2025年石英玻璃热加工工技能操作考核试卷及答案

2025年石英玻璃热加工工技能操作考核试卷及答案一、理论知识考核（共60分）（一）单项选择题（每题2分，共20分）1.石英玻璃热加工中，氢氧焰内焰的主要作用是（）。A.预热材料B.提供主要熔融热量C.冷却成型D.调整火焰颜色答案：B2.石英玻璃拉制过程中，若拉制速度过快，易导致制品（）。A.直径偏大B.内部气泡增多C.表面粗糙D.直径偏小答案：D3.石英玻璃封接时，待封接部位需预热至（）℃左右，避免热应力开裂。A.300-400B.600-700C.900-1000D.1200-1300答案：B4.检测石英玻璃制品内部气泡的常用方法是（）。A.超声波探伤B.目视透射光检查C.磁粉检测D.红外测温答案：B5.石英玻璃热加工中，氢气与氧气的体积比控制在（）时，火焰温度最高且稳定性最佳。A.1:1B.2:1C.3:1D.1:2答案：B6.石英玻璃棒拉制时，若发现直径波动超过±0.3mm，优先调整的参数是（）。A.火焰温度B.拉制速度C.送料速度D.火焰角度答案：C7.石英玻璃吹制容器时，吹气压强应控制在（）MPa范围内，避免局部过薄或破裂。A.0.01-0.03B.0.05-0.1C.0.15-0.2D.0.25-0.3答案：A8.石英玻璃热加工设备中，氢氧发生器的电解液通常选用（）。A.稀硫酸B.氢氧化钠溶液C.盐酸D.蒸馏水答案：B9.石英玻璃表面抛光常用的磨料是（）。A.刚玉粉B.碳化硅C.氧化铈D.金刚石答案：C10.石英玻璃在1200℃长时间加热后，最可能出现的缺陷是（）。A.析晶（失透）B.气泡增多C.表面裂纹D.尺寸收缩答案：A（二）判断题（每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.石英玻璃热加工时，可直接用普通玻璃刀具切割，无需专用工具。（）答案：×2.氢氧焰外焰温度高于内焰，因此热加工时应主要使用外焰熔融材料。（）答案：×3.石英玻璃拉制过程中，若材料出现局部发黄，说明火焰中氧气不足。（）答案：√4.封接不同直径的石英管时，需将细管端部加热至软化后插入粗管，无需预扩口。（）答案：×5.石英玻璃制品冷却时，应在空气中快速冷却以提高生产效率。（）答案：×6.检测石英玻璃纯度时，二氧化硅含量需≥99.9%才能满足半导体级要求。（）答案：√7.氢氧发生器运行时，若电解液液位低于最低刻度，可直接添加自来水补充。（）答案：×8.吹制石英玻璃容器时，应保持吹气均匀，避免突然增压导致壁厚不均。（）答案：√9.石英玻璃热加工车间需配备可燃气体报警装置，氢气浓度报警阈值为0.4%（体积比）。（）答案：√10.石英玻璃析晶（失透）后，可通过再次高温熔融恢复透明状态。（）答案：×（三）简答题（每题5分，共20分）1.简述石英玻璃热加工中“气泡”缺陷的主要产生原因及预防措施。答案：产生原因：①原料中含有杂质或水分；②熔融过程中火焰不稳定，卷入空气；③材料预热不充分，内部气体未排出；④封接或吹制时操作速度过快，气体被困。预防措施：①使用高纯度石英砂（SiO₂≥99.9%）并干燥处理；②调节氢氧比至2:1，确保火焰稳定无脉动；③加热前对材料进行300-400℃预热除气；④封接时缓慢旋转加热，吹制时匀速控制气压。2.说明氢氧焰调节的关键步骤及判断火焰状态良好的标准。答案：调节步骤：①开启氢气和氧气阀门，先通氢气点燃，再缓慢通入氧气；②观察火焰颜色，逐步增加氧气量至内焰呈淡蓝色、外焰透明；③调整火焰长度至3-5cm，内焰长度占1/3。