《玻璃工艺学》第16章玻璃的加工

PAGEPAGE37516成形后的玻璃制品，除了极少数（如瓶罐等）加工可以改善玻璃的外观和表面性质，还可进行装饰。本章主要介绍玻璃的冷加工及热加工，现分述如下。玻璃的冷加工（机械）（机械磨砂、喷砂、刻花、砂雕、钻孔和切削等。研磨与抛光等也需要研磨和抛光。后的玻璃，称磨光玻璃。玻璃研磨与抛光的机理多年来，机械研磨、抛光机理，各国学者研究的很多，共存的见解归纳起来，有三类不同的理论：磨削作用论；流动层论；化学作用论。磨削作用论：对于研磨，较多学者认为以磨削开始。1665年虎克提出研磨是用磨料将玻璃磨削到一定的形状，抛光是研磨的延伸；从而使玻璃表面光滑，纯粹是机械作用。这一认识延续至十九世纪末。流动层论：以英国学者雷莱、培比为代表，认为玻璃抛光时，表面有一定的流动性，也称可塑层。可塑层的流动，把毛面的研磨玻璃表面填平。化学作用论：英国的普莱斯顿和苏联的格列宾希科夫，先后提出在玻璃的磨光过程中，不仅仅是机械作用，而且存在着物理、化学的作用，是以上三种或其中两种理论的综合。玻璃的研磨机理复进行，玻璃表面就形成了一层凹陷的毛面，并带有一定深度的裂纹层，如图16-1所示。图16-1研磨玻璃断面（凹陷层及裂纹层）h－平均凹陷层f－平均裂纹层F－最大裂纹层其关系为：h=KD （16-1）1式中K――为不同磨料的研磨常数，见表16-11D――为磨料平均直径这时产生的裂纹层的平均深度f与凹陷层的平均深度h的关系为f=2.3h （16-2）而最大裂纹层深度：

F=3.7～4.0h （16-3）表16-1 各种磨料的研磨常数磨料种类K1

石英砂0.17

石榴石0.22

刚玉0.27

碳化硅0.28

碳化硼0.3316-2105～150微米的碳化硅磨高的玻璃，凹陷层深度和裂纹层深度都比较小。玻璃的物理力学性能凹陷层平裂纹层最大磨除量)玻璃的物理力学性能凹陷层平裂纹层最大磨除量)玻璃名称比重显微硬度显微抗拉强弹性模量泊松均深度 (10min/g·cm-3/Pa度/Pa/Pa比H/µm深度F/µm/cm3重铅玻璃6.002840×106844×1064940×1070.25560～65240～2553.20重燧玻璃4.603924×1061110×1065850×1070.25758～60230～2552.12燧石玻璃3.664415×1061530×1067500×1070.23750～55220～2231.45钡冕玻璃2.884905×1061590×1067490×1070.21244～52180～1911.26冕玻璃2.535540×1062090×1067820×1070.21742～48174～1910.91石英玻璃2.207848×1063440×1066960×1070.13634～40148～1560.450.2～1毫h3～4微米，最大裂纹深度F10～15微米。玻璃的抛光机理面质量的影响等比较确切。玻璃抛光时，除将研磨后表面的凹陷层(3～4微米)全部除去外，还需要将凹陷层下面的裂纹层(直10～15微米)也抛光除去。这个厚度虽比研磨时磨除的厚度小得多(仅为研磨时磨去的厚度的1/20～1/40)，但抛光过程所需时间却比研磨过程多得多(为研磨时间的2倍或更多)，即抛光效率比研磨效率低得多。影响玻璃研磨过程的主要工艺因素玻璃研磨过程中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起相反的作用。各项工艺因素的影响分述如下。磨料性质与粒度）（量除磨璃玻16-3所示。金刚砂和碳化硅的研磨效率都比石英砂高得多。但硬度大的磨料使研磨表面的凹陷深度较大，这从上面的公式和表16-1可以明显看出。磨粒颗粒度大小与玻璃磨除量的关系见图）（量除磨璃玻磨料粒度/µm图16-2磨料粒度与研磨效率关系表16-3 玻璃磨料的性能密度

