第六课(玻璃)1

1、第六课,玻璃及其加工工艺,第,一讲,玻璃材料概述,传统的玻璃是以,硅酸盐,系统为基,础的，由于这类系统的高温熔体具有,较高的,粘度,，在快速冷却时，结晶过,程即原子或分子的,有序排列过程难以,发生,，因而在低温下保留了,高温熔体,的结构特征,，形成了玻璃。,一般的，我们将,玻璃定义,为：一,种较为,透明的液体物质,，在,熔融,时形,成,连续网络结构,，冷却过程中,粘度逐,渐增大,并硬化,而不结晶,的,硅酸盐类,非,金属材料。主要成分是,二氧化硅,。,补充：,玻璃的性能,（,1,）光学性能,1,）透光性。,材料能使,光线透过,的性能叫透光性。评定玻璃的透光,体能透过的,光能量和射到它表面的光的总

2、能量之比,，以表示。,性能，用,透光率,（或称透明度）来衡量。所谓,透光率,，是指某一物,对一般玻璃来说，光线透过的越多，被吸收的越少，其质量越好。,吸收约,2%,。,如良好的窗用平板玻璃（厚,2mm,），其透光率可达,90%,，反射约,8%,，,2,）折光性,。材料能使透过的光线,偏离入射线方向,的性能叫折光性。,衡量玻璃制品折光性能的好坏,以折射率来表示,。对于,光学玻璃,，,其折射率是一个很重要的性能，每种光学仪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异，普通玻璃为,1.48,1.53,，,晶质玻璃,（即铅玻璃）,为,1.61,1.96,。,（,2,）力学性能,1,）抗拉

3、强度。,玻璃的抗拉强度是玻璃最重要的力学性能之一，一般,玻璃的,抗拉强度不高,，约为,59,79MPa,。在玻璃组成中增加,CaO,含量，,淬火玻璃,的抗拉强度,比退火玻璃高,，可提高,5-6,倍。,玻璃抗拉强度,的大小与其,状态密切,相关，,块状、棒状,玻璃的抗拉,强度较低,，而,玻璃丝,的抗拉强度,则很高,，约为块状、棒状玻璃的,20,30,倍。玻璃纤维,直径越细，其抗拉强度越高。,玻璃棒,可使抗拉强度显著提高。玻璃表面存在,微小的裂痕,，会降低其强度，,玻璃丝,2,）抗压强度。,玻璃有,很高的抗压强度,，一般比抗拉强度高,14,15,倍，各种玻璃的抗压强度与其,化学成分有关,，同时取决于

4、,结构和制造,工艺。,SiO2,含量高,的玻,璃有较高的,抗压强度，,而,CaO,Na,2,0,及,K,2,0,等,氧化,物,是,降低抗,压强度,的因,素。玻璃在,运输、保管中，要考虑其,抗拉强度小,、抗压强度大这一特性，,以避免因破碎而造成损失。,3,）脆性。,玻璃在,冲击和动负荷,作用下，很,容易破碎,，是一种典型,的,脆性材料,，因而限制了它的使用范围。,脆性取决于玻璃制品的,形状和厚度,（冲击韧度随着,玻璃厚度的,增加而增加,）。玻璃退火不良和化学成分,均匀性差,，均会降低玻璃,的冲击韧度而增加其脆性。,玻璃淬火后,则可显著,提高,其,冲击韧度,。因此，为了改善玻璃的,脆性，可以通过,

5、夹层,、夹丝、微晶化和,淬火钢化,等方法来提高玻璃,的冲击韧度和抗弯强度。,4,）硬度。,玻璃的,硬度很高,，约为,莫氏,6,8,级,之间，比一般金属硬，,仅次于,金刚石,、刚玉、碳化硅等磨料。所以加工研磨玻璃要用金刚,砂，,切割玻璃要用金刚石刀具,。玻璃硬度的大小，主要取决于,化学,组成,。,石英玻璃,及一些含有,10,12,的硼硅酸盐玻璃硬度较大，,含碱性氧化物（,Na,2,O,、,K,2,O,）多的玻璃硬度较小，含,PbO,的晶质玻璃,硬度最小。,（,3,）热学性能,1,）热膨胀。,玻璃受热后的膨胀大小，一般以,线胀系数或体胀系数,来,表示。玻璃的热胀系数在应用方面具有很大的实际意义，如

