第5章玻璃制品的成形

1、第5章 玻璃制品的成形第一节第一节 概述概述 定义：定义： 玻璃的成形，是指熔融玻璃转变为具有固定几何形玻璃的成形，是指熔融玻璃转变为具有固定几何形状制品的过程。是极其复杂的多种性质不同作用的综合。状制品的过程。是极其复杂的多种性质不同作用的综合。其中，机械的和热的作用具有重要的意义。其中，机械的和热的作用具有重要的意义。成形的两个过程：成形的两个过程： 1、成形：赋予制品以一定的几何形状、成形：赋予制品以一定的几何形状 决定因素：玻璃的流变性。即粘度、表面张力、决定因素：玻璃的流变性。即粘度、表面张力、可塑性、弹性以及这些性质的温度变化特征。可塑性、弹性以及这些性质的温度变化特征。 2、定形

2、：制品的形状固定下来、定形：制品的形状固定下来 决定因素：玻璃的热性质和周围介质影响下玻决定因素：玻璃的热性质和周围介质影响下玻璃的硬化速度。璃的硬化速度。第5章 玻璃制品的成形分类：分类： 玻璃的热塑成形（本章内容）玻璃的热塑成形（本章内容） 玻璃的冷成形，包括物理成形（研磨和抛光）、化学成形（高玻璃的冷成形，包括物理成形（研磨和抛光）、化学成形（高硅氧的微孔玻璃）。也称为玻璃的冷加工。硅氧的微孔玻璃）。也称为玻璃的冷加工。成形的方法：成形的方法： 1、吹制法（瓶罐类）、吹制法（瓶罐类） 2、压制法（烟缸、玻璃杯）、压制法（烟缸、玻璃杯） 3、压延法（压花玻璃）、压延法（压花玻璃） 4、浇注

3、法（光学玻璃）、浇注法（光学玻璃） 5、拉制法（平板玻璃）、拉制法（平板玻璃） 6、烧结法（泡沫玻璃）、烧结法（泡沫玻璃） 7、喷吹法（玻璃微珠）、喷吹法（玻璃微珠） 8、浮法（平板玻璃）、浮法（平板玻璃） 9、焊接法（仪器玻璃）、焊接法（仪器玻璃）第5章 玻璃制品的成形第二节第二节 玻璃性质对成形的作用玻璃性质对成形的作用 在玻璃的成形和定形过程中，最有作用的性质是玻璃的粘弹性在玻璃的成形和定形过程中，最有作用的性质是玻璃的粘弹性（粘度、表面张力和弹性性能）和热学性质（热传导系数、比热、热（粘度、表面张力和弹性性能）和热学性质（热传导系数、比热、热膨胀系数、玻璃的透光系数、辐射系数和热交换系

4、数）。膨胀系数、玻璃的透光系数、辐射系数和热交换系数）。 在众多的性质中，粘度和表面张力其着最重要的作用。在众多的性质中，粘度和表面张力其着最重要的作用。1、玻璃粘度对成形的作用、玻璃粘度对成形的作用 在玻璃制品的生产中，成形过程的两个阶段都是利用玻璃的粘度。在玻璃制品的生产中，成形过程的两个阶段都是利用玻璃的粘度。 玻璃成形加工时的工作粘度范围（玻璃成形加工时的工作粘度范围（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 玻璃纤维：玻璃纤维： 103 玻璃管：玻璃管： 104 压制制品：压制制品： 104 容器玻

5、璃：容器玻璃： 103107.65 玻璃灯工：玻璃灯工： 1051010 第5章 玻璃制品的成形玻璃的粘温特性：玻璃的粘温特性： 玻璃的粘度随温度下降而增大的特性是玻璃成形和玻璃的粘度随温度下降而增大的特性是玻璃成形和定形的基础。例如：在高温范围内，钠钙硅玻璃的粘度定形的基础。例如：在高温范围内，钠钙硅玻璃的粘度随温度降低而增加很慢；在随温度降低而增加很慢；在1000900间粘度增加很快；间粘度增加很快；在低温段，粘度变化又减慢。见粘度在低温段，粘度变化又减慢。见粘度-温度曲线。温度曲线。 （1） 短性玻璃短性玻璃 （2）长性玻璃）长性玻璃玻璃的成形温度范围：玻璃的成形温度范围： 一般选择在接

6、近粘度一般选择在接近粘度-温度曲线的弯曲处，以保证玻温度曲线的弯曲处，以保证玻璃具有自动定形的某种速度。璃具有自动定形的某种速度。 利用玻璃粘度的可逆行，可以在成形过程中多次加利用玻璃粘度的可逆行，可以在成形过程中多次加热玻璃，使之反复达到所需要的成形粘度，以制造复杂热玻璃，使之反复达到所需要的成形粘度，以制造复杂制品。制品。在吹制成形中粘度还可以自动调节制品壁的厚薄。在吹制成形中粘度还可以自动调节制品壁的厚薄。 第5章 玻璃制品的成形2、玻璃表面张力对成形的影响、玻璃表面张力对成形的影响 （1）玻璃的表面张力在高温时作用速度快，而在低温）玻璃的表面张力在高温时作用速度快，而在低温或高粘度时作