研磨效率名称

CAlO23

颜色无色褐、白

/gcm-33.4～3.63.9～4.0

莫氏硬度109

显微硬度比值9810019620~25600电熔刚玉AlO23白、黑3.0～4.0919620~256002~3.5碳化硅SiC绿、黑3.1～3.399.3～9.7528400~32800碳化硼BC4－2.5>9.547200~481002.5~4.5石英砂SiO2白2.679810~108001磨料悬浮液的浓度和给料量16-316-4所示。 图16-3磨料浓度与研磨效率关系图16-4磨料给料量与研磨效率关系所以每种粒度的磨料都有一定的最适宜的给料量。研磨盘转速和压力量除磨璃玻16-6。量除磨璃玻/）（/量除磨璃玻磨盘压力/kPa 图16-5磨盘转速与研磨效率关系 图16-6磨盘压力与研磨效率关系磨盘材料磨盘材料硬度大能提高研磨效率。铸铁材料的研磨效率为1，有色金属则为0.6，塑料仅为0.2。但硬度大的研磨盘使研磨表面的凹陷深度也较深。而硬度小的塑料盘，可使玻璃的凹陷深度比铸铁盘降低30％。因此，如最后一级粒度的磨料用塑料盘，就可大大缩短抛光时间。玻璃的化学组成玻璃的化学组成对研磨效率和凹陷深度的影响，已列在表16-2，质软的玻璃易研磨，但留下的凹陷深度较大。影响玻璃抛光过程的主要工艺因素10～15微米般生产条件下，玻璃的抛光速度仅8～15/抛光材料的性质、浓度和给料量在表16-41.10～1.1416-7所示，用量多，效率增加，但过量时，效率反而降低，各种不同的条件下都有最适宜的用量。））（量失磨璃玻红粉给料量/g图16-7红粉给料量与抛光效率关系表16-4 玻璃抛光材料的性能名称 组成红粉 FeO23

颜色赤、褐

比重/g·cm-35.2～5.1

莫氏硬度5.5～5.6

抛光能力/mg·min-10.56氧化铈CeO2淡黄7.360.88～1.04氧化铬CrO23绿5.26～7.50.28氧化锆ZrO2白5.7～6.25.5～6.50.78氧化钍ThO2白、褐9.76～71.26抛光盘的转速和压力周围空间温度和玻璃温度16-85率几乎增加一倍，超过25℃左右。玻璃表面温度/℃玻璃表面温度/℃周围环境温度/℃// 量 量除 除磨 磨璃 璃玻 玻图16-8玻璃表面温度对抛光效率的影响 图16-9周围环境温度对抛光效率的影响抛光悬浮液的性质红粉悬浮液氢离子浓度对抛光效率的关系见图16-10。pH在3～9过大或过小均不好。加入各种盐类如硫酸锌、硫酸铁等，可起加速作用。量除磨璃玻图16-10红粉中氢离子浓度对抛光效率的影响抛光盘材质：一般抛光盘都用毛毡制作，也有用呢绒、马兰草根等。粗毛毡或半粗(。磨轮直径、厚度、硬度、端面形状不尽一致，通过它能在玻璃表面刻出深浅不同、毛面度不研磨与抛光材料。玻璃的研磨加工余量小，但面积大，用量多，一般采用价廉的石英砂。常用抛光材料有红粉（氧化铁也有采用长石粉的。各种抛光材料的性能见表16-4。红粉是α-FeO2 3

结晶，为玻璃抛光材料中使用得最早最广泛的材料。氧化铈和氧化锆的抛光能力比红粉高，由于他们的价格较红粉高，应用上还没有红粉广泛。对抛光材料的要求，新型抛光技术非球面光学透镜的加工，非常专业化。这里只介绍几种通用的新抛光技术。浴法抛光：浴法抛光是指工件和抛光盘都浸在抛光液中，所用装置示意图见图16-11。16-11浴法抛光示意图1－塑料浴槽；2－抛光液；3－搅拌器；4－抛光盘；5－玻璃工件抛光液的深度以设备静止时淹没工件10～15mm为宜，搅拌器是使抛光液处于悬浮状红粉16-5。玻璃材料名称与牌号

表16-5 浴法抛光效磨料

表面粗糙度/nm光学玻璃F4AlO（超级）231光学玻璃BK-7AlO（超级）230.6硼硅酸盐玻璃Duran50AlO（超级）230.5石英玻璃HerasilAlO（超级）230.5石英玻璃HomosilAlO（超级）230.3石英晶体AlO（超级）230.4离子束抛光：离子束抛光是玻璃工件在传统抛光后，用来进一步提高抛光精度的(1.33Pa)()原子使用高频或放电等20～25kV1.33×10-3Pa真空度的真10～20µm0.01µm0.6nm。等离子体辅助抛光：等离子体辅助抛光是利用化学反应来去除表面材料而实现抛光应，生成易挥发的混合气体，从而将工件表面材料去除。如石英玻璃，用CF4

