用较粗的粒度，之后用细磨料逐级研磨,23,（2）磨料悬浮液的浓度和给料量,磨料悬浮液：磨料加水制成水的作用：分散磨料；带走研磨下来的玻璃碎屑；冷却摩擦产生的热；以及促进玻璃表面水解成硅胶薄膜。通常以悬浮液的比重或计算悬浮液的液固比来显示悬浮液的浓度。,24,（2）磨料悬浮液的浓度和给料量,25,（3）研磨盘转速和压力,26,（4）磨盘材料,硬度大，提高研磨效率。但使研磨表面的凹陷深度也较深。铸铁材料研磨效率为1，有色金属为0.6，塑料为0.2。硬度大的研磨盘使研磨表面的凹陷深度也较深。硬度较小的塑料盘，可使玻璃凹陷深度比铸铁盘降低30。（最后一级，缩短抛光时间）,27,四、影响玻璃抛光过程的主要工艺因素,（1）抛光材料的性质、浓度和给料量（2）抛光盘的转速和压力（3）周围空间温度和玻璃温度（4）抛光悬浮液的性质（5）抛光盘材质（毛毡、呢绒、马兰草根）,28,毛毡抛光轮,玻璃抛光材料的性能,（1）抛光材料的性质、浓度和给料量,红粉（Fe2O3）密度：1.101.14g/cm3,31,（3）玻璃温度和周围空间温度,32,（4）抛光悬浮液的性质,33,2.1.2酸抛光,一、定义及优点二、酸抛光的化学反应（1）HF与玻璃表面反应（2）H2SO4在酸抛光中的作用三、影响酸抛光的主要工艺因素,酸抛光的定义及优点,定义：利用HF对研磨过的硅酸盐玻璃毛表面的作用，使原有表层硅氧膜破坏，生成新的表面，使用后生成的盐类用H2SO4溶去，再用水冲洗去，如此反复多次，玻璃表面层层剥离，翻新，从而获得光洁、明亮的新表面，此过程称为酸抛光。优点：比传统机械抛光效率高、经济，特别适用于大批量的器皿，如小件玻璃制品。酸抛光对铅晶质玻璃的抛光效率更优于钠钙硅玻璃。,35,HF与玻璃表面反应,aNa2ObCaOcSiO2+(2a+2b+4C)HF2aNaF+bCaF2+cSiF4+(a+b+2c)H2OdK2O+ePbO+fSiO2+(2d+2e+4f)HF2dKF+ePbF2+fSiF4+(d+e+2f)H2OSiF4+2HF2H2SiF6H2SiF6+2NaOHNa2SiF6+2H2O,H2SO4在酸抛光中的有什么好处？,加H2SO4目的：（1）溶解由HF与玻璃表面作用后生成的不溶于水的各种氟化物和氟硅酸盐，并使玻璃表面各处受到均匀侵蚀。（2）H2SO4沸点高，不易挥发。（3）生成更容易溶于水的氟硫酸盐。,化学反应如下：,Na2SiF6+H2SO4Na2SO4+SiF4+2HFPbSiF6+H2SO4PbSO4+SiF4+2HFBaF2+H2SO4BaSO4+2HFSiF4+2HF2H2SiF6（氢离子浓度高，反应向左进行）HF+H2SO4HSO3F+H2O,37,影响酸抛光的主要工艺因素,（1）玻璃的化学组成：铅玻璃钠钙玻璃硬质玻璃（2）酸浴配比和温度：HF中加入H2SO4，浓度为6mol/L12mol/L达到最佳腐蚀能力；5060（3）酸液对玻璃的浸泡时间铅晶质玻璃23s，5s即有破坏迹象；钠钙硅玻璃1015s，20s；总的浸泡时间47min。（4）酸液沿玻璃表面运动的影响：1、玻璃制品在酸浴中运动2、酸浴运动（机械搅拌、超声波、酸液泵）,2.1.3化学抛光,定义：利用HF溶液的化学腐蚀作用与机械抛光结合，使玻璃表面达到光滑。与酸抛光的区别：在酸液中还添加一些使盐类溶解或使盐类缓慢溶解成细微粒的添加剂，如NH4F、NH4HF2、异戊基乙酸盐、甘油、氧化剂等等。用磨盘和抛光剂使玻璃表面凸出的部位机械抛光，同时玻璃又受到抛光剂中酸液的腐蚀，是一种高效抛光法，但这仅适用于平板玻璃和形状简单、表面无花纹的制品。