6、,不同成,分玻璃的焊接或熔接,、叠层套料玻璃的制造，都要求具有,近似的,玻璃热胀系数的大小，取决于它的,化学组成,。石英玻璃的热胀系数,热胀系数,。电真空玻璃需,将玻璃和金属熔封,，也要考虑其热胀系数。,最小，含,Na,2,O,及,K,2,O,多的玻璃制品的,热胀系数最高,。,2,）导热性。,玻璃的,导热能力差,，其导热性只有,钢的,1/400,。玻璃,导热能力虽也和化学成分有关，但主要取,决于密度,。密度相同的,玻璃，虽然成分不同，热导率却相差极小，一般说来，透明石英,玻璃的导热性最好，,普通钠钙玻璃的导热性最差。,3,）热稳定性。,玻璃能经受,急剧的温度变化,而不致破裂的性能，称为,热稳定

7、性,或,耐热性,。玻璃是,热稳定性很差,的物质，在,急冷急热,情况,下很,容易炸裂,，这是由于温度急变时，玻璃内部产生的,内应力,超过,了玻璃强度的原故。,玻璃的热稳定性，由各种,物理性质,来决定，其中,影响最大,的是,热胀系数,，其次是,抗拉强度,、弹性模量和,热导率,。,石英玻璃,具有最,而不破裂。,除上述因素外，玻璃的热稳定性还和玻璃的,化学组成,、生产工,艺、制品结构有关。,小的热胀系数，因此，热稳定性极高，耐热,最大温度差可达,1000,C,（,4,）化学稳定性,化学稳定性即玻璃,抵抗气体、水、酸、碱,或各,种,化学试剂,的能力，可分为耐水、,耐酸性,与耐碱性。化学稳定性,不仅,对于

8、玻璃的使用,，而且对玻璃的,加工,，如磨光、,镀银,、酸蚀等,也有重要的关系。,初看玻璃,好像完全不受化学溶液侵蚀,，其实,酸、碱及水,都能与,玻璃起化学作用，仅是,程度上的大小,不同而已。当水、酸、碱的,溶液作用玻璃时，接触于溶液中的玻璃的某些部分遭受破坏，使,光亮的玻璃,表面呈现出,粗糙发毛,的现象。,碱性溶液,对玻璃的作用要,比酸性溶液,、水或潮气,强烈得多,。,因此，在日常生活中按照玻璃的,用途,对化学稳定性提出各种不同的,要求。假若,窗玻璃的化学稳定性不够,，当其长期经受大气、雨水的,侵蚀作用后，在其表面上将产生,斑点,、发毛和出现,晕色,。有时当化,学稳定性不良的窗玻璃,成垛堆放,

9、，经受潮气的侵蚀作用后，会,溶合,成一个整体,。因此，玻璃的化学稳定性是非常重要的一项性能指标。,（,5,）导电性,玻璃有,传导电流的能力,，一般属于,离子,导电类型。,如有些玻璃（含钒酸盐、,硫,、硒化合物等）具有,电子导电性,，已作,为,玻璃半导体,，应用于实际。但大部分团状,硅酸盐玻璃,在常温下具,有,较高的电阻率,，可作,绝缘材料,使用。因此，玻璃可以用来制造,电话、,电报,和其他电学仪上的,绝缘器材,，,玻璃织物,可以作为导线和,各种电机上的,绝缘材料,。,补充毕,玻璃简单分类主要分为,平板玻璃,和,特种玻璃,。,平拉法平板玻璃,和浮法玻璃。,下面按,设计中常用,的品种一一说明。,平