抛光气体，激励为等离子体后与石英玻璃表面的反应为：SiO

+CF＝=SiF↑+CO↑2 4 4 2等离子体辅助抛光通常需在1.3×102Pa真空环境下进行，效率高，表面质量好，表面粗糙度小于0.5nm。切割与钻孔寸和安装的孔后，再进行其它加工。切割薄玻璃板、管、瓶颈；而后者则主要针对较厚的或条块状玻璃。划切划切是利用玻璃的脆性、抗张应力低和有残余应力的性能，在切割处加一刻痕划切常用工具有：在黄铜端部镶嵌金刚石的玻璃刀以及切较硬较厚玻璃的硬质合金刀轮。硬质合金如钨钴合金，切割玻璃如图16-12所示。图16-12 硬质合金刀轮切割玻璃示意图在划切玻璃时应加水或煤油等液体冷却，对切口和切割工具寿命都有好处。锯切锯切是利用玻璃的脆性进行磨切。早期多用金属圆盘旋转或金属钢丝拉动外4～5倍。碳化硅锯片是把碳化硅的各种粗细颗粒和酚醛树脂结合剂结合在一起，经成型、加压、硬化制成。切割时也要加水冷却。钻孔叙述。机械穿孔法1 研磨钻孔。研磨钻孔法有两种。一种是用金属（例如铜或黄铜）实心棒状钻头或取（钻较大孔径时用80～100号。另一种是用金属钻头（实心棒状或取芯管状）表面镀有金刚砂，外加冷却剂（水）钻孔。这种钻头钻孔效率高。研磨钻孔法孔径范围一般为3～100mm。2松节油之类冷却，在玻璃指定部位切削钻孔。钻孔速度比钻金属孔慢。适用孔径范围3～15mm。打孔。凿子用硬质合金材料制成。电磁震荡器可产生每分钟达2000次以上的冲击频率。超声波钻孔法这是一种精度高的钻孔方法。它是利用超声波发生器，使加工工具发生振幅20～50µm，频率为16～30千赫的振动。在振动工具和玻璃间注入研磨液。由于形，且能同时穿几个孔。超声波钻孔示意图如图16-13：图16-13 超声波加工的钻孔示意图1－主轴；2－超声波振荡器；3－喷雾冷却水；4－海绵；5－磁致伸缩振子；6－锥体；7－冷却水出口；8－固定磨头的发兰盘；9－容器；10－工具；11－混合液容器；12－被加工玻璃；13－带动加工物旋转的电机；14－砝码；15－油压装置；16－磨头喷砂及砂雕喷砂不透视效果的加工方法。如果利用镂空模板使喷砂形成花纹图案或文字，则称其为砂雕。喷砂的基本原理：高速喷向玻璃表面的砂流产生冲击力，使玻璃表面形成纵横交错喷砂工序：喷砂过程是在喷砂设备内完成。喷砂设备包括喷砂机、压缩空气系统和气压喷砂机包括：工作室，料斗，喷枪及吸砂管，压缩空气管及除尘装置。工作室图16-14气压喷砂机的结构1－工作室；2－料斗；3－喷口；4－喷管；5－压缩空气阀门；6－压缩空气管道；7－吸砂口；8－锥形钟罩；9－喷嘴；10－喷砂嘴；11－玻璃制品0.4～1.0MPa0.06～0.12mm，0.12～0.25mm，0.25～0.5mm三种级别。若花纹线条细密或雕过的磨料应回收，经颗粒分级后再反复使用。适当处理。砂雕()坯体上同一部位套多次薄层不同颜色的玻璃或不同部位套不同颜色的薄层玻璃)和金色的多种装饰效果。砂雕工序砂雕工艺流程为：设计制作镂空图案底版→底版贴在玻璃制品表面或加保护层→喷砂→除去保护层→清洗干燥→砂雕制品。的。镂空底版也常用橡胶带和PVC胶带。橡皮胶带背面涂有胶，可直接粘贴于玻璃表面，PVC胶带（聚氯乙烯）是合成制品，用其所制底版不易开裂，弹性好，能反复使用，且适合深雕。但刻制图案稍难一些。金属底版常用的是0.5～2mm的铅片或锌片。柔性及弹性均好，容易镂空雕刻图案，也能紧贴于玻璃表面，使用寿命长，可反复使用几十次，但不适合于制作精细图案。涂保护层法主要适合于不规则形状的玻璃制品和形状特别复杂的玻璃工艺品热涂在玻璃表面，待适当固化后，就可用小刀雕刻或按丝网印刷程序（标）制作镂空花纹图案，然后进行喷砂。砂雕用保护层配方见表16-6表16-6 喷砂用保护层配方原料/g1234滑石粉－105030060氧化锌300－－－甘油－1350－－松香－－－25清漆―－－40沥青－－－600黄蜡－－－30亚麻仁油－－1000－松节油－－100100动物胶1001250－－水6001500－－刻花与雕刻表面刻花刻花的基本概念玻璃刻花是指玻璃表面上有许多刻面，这种多棱的刻面大大地提高玻璃光泽和折光效应，从而使刻花成为装饰玻璃表面的最通用技术之一。)