,2.1.4蚀刻,一、定义：利用HF对玻璃表面的腐蚀，使平滑的表面变成无光泽的毛面，起到使玻璃表面产生光漫射的作用。二、特点：蚀刻只是利用化学法对玻璃表面腐蚀使之成不透明毛面，它不像研磨或喷砂而成的毛面玻璃，表面产生许多微裂纹，因此其机械强度要高于机械研磨的磨砂玻璃。三、蚀刻的化学原理：与酸抛光玻璃表面被HF腐蚀的反应式是相同的，只是蚀刻液中不含酸，或含极少量的酸，因此不溶于水的氟化物、氟硅酸盐就粘附于玻璃表面。,蚀刻玻璃,双槽玻璃蚀刻机,封闭式全自动玻璃蚀刻线,44,2.2切割,2.2.1机械切割一、定义：利用玻璃的抗张应力低的机械性能，一般采用金刚石或金刚砂在表面施以伤痕，受力部位由于受到张应力而切断的方法。二、分类：手工切割刀；自动切割机2.2.2火焰切割分类：熔断；急冷切割；爆口；激光加工,45,2.2.1机械切割,机械切割,手工切割刀,不太厚-金刚石刀,平板-超硬刀轮,自动切割机,卸片台,切割台（切割头、定位系统等）,掰片台,金刚石锯片,高硬度超薄金钢石锯,数显玻璃切割机,从库中调取玻璃原片，放到自动卸片机侧边架子上。,可以从两侧自动卸片,电脑操作输入想要的切割尺寸，根据订单合理的选择原片规格可以最大化提高切裁成品率。,自动切割过程中（关注切割油、玻璃表面发霉、划伤等表面状况，关注切割压力等指标）,百超自动切割在线掰片，适合10mm以下、规格不大的矩形玻璃原片,掰片台上掰大片玻璃。,在12-2062mm*5862mm板上去掉1022mm*3217mm一角，剩下的是想要的规格。,人工卸片,掰下的边角玻璃放至玻璃斗中,切片工位质量控制要点,切割尺寸要求,2.2.2火焰切割,熔断：是利用煤气或其他热源，将玻璃上确定的部位，边进行局部熔融边切断的方法。如：酒杯、安瓿瓶急冷切割：将圆筒状的玻璃一边旋转一边沿圆周的狭小范围内急速加热，用经冷却过的冷却液体接触加热部位，借助热应力将玻璃切断。火焰：氢气或城市煤气加氧气的狭缝喷灯；冷却体：磨石、金属圆板。爆口：用金刚石或超硬合金在玻璃上造成伤痕，再向受伤部位加热，则裂纹扩展而使之切断。激光加工：用激光、等离子体喷射，电子束等高热源将金属材料熔断、熔接的方法。,2.2.2玻璃切割注意事项,1.切割质量刻痕一定要均匀2.原片利用率电脑优化排版3.掰片余量切线距离边部或两切线之间的距离一般要超过玻璃厚度的两倍,2.4磨边,一，概述根据玻璃外形、边部形状、边部光滑程度要求的不同，加工玻璃生产过程中的磨边，可选用不同类型的磨边机,二，磨边机的分类手持打磨机、砂带机、自动磨边机,手持打磨机,自动磨边机,立式直线单边磨边机,自动磨边机,异形磨边机,可对任意形状的玻璃进行磨边处理，如磨削平边、圆边、波浪斜边、斜边等,自动磨边机,水平双边直线磨边机,只能对矩形玻璃进行磨边,2.4喷砂,定义：利用高压空气通过喷嘴的细孔时所形成的高速气流，带着细粒的石英砂或金刚砂等喷吹到玻璃表面，使玻璃表面的组织不断受到沙粒的冲击破坏，形成毛面。用途：喷砂主要用于玻璃表面磨砂及玻璃商标的打印等，也可用于加工艺术玻璃或玻璃浮雕。喷砂面的组织结构：它决定于气流速度、砂粒硬度，尤其是砂粒的形状和大小。细砂粒使表面形成微细组织，而粗砂粒能增加喷砂面被侵蚀的速度。,喷砂设备示意图,玻璃喷砂制品,2.4钻孔（常用的钻孔方法）,超硬钻钻孔法：315mm厚，三角钻、二刃钻、麻花钻。切削液用水、轻油、松节油等。研磨钻孔法：小孔径，1mm的管形针。较大的孔径，盘状刀具的铜或黄铜制的圆筒状工具。金刚石钻法：3mm的孔，金刚石钻头；2.5mm的孔，用研磨内部的平行轮；8mm的孔，取心钻。超声波加工法：振幅为2050m，周波1630kHz来振动工具。冲撞法：将玻璃局部加热，使之软化，用耐热硬质金属制成的冲头和冲模进行机械钻孔的方法。