10、板玻璃主要分为三种：,引上法平板玻璃,（分有槽无槽两种）,一、平板玻璃：包括普通,平板玻璃,和,高级,平板玻璃（浮法玻,璃）。,普通平板玻璃,彩,色,平,板,玻,璃,高级平板玻璃,（,1,）普通平板玻璃普通平板玻璃有,较好的透明度,，表面平整。,用于建筑物,采光,、商店柜台、,橱窗,、交通工具、,制镜,、仪表、,农业温室,、暖房以及加工其他产品等。,橱窗,商店柜台,1.3,一,4,厘玻璃。毫米,在日常生活中也称为,厘,。我们所说的,3,厘,玻璃，就是指厚度,3mm,的玻璃。这种规格的玻璃主要用于画框表面。,3.7,一,9,厘玻璃。,主要用于,室内屏风,等较大面积但又有框架保护,2.5,一,6,

11、厘玻璃。,主要用于,外墙窗户,、门扇等,小面积,透光造型等。,的造型之中。,2.5,一,6,厘玻璃应用,玻璃窗,3.7,一,9,厘玻璃应用,室内屏风,49,一,10,厘玻璃。,可用于室内大,面积隔断、栏杆等装修项目。,5.11,一,12,厘玻璃。,可用于,地弹,簧玻璃门,和一些活动人流较大的隔,断之中。,6,15,厘以上玻璃,。一般市面,上销售较少，往往需要订货，主要,用于,较大面积的地弹簧玻璃门,、外,墙整块玻璃墙面。,地弹簧玻璃门,二、其他玻璃,其他玻璃，只是在分类时相对于,平板玻璃而言，并非业内正式分类。,主要有：,1,钢化玻璃。,它是普通平板玻璃,经过再加工处理而成的一种,预应力玻,璃

12、,。,钢化玻璃相对于普通平板玻璃来,说，具有两大特征：,(1,）前者,强度,是后者的,数倍,，抗拉,度是后者的,3,倍以上，抗冲击是后者的,5,倍以上；,(2,）钢化玻璃,不容易破碎,，即使破,碎也会以,无锐角,的颗粒形式碎裂，对,人体伤害大大降低。（图,6,一,1),（,图,6,一,1,钢化玻璃篮板,),钢化玻璃,（,7,）,钢化玻璃,具有弹性好、,冲击韧度高,、抗弯强度高、,热稳定性,好,以及光洁、透明的特点，在遇超强冲击破坏时，碎片呈分散细小,颗粒状，无尖锐棱角，因此不致伤人。,用于建筑门窗、幕墙、,船舶,、车辆、仪器仪表、,家具,、装饰等。,2,磨砂玻璃。,它也是在普通平板玻璃上面再磨

13、砂加工而成。,一般厚度多在,9,厘以下，以,5,、,6,厘厚度居多。（图,6,一,2),磨,砂,玻,璃,3,喷砂玻璃。,性能上基本上与,磨砂玻璃相似,，不同的是改磨砂为,喷砂。由于两者视觉上类同，很多,业主甚至装修专业人员都把它们混,为一谈，但是喷砂玻璃因为加工工,艺的进步，能加工出更多造型的图,喷砂彩绘玻璃,磨砂玻璃及喷砂玻璃,两者均具有,透光不透视,的特点。,由于光线通过这种玻璃后形成,漫反射,，所以它们还具有,避免,眩光,的特点。用于需要透光不透视的门窗、隔断、,浴室卫生间,及玻,璃黑板、,灯具,等。,4,压花玻璃。,是采用压延方法制造的一种平板玻璃。其最大,的特点是透光不透明，多使用于