，根据加般用草刻。精刻适合于含PbO的折射率高的中铅和高铅玻璃，以及套色的玻璃制品。人工刻花工艺流程玻璃制品 粗磨料 水 细磨料 水 抛光粉 水画底稿粗磨磨料悬浮液细磨磨料悬浮液抛光抛光液清洗成品1 画底稿时，可将玻璃制品放在回转盘上，人工慢速回转，以便将圆形玻璃制品表面2 粗磨是在回转的磨盘上进行，磨盘用熟铁制成，工人手持玻璃制品，按打样线压在4.5～7m/s，6m/s600～800r/min。磨料采用金刚砂、刚玉，颗粒度为50～150目，3细磨是在粗磨之后，用细颗粒磨轮在刻面上进一步的加工，使不透明的粗毛面成为均匀、半透明的细毛面，细磨大都采用刚玉或金刚砂轮，颗粒度为220～280号刚玉轮，铅晶质玻璃用颗粒度为180～200免玻璃制品破裂，二是加速摩刻效率，磨刻时发生化学反应，需要水的加入。铅晶质玻璃的刻花铅晶质玻璃的刻花可用金刚砂轮进行。粗磨时用粒度为80号的由酚醛塑料为粘结剂制180率提高时锋头仍有足够的稳定性。刻制细线时，宜采用粒度为220～280号的刚玉轮。玻璃表面自动刻花目前根据工作原理有程序控制自动刻花机和光学控制自动刻花机。1 程序控制自动刻花机，如德国的BM3BS型的工作原理是先把要加工的花纹图案，16-150º～300º，因而玻璃制品的走刀值也就是80mm，刻花深度由磨轮施给玻璃制品的压力来调整。磨轮采用金刚石轮，最大直径150mm，最大宽度为18mm。由于刻花图案由圆弧组成，很容易表达为数学公式，使各点次序紧密地相互连续排列，可以达到非常准确，对不同图案，采用不同凸轮即可，而更换凸轮只需30min。德国SM88(8h)600件，显然比人工刻花的效率高得多。图16-15玻璃制品的刻花曲线与玻璃制品旋转和沿轴向走刀值的合成示意图2 光学控制自动刻花机是利用光电头在特殊制备的图样的纸带上进行扫描，通过扫描制磨轮按要求的图案刻在玻璃制品上。光电头控制自动刻花原理见图16-16。刻花的深度可8个工位，磨刻时间根据图案而定，5～l0min之间，这种设备的生产效率是很高的。图16-16 光学控制自动刻花机原理图1－光电头；2－花纹；3－纸带；4－玻璃制品旋转电机与纸带传动电机；5－玻璃制品走刀（y方向）进和纸带传动电机；6－磨刻压力转换器；7－研磨头传动电机；8－研磨轮；9－玻璃制品；10－花纹表面雕刻玻璃雕刻是指玻璃表面刻有精细的立体造型或图案浮雕技术。ft高、硬度低的材质，如铅晶质玻璃。玻璃雕刻利用铜制的研磨轮，直径5～10mm，厚1～3mm，由60种左右的研磨轮配成一组，铜盘的转速为300～500r/min，具体根据铜轮直径和雕刻花纹而定。在雕刻机上装有变速器或塔轮，可根据需要随时调整转速。雕刻机的结构示意图16-17。图16-17雕刻机的结构示意图1－铜轮；2－支撑轴；3－传动轮；4－旋转轴承；5－支撑座；6－皮带；7－小皮片；8－肘承物生磨损，可用钢制切割刀进行切削修整，以保持要求的形状。雕刻用蘑料有矾土（Al2O3、金刚砂等，根据雕刻情况可分别选用M-2、M-20、M-1M-10M-5标号的金刚砂。在雕刻时将金刚砂加入亚麻仁油混合成为膏状而使用。雕刻。与刻花时相反，刻花时是手持玻璃制品放在研磨轮上方。透明状。为了提高雕刻速度，可用刚玉轮代替铜轮，劳动生产率能提1～2的图案和人像。雕刻好的玻璃制品用溶剂除去油等污染物即为成品。玻璃制品的热加工性能及外观质量。随着装饰行业的发展，出现了一些新的加工方法。下面加以论述。玻璃制品的热加工原理利用玻璃的表面张力大，使玻璃表面趋向平整的作用，可将玻璃制品进行火抛光和烧口。在热加工过程中，需掌握玻璃析晶性能，防止玻璃析晶。玻璃与玻璃或与其他材料(如金属陶瓷等)加热焊接时，两者的膨胀系数必须相同或者相近。玻璃在火焰上加工时，要防行二次退火。玻璃制品热加工的主要方法烧口其局部加热，依靠表面张力的作用使玻璃在软化时变得圆滑。16-18。