7、用缓慢；或高粘度时作用缓慢； （2）表面张力使自由的玻璃液滴成为球形。）表面张力使自由的玻璃液滴成为球形。 （3） 玻璃的吹制，玻璃纤维、玻璃管和平板玻璃拉制玻璃的吹制，玻璃纤维、玻璃管和平板玻璃拉制中，表面张力的作用也很大。中，表面张力的作用也很大。(自发调整厚度，展平表面）自发调整厚度，展平表面） （4）爆口和烘口时，表面张力使边缘变圆。）爆口和烘口时，表面张力使边缘变圆。 （5）玻璃颗粒烧结时，表面张力和粘度同时起着重要）玻璃颗粒烧结时，表面张力和粘度同时起着重要的作用。的作用。 （6）表面张力的不良影响）表面张力的不良影响 （棱角变圆，阻碍制品展（棱角变圆，阻碍制品展宽）宽） 。 第5

8、章 玻璃制品的成形3、弹性对成形的影响：、弹性对成形的影响： 粘粘-弹性范围：弹性范围： 玻璃在高温下是粘滞性液体，而在室温下则是弹性固体。当玻玻璃在高温下是粘滞性液体，而在室温下则是弹性固体。当玻璃从高温冷却到室温时，首先粘度成倍地增长的，然后开始成为最璃从高温冷却到室温时，首先粘度成倍地增长的，然后开始成为最初的弹性材料。继续冷却，弹性愈来愈比粘性重要。更进一步冷却，初的弹性材料。继续冷却，弹性愈来愈比粘性重要。更进一步冷却，粘度增大到不能测量，就流动的观点来将，粘度已经没有意义了。粘度增大到不能测量，就流动的观点来将，粘度已经没有意义了。玻璃由液体变为弹性材料的范围，称为粘玻璃由液体变为

9、弹性材料的范围，称为粘-弹性范围。弹性范围。 只有粘性而没有弹性存在的情况下，成形的玻璃制品就不会产只有粘性而没有弹性存在的情况下，成形的玻璃制品就不会产生应力；在成形过程中，如果维持玻璃为粘滞性状态，不管如何调生应力；在成形过程中，如果维持玻璃为粘滞性状态，不管如何调节玻璃的流动，是不会产生缺陷的（如微裂纹等）。在弹性状态下，节玻璃的流动，是不会产生缺陷的（如微裂纹等）。在弹性状态下，其与缺陷的产生是有关系的。其与缺陷的产生是有关系的。 对瓶罐玻璃：对瓶罐玻璃： 粘度粘度106Pa.S时为粘滞性液体；粘度为时为粘滞性液体；粘度为106（ 105 ） 1014 Pa.S之间为粘之间为粘-弹性材

10、料；粘度在弹性材料；粘度在1015Pa.S以上时为弹性固体。以上时为弹性固体。第5章 玻璃制品的成形4、玻璃其它物化性质对成形的作用、玻璃其它物化性质对成形的作用 玻璃的热性质，是成性过程中影响热传递的重要因玻璃的热性质，是成性过程中影响热传递的重要因素，对玻璃的冷却和硬化以及成形的温度制度关系极大。素，对玻璃的冷却和硬化以及成形的温度制度关系极大。 （1）玻璃的比热；）玻璃的比热； （2）玻璃的导热、表面辐射强度与透热性；）玻璃的导热、表面辐射强度与透热性； （3）玻璃的热膨胀或热收缩。）玻璃的热膨胀或热收缩。第5章 玻璃制品的成形第三节第三节 成形制度成形制度成形的制度定义：成形的制度定义

11、： 玻璃的成形制度是指在成形各阶段的粘度玻璃的成形制度是指在成形各阶段的粘度-时间（时间（- t）或温度）或温度-时间（时间（T-t）制度。）制度。 1、成形过程的热传递、成形过程的热传递 在成形过程中玻璃中的热量要转移到冷却空气中。在成形过程中玻璃中的热量要转移到冷却空气中。分为：无模成形热传递及模型成形热传递。分为：无模成形热传递及模型成形热传递。 （1）模型成形热传递过程）模型成形热传递过程 （2）模型成形热传递的影响因素（玻璃表面温度、）模型成形热传递的影响因素（玻璃表面温度、模型内表面的温度、玻璃同模型间的热阻）模型内表面的温度、玻璃同模型间的热阻）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。 成型制度确定的两个决定因素：成型制度确定的两个决定因素： （1）工艺因素：成形方法决定成形时间（即温度）工艺因素：成形方法决定成形时间（即温度时间曲线）时间曲线） （2）组成因素：组成决定其粘温特性）组成因素：组成决定其粘温特性 在成形过程中影响玻璃液冷却速度的因素：在成形过程中影响玻璃液冷却速度的因素： O.K. 波特维金和波特维金和M.B. 奥霍琴根据在宽广温度范围奥霍琴根据在宽广温度范围内的无色玻璃和有色玻璃的冷却动力学内的无色玻璃和有色玻璃的冷却动力学,提出了以下公式提出了以下公式: 设设 m=1时，玻璃的冷却速度时，玻璃的冷却速度)(TCCStP形的玻璃制品的质量m和表面积S，玻璃的比热Cp，玻璃制品成形开始的温度T1和成形终了的温度T2，玻璃的表面辐射强度(用辐射系数C表征)，玻璃的透热性以及玻璃所接触的冷却介质(空气或模型)的温度。 第5章 玻璃制品的成形 当质量为当质量为m时，玻璃的冷却时间时，玻璃的冷却时间t为：为： 在实际成形条件下（特别是成型大的制品