,71,打孔的预处理注意事项：,a孔径必须小于玻璃板厚；b打孔的孔数多时，孔的间距必须为板厚的二倍以上；c边部的孔，要使孔与边部的距离大于板厚；d角部的孔，距角应为板厚的6.5倍以上。,局部喷砂钻孔,全自动玻璃钻孔机,74,2.6玻璃清洗,玻璃表面的有害物主要是：含水的氧化物、抛光残渣、无机和有机尘粒、油膜等一种或几种污染物。玻璃表面清洁度的检验方法清洁方法清洁表面的保持玻璃清洗干燥机,玻璃表面清洁度的检验方法,1、呵痕试验法（breathfiguretest)：黑色呵痕(blackbreathfigure)；灰色呵痕(greybreathfigure)。2、玻璃表面与液体表面接触角法：洁净的玻璃表面倒上水或酒精，都能扩展而完全润湿，即接触角等于零。但玻璃表面有污染，就呈现不完全润湿，有明显而较大的接触角。3、测量玻璃表面的静摩擦系数：黑色呵痕的玻璃若与玻璃或金属摩擦，静摩擦系数接近于1。如果玻璃表面粘附油脂或有吸附膜等，则静摩擦系数就变小。4、同位素法5、荧光染料法,不同洁净方法的玻璃表面与洁净玻璃的静摩擦系数,79,清洁方法,1、溶剂清洗；2、加热和辐射清洗；3、放电清洗1、使用含洗涤剂的水、稀酸或碱，以及无水溶剂如乙醇、丙酮等，也可以使用乳状液或溶剂蒸气。（1）擦洗和浸洗（2）蒸气脱脂（3）超声清洗（4）喷射清洗,（1）擦洗和浸洗,物理法：擦洗：用脱脂棉摩擦玻璃表面（白垩、酒精或氨）浸洗：将玻璃浸在装满清洗液的开口容器中化学法：酸性溶液：除氢氟酸外，其他所有的酸必须加热至6085使用。5HF，33HNO3，2Teepol阳离子去垢剂，60H2O2，是清洗玻璃和二氧化硅的极好通用液体。碱性溶液：NaOH溶液具有去垢和清除油脂的能力,（2）蒸气脱脂,目的：清除表面油脂膜和类脂膜设备：由底部具有加热元件和顶部周围绕有水冷蛇形管的开口容器组成清洗液：异丙基乙醇或一种氯化和氟化的碳水化合物清洗过程检验：测定摩擦系数；暗场检验；接触角；薄膜附着力的测量,（3）超声清洗,设备：超声波发生器(换能器)和清洗槽组成清洗液：水、有机溶剂或无机酸性，碱性和中性；为强化清洗效果，在清洗液中加入金刚砂研磨剂。清洗液选取原则：表面张力小，对声波的衰减小，对油脂的溶解能力大，无毒、无害物质。清除已经光学加工的玻璃表面的沥青和抛光剂残渣。由于声波本身具有能进入复杂构造异形孔道的特点，所以超声波清洗可以清除复杂有孔零件内部的污染物，这是一般清洗方法所无法实现的。,超声波液晶玻璃生产线,85,（4）喷射清洗,利用运动流体施加于小粒子上的剪切力来破坏粒子与表面间的粘附力。喷射介质：浸渍清洗的溶剂；有机液；氮气或利用无污染的水；高压空气或气体增加清洗介质的喷射压力和相应的液流速度则使清洗效率提高，所用的喷射压力约350kPa。高压液体喷射对清除小到5m的粒子是非常有效的方法。,2、加热和辐射清洗,加热：将衬底放置在真空中会促使挥发性杂质的蒸发。在室温高真空条件下，局部压力对解吸的影响是可以忽略的，解吸是由加热产生的。外加温度在100850之间，需要加热时间约为1060min。紫外辐射：在紫外线的影响下，污物分子受激并离解，而臭氧的生成和存在产生高活性的原子态氧，受激的污物分子和由污物离解产生的自由基与原子态氧作用，形成较简单易挥发分子，如H2O、CO2和N2等，而且反应速度随温度的升高而增大。,3、放电清洗,高真空系统的清洗除气，尤其是在真空镀膜设备中用的最多。电子源：热丝或电极原理：在真空室中充入适当分压力的惰性气体(典型的如Ar气)。可以利用两个适当的电极间的低压下的辉光放电产生的离子轰击来达到清洗的目的。该方法中，惰性气