图16-18烧口、联合烘爆口与磨口的制品口部截面比较（1）爆口、磨口后再烧口（2）联合烘爆口（3）软化点低于700℃，而膨胀系数大于60×10-7）或硼硅酸盐玻璃1达到10-2700℃。火抛光、火焰切割或钻孔火抛光：火抛光是采用最少辐射热的燃烧器发出强烈的火焰，对玻璃制品在制造过品，常见有三种热切方法。1 急冷切割将圆管状的玻璃一边旋转一边用喷灯火焰沿周边的狭小范围内进行急速加热气加氧气。冷却体则常用易于引起裂纹起点的物体，如磨石、金属圆板等。2爆口面状割断面。3 熔断速气流的冲击，使制品断开。通常采用煤气—氧焰，或氢氧焰等高速喷射火焰。断法相同。只是使用时在玻璃需要穿孔的部位集中熔融，同时通过高速气流穿透。特殊加工方法随着玻璃装饰行业的迅速发展，出现了许多新的玻璃加工方法，下面分别加以叙述。激光切割与钻孔由于激光能使物体局部产生10000℃以上的高温，所以也用于玻璃的切割与钻孔。特点是准确、卫生、效率高，不存在切割工具的磨损问题等。通常采用CO216-19。对厚1.6～3毫米的钠钙95/秒。对不同厚度的玻璃用不同功率的激光器和18-5。图16-19激光切割的工作原理可省去生产中一些工序。16-20。16-20平板玻璃生产线上用的激光切边装置1－安装臂；2.3－金刚石刀轮；4.5－激光源；6－转辊；7.8－转辊；9－切割下的玻璃边3、511909、8支持，由于辊子的转动，使切下的边部离开玻璃板的主体。采用此法的优点是激光束的功率比一般单用激光切割所需功率至少减小50％，能切割普通玻璃与微晶玻璃，厚度可达10CO2激光的波长为10.6微米，以便玻璃吸收。金刚石轮刻具的负荷最好在195毫米秒。用激光也可以进行空心玻璃制品（玻璃杯、烧杯）的切口与安瓶的切口和封口。高压水射流切割与钻孔高压水射流切割与钻孔原理750～1000MPa压力，经喷嘴射出超声速的水流，速度可达500～1500m/s(空气中的声速为330m/s)(150μm左右)磨料，如石榴石、石英砂等，磨料消耗量约27kg/h。16-21倒角)既取决于3.8mm的玻璃，用1000Mpa射流切割时，切割速度为。射流切割时无尘无味。这种方法也称高效节能水刀。图16-21高压射流喷嘴结构示意图1－管道；2－喷嘴（切割刀）；3－磨料输送管道；4－混料桶；5－玻璃；6－输出管道；7－流体和磨料混合室；8－喷出管；9－金刚石喷嘴高压射流切割的应用刀的负荷为400.15m800MP2m制8s9～10倍。Waterknife377MPaPASER型水加磨料的180～200MPa，磨料使用60～100目37mm厚的防弹玻璃，玻璃表面不受损伤，玻璃边缘质量与金刚石磨光相似。用含细磨料颗粒在700MPa0.3mm的射流来切割玻璃，不产生火花，无残余应力，切割的断面质量高。高压射流钻孔的应用500～1000MPa的压力下形成射流，在平板玻璃上钻成要求的尺寸和形状的孔。如需在0.5～3.0mm厚的玻璃上钻任意形状的孔，可先用1000MPa压力、直径0.15mm脉冲射流在玻璃表面初钻孔。然后用磨料悬浮液流在600～800MPa10～60μm或更大一些的石英砂，扩孔切割速度为30～40mm/s。高压射流加工的特点耗在同类加工方法中较小；加工时温度低，切割温度只有60～90℃，对玻璃制品不会造成热玻璃表面激光刻花激光刻花原理340m/s，形成很大由于玻璃对可见光透过性，仅吸收中、近红外线，所以输出可见光的激光器就不适合用于玻璃加工，只有输出中、近红外的激光器才适用，如CO2、YAG激光器即可用于玻璃刻花。CO2气体分子激光器是以掺有N2He的CO2CO210.6μm器件能量转换效率比较高，可达(脉冲输CO2