良好标准：火焰无分叉、无跳动，内焰清晰呈圆锥形，外焰温度均匀，熔融石英时无发黄或发黑现象。3.石英玻璃拉制玻璃棒时，如何通过观察表面状态判断工艺是否正常？答案：正常状态：表面光滑无划痕，透光均匀无白雾；若表面出现螺旋状条纹，说明拉制速度与送料速度不匹配；若局部发毛，可能是火焰温度过高导致表面汽化；若整体发雾，可能是冷却速度过快或材料纯度不足；若出现横向裂纹，多因冷却时热应力过大。4.列举石英玻璃热加工中3项安全操作规范。答案：①操作前检查氢氧发生器管路气密性，用肥皂水检测接口无气泡；②佩戴耐高温手套、护目镜（含紫外线防护）及阻燃工作服；③工作区域10米内禁止明火，配备二氧化碳灭火器；④停用时先关闭氧气阀门，再关闭氢气阀门，防止回火；⑤电解液更换时佩戴防护面罩，避免强碱溶液接触皮肤。（四）计算题（每题5分，共10分）1.需拉制一根长度为1.2m、直径为15mm的石英玻璃棒，原料为直径60mm的石英玻璃锭。假设拉制过程中材料无损耗，求原料锭的最小长度（π取3.14）。答案：体积守恒：原料体积=成品体积原料体积=π×(60/2)²×L₁=π×900×L₁成品体积=π×(15/2)²×1200=π×56.25×1200=67500π因此900L₁=67500→L₁=75mm答：原料锭最小长度为75mm。2.某石英玻璃封接工艺要求加热区域温度需达到1700℃，使用K型热电偶（分度号K，0-2000℃）测量，若冷端温度为25℃，仪表显示热电势为41.32mV，实际温度是多少？（已知K型热电偶25℃时热电势为1.00mV，41.32mV对应温度为1000℃，1700℃对应热电势为69.55mV）答案：实际热电势=仪表显示电势+冷端补偿电势=41.32mV+1.00mV=42.32mV根据分度表，需查找42.32mV对应的温度。已知1000℃对应41.32mV，1020℃对应42.22mV，1030℃对应42.73mV。42.32mV-42.22mV=0.1mV，间隔10℃对应0.51mV（42.73-42.22=0.51mV），因此温度=1020℃+（0.1/0.51）×10≈1021.96℃但题目要求达到1700℃，说明仪表显示异常，实际温度为1022℃左右（需检查热电偶或补偿电路）。二、实操技能考核（共40分）（一）考核项目：拉制Φ10mm×1000mm石英玻璃棒（15分）1.考核要点及评分标准：（1）准备工作（3分）：检查氢氧发生器（1分）、安装原料锭并对中（1分）、调整火焰位置（1分）。（2）预热与熔融（4分）：原料预热至400℃（1分），火焰调节至内焰清晰（1分），熔融区域无气泡（2分）。（3）拉制操作（5分）：拉制速度均匀（2分），直径波动≤±0.2mm（2分），表面光滑无划痕（1分）。（4）冷却与检测（3分）：缓慢冷却（1分），用千分尺测量直径（1分），透光检查无内部缺陷（1分）。（二）考核项目：吹制Φ50mm×80mm带嘴石英玻璃烧杯（15分）1.考核要点及评分标准：（1）料泡制作（4分）：加热石英管端部至软化（1分），吹制初始料泡直径30mm（1分），料泡壁厚均匀（2分）。（2）扩口成型（5分）：逐步扩大至50mm（2分），杯身壁厚1.5±0.3mm（2分），杯口圆度≤0.5mm（1分）。（3）吹嘴封接（4分）：吹嘴与杯身角度45°（1分），封接处无气泡（2分），过渡圆滑无棱（1分）。（4）后处理（2分）：火焰抛光杯口（1分），冷却后无裂纹（1分）。（三）考核项目：封接Φ20mm与Φ30mm石英管（10分）1.考核要点及评分标准：（1）预处理（2分）：Φ20mm管端部扩口至Φ28mm（1分），清洁待封接面（1分）。