14、洗手间等装修区域。,压花玻璃,压花玻璃,由于玻璃表面凹凸不平，当,光线通过,玻璃时即产生,漫,反射,，因此从玻璃的,一面看另一面,的物体时，物像就,模糊不清,，造,成了这种玻璃,透光不透明,的特点。另外，又具有各种花纹图案，各,种颜色，艺术装饰效果甚佳。用于,办公室,、会议室、,浴室,、厨房、,卫生间以及,公共场所分隔室,的门窗和隔断等。,5,夹丝玻璃。,是采用压延方法，将,金属丝或金属网嵌于,玻璃,板内制成的一种具有抗冲击平板玻璃。,夹,丝,玻,璃,夹丝玻璃具有均匀的,内应力,和一定的,韧性,，当玻璃受外力引,起,破裂,时，由于碎片粘在金属丝网上，故,可裂而不碎,，,碎而不落,，,天窗、振动

15、较大的厂房及其他要求,安全,、防振、,防盗,、防火之处。,不致伤人，具有一定的安全作用及防振、防盗作用。用于高层建筑、,6,中空玻璃。,多采用,胶接法,将两块玻璃保持一定间隔，间隔,中是干燥的空气，周边再用密封材料密封而成，隔音效果好。,中空玻璃具有优良的,保温,、隔热、,控光,、,隔声性能,，如在玻璃,与玻璃之间，充以各种,漫射光材料或介质,等，则可获得更好的声控、,光控、隔热等效果。,用于,建筑门窗,、幕墙、,采光顶棚,、花盆温室、冰柜门、细菌培,养箱、防辐射透视窗以及,车船风窗玻璃,等。,7,夹层玻璃。,夹层玻璃,一般由,两片,普通平板玻璃（也,可以是,钢化玻璃或其他特殊玻,璃）和玻璃之

16、间的有机,胶合层,构成。当受到破坏时，碎片仍,钻附在胶层上，避免了碎片飞,溅对人体的伤害。,夹层玻璃,夹层玻璃,受,剧烈振动,或撞,击时，由于,衬片的粘合,用，玻,璃仅,呈现裂纹,，而,不落碎片,。,它具有,防弹,、防振、,防爆,性能。,用于,高层建筑,门窗、工业厂房,门窗、高压设备,观察窗,、飞机,和汽车风窗及防弹车辆、水下,工程、,动物园猛兽展窗,、银行,8,防弹玻璃。,实际上就是,夹层玻璃的一种,，只是构成的玻璃,多采用强度较高的,钢化玻璃,，而且夹层的数量也相对较多。,防弹玻璃,9,热弯玻璃。,由平板玻璃加热软化在模具中成型，,再经退火制成的曲面玻璃，在产品设计中经常有所应用。,（图,

17、6,一,4),热弯玻璃茶几,10,玻璃砖。,玻璃砖的制,作工艺基本和平,板玻璃一样，,不,同,的是,成型方法,。,其中间为干燥的,空气，多用于,装,饰性,项目或者,有,保温要求,的透光,造型之中。,11,玻璃纸。,也称,玻璃膜,，具有多种颜色和花色。根据纸膜的,性能不同，具有不同的性能。绝大部分起,隔热,、防红外线、,防紫外,线,、防爆等作用。,第二讲,玻璃材料的成型技术,一、玻璃的冷加工,主要包括研磨和抛光两个工艺过程：,1,玻璃的研磨,。研磨是将制品,粗糙,不平,或成型时余留的不需要部分的玻璃,磨去，改变受磨部分制品的外形，使制品,具有所需的形状和尺寸（图,6,一,5,）。在,研磨过程中，可以根据研磨的要求，,先用,粗颗粒,磨料，继用,中等程度颗粒,磨料，,最后使用细颗粒,磨料，直至其表面成为细,致均匀的毛面玻璃。,手工研磨玻璃,2,玻璃的抛光。,经研磨后的玻璃表面总会留下几个微米的,凹,陷层,，抛光过程就是要除掉这一凹陷层，使散光和不透明的玻璃变,得,光洁、透明,（图,6,一,6,、图,6,一,7,）。,粗毛毡或半粗毛毡,手工抛光玻璃,多作研磨抛光机