激光器每米放电长度输出功率可达到3000W2090年代国际商用激光加工系统中，CO激光加工占60％以上。2Nd3+的钇铝石榴石为工作物质，具有四能级系统，量子效率高，重复频率等多种器件，输出波长也为10.6μm，平均功率已达1000W，如采用多级串联，功2000W2090年代用YAG30％以上。由激光器输出的激光需要用透镜聚焦，以提高功率密度。利用脉冲激光可以达到1010℃/s106℃/cm，足以使玻璃产生微裂纹而从表面剥落。激光刻花的工艺流程：版为了减少激光透过模版给非刻花部位的热量可对模版进行涂黑等表面处理以增加模版对激光的吸收。刻花时就将CO 激光器发出的激光经光学聚焦形成需要的光斑形状后2对着模版的镂空部位。激光刻花装置工作原理如图16-22所示。图16-22激光刻花装置工作原理1－激光器；2－光学系统；3－待刻花玻璃；4－工作台；5－电源；6－控制系统；7－机械系统；8－冷却系统；9－辅助能源；10－测试系统16-2319对2346的玻57871160W的CO激光器在玻璃杯上刻葡萄叶的图案，只需35～55s。2

图16-23激光刻花设备结构目前，激光刻花可用计算机控制，很容易完成，不仅适合于商标、文字、标记和简单图案的刻花，而且能进行复杂图案的刻花。玻璃等离子弧刻花(组成的集合体，这之后的第四态物质。16-24弧经过机械压缩(设有喷嘴)、热压缩作用(喷嘴周围冷却)以及磁收缩效应等，将电弧压缩成10000℃以上的高温。图16-24等离子弧的原理1－喷嘴；2－后电极；3－电源；4－工作气体；5－冷却水；6－等离子弧等离子弧刻花的流程如下：玻璃制品 等离子喷枪 金属清洗处理套镂空花纹模版等离子弧喷涂冷却刻花成品16-25的示意图。图16-25等离子喷枪结构示意图1－喷嘴；2－电极；3－电极座；4－枪体；5－送金属丝管；6－密封圈；7－挂钩；8－送金属丝开关；9－应急开关；10－进水管；11－送气管；12－电缆和出水管喷嘴的尺寸对等离子弧影响很大，喷嘴直径可用下式确定：d＝I/hL/d≥2式中d—喷嘴直径，mm；I—工作电流，A；h—系数，在80～100A·mm-1范围；L—喷嘴孔道长度，mm。200～350mm参数为：电压30～32V，电流350A，工作气体为氩气。压力为0.25MPa时，氩气用量为451～1.6mm，0.05～0.1m/s。金属熔融温度、熔融粒子所具有的热量、玻璃软化所需热量见表16-7。表16-7 熔融金属粒子所具有的热量、玻璃软化所需热量金属材料熔点/℃转变温度/℃所具热量/J所需热量/J锡231－108.13－铝666－591.88－铜1063－1463.01－45号钢1560－2123.20－钠钙玻璃－562－563±25由表8-545号钢熔融粒子所具的热量最高，所以使用效果最好。喷射到400μ600μ。等离子弧刻花工艺简单，生产效率高，刻一个制品，只需5～10s，还便于实现生产自动化，操作人员少。此外用等离子弧刻花，制品表面的显微硬度测定结果为605～620MPa，此时的玻璃表面应力为2～5MPa，该值与物理钢化玻璃相近，即等离子弧将金属粒子喷射涤的玻璃餐具，等离子弧刻花的装饰是更合适的。但等离子刻花后玻璃表面存在少量直径5～20μm的气泡，还有细微的贝壳状裂纹。对等离子刻花制品，用测光仪测定刻花面的透光率与化学蚀刻的玻璃透光率结果如表16-8所示样品未处理样品等离子弧刻花氢氟酸蚀刻

表16-8 等离子弧刻花的透光玻璃制品厚度/mm555

透过率845673玻璃的热弯玻璃的热弯及方法处的弧形幕墙、隔板，汽车用挡风玻璃、汽车镜，玻璃锅盖等都要使用热弯玻璃。降法和挠性弯曲法。重力沉降法：又称槽沉法。在加热炉内，热塑性玻璃在自重下弯曲而落在一定形不会有模具痕迹，其光学质量往往优于硬面压制弯曲的产品。热、弯曲时的温度曲线及时间要求严格。布包裹。由此阴阳模—压模，对热塑玻璃进行热压。玻璃按模子的形状而压紧定型。个叶片就慢慢围绕阳模把玻璃弯曲并包起来。挠性弯曲法：按弯曲玻璃所要求的曲面，用挠性辊弯成所需形状。在这种热弯设撑外面的软管。软管的旋转形成挠性辊，使玻璃弯曲。热弯玻璃的设备按制品的移动情况将玻璃热弯炉分为间歇式和半连续式两类。间歇式热弯炉：间歇式热弯炉分明焰和隔焰式两种。明焰式热弯炉结构简单，如图16-26烟囱几部分。炉膛接近正方形。前墙上有一吸火口，炉门是可拆卸的，取出弯好的制品时拆垂直端面上的温度分布是均匀的，水平断面上的温度分布取决于吸火孔与烟道的布置。图16-26明焰式间歇热弯炉a－升焰窑； b－倒焰窑1－炉膛；2－炉门；3－火箱；4－吸火孔；5－烟道；6－烟间歇式热弯炉的缺点很多，如生产能力低、燃料消耗多、占地面积大、劳动条件差、操选择。干石棉粉封严。24小时。装窑与烧火操作对退火质量影响极大，要根也影响着窖窑内的温度分布。另外，其外部保温要好。半连续式热弯炉：在半连续式热弯炉中用得最多的是隧道式热弯炉。半连续式热弯炉内有一系列盛有制品的小车带和保温带的窑墙两边对称设置火焰喷出口（如窑较窄，亦可一边设置）窑两侧有两道隔焰墙，火焰在隔墙内上、下流动。在窑前端或两斜角或两侧设置燃烧器（嘴或火箱）保温带末端或加热带起端的窑顶上设一小烟囱向上流至窑顶总烟道汇合，由烟囱排出。（即控制缓冷速度间可悬挂一些石棉帘作保温用。隧道式热弯炉的优点：1 构造简单，造价便宜，砌筑方便。2 可以连续生产，同一时间内有制品进窑和出窑；3 4 燃料消耗少，并可使用劣质煤；5 生产管理简单，制品在窑内3~4h隧道式热弯炉的缺点：1新的温度区域，这样对退火不利；2退火曲线较为困难；3热散失大。在窑顶孔洞较多，且某些孔洞（如炉门）4000~8000kJ/kg制品；4劳动强度大，窑内运行设备易损坏，须经常检修。玻璃的封接璃与金属的封接，而玻璃与玻璃、玻璃与陶瓷的封接日趋增多。例如钠硫电池中，需要用DM-305玻璃同九五瓷管件封接。国外在某些军用示波管之类的电子产品中，采用了相当于牌号DB-404玻璃与橄榄石瓷的封接。经封接加工后的封接件，必须达到：的冲击，封接件必须坚实，不致遭受破坏。界面熔结良好、无裂缝、无气泡。封接原理16-9是钼及其不同氧化物对钼组玻璃的润湿角。表16-9 钼及其氧化物的润湿角金属或氧化物名湿润 角

Mo146˚

MoO3120˚

MoO260˚从表16-9可以看出，纯金属钼的湿润角最大，而低价氧化物MoO，其湿润角小得多，2这样用低价氧化物的MoO2

与钼组玻璃封接，其粘着力比用纯金属钼与钼组玻璃封接的要大得多。因此在被封接的金属上形成密实的氧化物薄膜，特别是此种氧化物能略溶于玻璃中时，))妨碍了玻璃与金属间的粘着作用，得不到气密的封接，因而不能采用这种氧化物薄膜。出大量气体，如含有碳的金属氧化时，放出COH中或真空中退2 216-27所示。图16-27玻璃与金属膨胀差引起的应力Tg16-28980.665×104帕，否则，将在封接界面出现裂纹，也不能保证封接件的气密性。图16-28封接玻璃的膨胀曲线（图中表明了应变温度Ts、转变温度Tg、退火温度Ta，以及材料呈塑形和刚性的区别）图16-29为玻璃围绕金属棒的封接件，在三个方向产生不同的应力。若金属的热膨胀系数比玻璃大，则三个方向的应力分布如下：轴向(Pz)：由于金属的热膨胀系数大，冷却时收缩较多，玻璃收缩少，就阻碍金属的收缩，因而金属为张应力，玻璃为压应力。径向(Pr)：金属收缩多，位于内部，玻璃在外面有将金属往外拉的趋向，玻璃也受到金属往内拉的力，因而金属和玻璃均为张应力。(：金属的收缩受到玻璃的阻碍，金属为张应力，玻璃为压应力。图16-29玻璃与棒状金属封接件的应力分布的应力，有使封接件损坏的危害，所以封接后的封接件必须退火。为了避免封接应力对封接件的破坏，可采用以下措施。选用热膨胀特性相近的金属和玻璃封接这是最普通的方法。从室温到玻璃的Tg点的温度范围内，金属和玻璃的热膨胀系数相差不超过10％，就可以使封接应力在安全范围以内。利用软的或薄而细的金属来封接胀系数相差较大所产生的应力。对封接玻璃的性能要求玻璃与金属的良好封接以及封接制品性能的优劣的。玻璃的抗热震性压1％左右。玻璃经受急冷的破坏性要比经受急热的破坏性大的多。但无论是急冷或急热，如果是在局部温度作用下，则热震破坏性较大。影响热震性的主要因素是热膨胀系数α，α越大，热震性越差，故在选择与金属相封接的α较低的材质，使封接体有较佳的抗热震性。一般情况下，与金属封接用的玻璃分为两大类：一类是硬（质）大约在（质88×10-7/℃。由于软玻璃比硬玻璃α大，因此软玻璃的热震性一般比硬玻璃差α玻璃的表面积越大，厚度越厚，则封接件的抗热震性越差。玻璃的热膨胀系数αα超过±5×10-7/℃，则在封接界面会产生较大的内应力，当应力超件，一般要求在玻璃的应变点以下，两者的热膨胀曲线基本接近。玻璃的电绝缘性能对于封接玻璃，电绝缘性能一般要求较好，。室温下，石英玻璃的电阻率高达1016Ω·cm以上，普通玻璃的电阻率不低于1013Ω·cm。但玻璃的电阻率随着温度的上升而急剧下降。在电子玻璃中，规定相应的参数T 点，它是以体积电阻率108Ω时的温度来表示玻k-100璃绝缘性能的好坏，即取＝8的温度定义为T 点。此点越高，则玻璃的电绝缘性能k-100越好。温度超过1000℃时，电阻率直线下降，玻璃几乎成为导体。玻璃是典型的离子导电物引入玻璃组成中一价金属氧化物应相应减少。未加保护层的电子元件或其它封接制品阻抗变小玻璃的抗水性AlOZnO2 3或ZrO的含量，则有利于抗水性的提高。通过热处理或表面处理，也可提高玻璃的抗水性。2玻璃的软化点空间，润湿不充分，封接强度低，这也是造成慢性渗漏的一个重要原因。对玻璃质量的要求与玻璃封接用的金属能与玻璃形成气密封接的金属需满足下列要求：与玻璃封接用的金属及其合金：技术中，杜美丝几乎替代了铂，在电子器件中得到广泛应用。杜美丝是用含镍43％的铁镍心杆复铜后拉制而成，铜的重量占金属丝总重的一般来说，与硬玻璃封接时，使用钨、钼以及它们的合金或铁钴镍合金。由于钨和钼的一些特点，逐渐被铁钴镍合金所代替。这类合金的膨胀系数在400～500℃范围内逐渐向上弯曲，与有些玻璃象DM-305玻璃，DM-346玻璃的膨胀曲线相接近，因而能匹配封接。封接的形式大范畴。匹配封接（16-30所示）如钨与钨组玻璃封接，钼与钼组玻璃封接等等。这是玻璃与金属封接的主要形式之一。图16-30匹配封接实例 图16-31非匹配封接实例非匹配封接（16-31所示）指金属和玻璃或其它待封接的两种材料的热膨胀系数相差很远而彼此封接的形式接封接，则封接件中的玻璃将产生较大的危险应力。解决非匹配封接有以下几种方法：1选用直径细小的金属丝，或将金属端部加工成很劈