材料及加工技术基础202020玻璃.ppt

1、玻 璃,玻璃,玻璃的概述 玻璃是指熔融物冷却凝固所得到的非晶态无机材料。玻璃的历史悠久，据考察人们最早发现的玻璃是由火山喷出的酸性熔岩经凝结硬化而形成的，古埃及和美索不达米亚是世界上最早生产玻璃的国家。,现在工业上大量生产的普通玻璃是以石英为主要成分的硅酸盐玻璃。除此之外，在生产玻璃过程中若加入适量的硼、铝、铜、鉻等金属氧化物，可制成各种性质不同的高级特种玻璃，入石英玻璃、微晶玻璃、光敏玻璃、耐热玻璃等。,玻璃具有一系列的优良特性，如坚硬、透明、气密性、不透性、装饰性、化学耐蚀性、耐热性及电学、光学等性能，而且能用吹、拉、压、铸、槽沉等多种成形和加工方法制成各种形状和大小的制品。,玻璃在加工和

2、使用中最大的缺点是性脆，这使玻璃材料在现代化的建设中使用有所限制。但是随着科学的进步，现在已经能够生产出弯曲强度及硬度很高，不易破碎、高耐磨、高强度的玻璃，从而逐渐打破玻璃的传统概念。现在的玻璃，品种日益繁多，不仅有无机材料的玻璃，还包括有高分子的有机玻璃、金属玻璃等。,玻璃的主要性质,玻璃的主要性质 机械强度 玻璃与陶瓷一样，是一种脆性材料，其强度一般用抗压、抗折、抗张、抗冲击强度等指标表示。抗张强度和抗压强度是决定玻璃制品坚固耐用的重要因素。玻璃的抗张强度较低，这是由玻璃的脆性和玻璃表面的微裂纹所引起的。玻璃的抗压强度大，抗张强度小，才导致玻璃制品往往经受不住张力的作用而破裂。,硬度 玻璃

3、的硬度是指抵抗其他物体刻划或压入其表面的能力。玻璃的硬度仅次于金刚石、碳化硅等材料，它比一般金属要硬，用普通刀、锯等不能切割。硬度值在莫氏硬度67之间。,光学性质 玻璃是一种高度透明的物质，光线透过愈多，被吸收愈少，则玻璃的质量愈好。如普通窗用玻璃（2mm厚）能透过90可见光，而紫外光大部分不能透过。玻璃具有较大的折光性，因此能制成光辉夺目的优质玻璃器皿和艺术品。此外玻璃还具有一定的光学常数，具有吸收和透过紫外线、红外线、感光、变色、防辐射等一系列重要的光学性质。,电学性质 由于在常温下玻璃是电的不良导体，在电子工业上可作绝缘材料使用，如制作照明灯泡、电子管、气体放电管等。随着温度上升，玻璃的

4、导电率迅速提高，在熔融状态下则变成良导体。导电玻璃可用于光显示如数字钟表和计算机的材料。,热性质 玻璃的导热性很差，只有钢的1400，一般经受不了温度的急剧变化，而且制品的厚度越大，承受的急变温差也越小。玻璃的热稳定性与玻璃的热膨胀系数有关，凡能降低玻璃热膨胀系数的组分都可以提高其热稳定性，使之经受剧烈的温差变化而不破坏。,化学稳定性 玻璃的化学稳定性质稳定，除氢氟酸和热磷酸外，其它任何酸都不能侵蚀玻璃。但玻璃与碱性物质长期接触则易遭腐蚀。玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下表面光泽会消失，变得暗淡。,玻璃的分类 按玻璃的特性分类 按玻璃的气密性、透明性、光学特性、化学耐久性、电及热特性、强度、硬度、

5、加工性以及装饰性等特性可将玻璃分为平板玻璃、容器玻璃、光学玻璃、电真空玻璃、工艺美术玻璃、建筑用玻璃及照明器具玻璃等。,按玻璃的用途 和使用环境分类,日用器皿玻璃（玻璃瓶、缸及玻璃器皿）,建筑用玻璃（窗用平板玻璃、压花玻璃等）,技术用玻璃（光学玻璃、医药用玻璃等）,玻璃纤维（无碱、低碱、中碱和高碱纤维，玻璃布等）,玻璃特性和用途分类,按玻璃化学成分分类 这可分为钠钙硅酸盐玻璃（二氧化硅70%、氧化钙10%、氧化钠15等，它广泛用于制造平板玻璃、瓶罐玻璃、灯泡玻璃等）；铅玻璃（含多量氧化铅的玻璃，用于制造光学玻璃、电真空玻璃、艺术器皿玻璃等）；石英玻璃（二氧化硅含量99.5以上，用于制造半导体、

6、电光源等精密光学仪器及分析仪器等），以及渗钕的激光玻璃，硫系、氧硫系等玻璃半导体，镁铝硅系微晶玻璃，以及金属玻璃等。,化学成分分类,按制造方法分类 这可分为吹制、拉制、压制及铸造等玻璃。 玻璃的主要类型及特性 容器玻璃 具有一定的化学稳定性，抗热震性和一定的机械强度，美观，透明，清洁，廉价，并能经受装灌，杀菌，运输等过程；主要用作各种饮料瓶、食品瓶、药用瓶、化妆瓶等,机械成型方法 A.压制法 采用滴料供料机供料，自动压制成型。压制法的特点是制品性状精确，能压出外缘带花纹的制品，工艺简便，生产能力较高，可用于生产各种实心或空心玻璃制品。,B.吹制法 机械吹制法可以分为压-吹法、吹-吹法、转吹法和

7、带式吹制法等。其特点是先用压制法制成制品的口部和雏形，然后再移入成型模中吹成制品。此法可用于生产广口瓶、小口瓶等空心制品。,压吹法成型,C.拉制法 此法主要用于生产玻璃管、棒、平板玻璃、玻璃纤维等。,D.压延法 此法用于制造厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等制品。,平面压延,辊间压延,连续压延,夹丝压延,E.浇铸法 此法是将熔制好的玻璃液注入模子内或平台上，并经退火、冷却和加工后制成制品。 F.烧结法 此法是采用粉末烧结成型，用以制造特种制品以及不宜用熔融状态玻璃液成型的特形玻璃制品。此法可分为干压法、注浆法，还有利用泡沫剂制造泡沫玻璃等。,玻璃的热处理 玻璃制品的热处理，一般包括退火和淬

8、火两种工艺。 退火就是消除或减小玻璃制品中热应力至允许值的热处理过程。对光学玻璃和某些特种玻璃制品，通过退火使内部结构均匀，以达到要求的光学性能。 玻璃制品的淬火，就是使玻璃表面形成一个具有规律、均匀分布的压力层，以提高玻璃制品的机械强度和热稳定性。,玻璃制品的加工 玻璃制品的加工可分为冷加工、热加工和表面处理三大类。 玻璃制品的冷加工 是指在常温下通过机械方法来改变玻璃制品的外形和表面状态所进行的工艺过程。冷加工的基本方法包括研磨、抛光、切割、喷砂、钻孔和切削等。,A.研磨和抛光 研磨和抛光是两个不同的工序，合起来俗称磨光。这是使制品经过粗磨料研磨、细磨料研磨，直至抛光料抛光的操作过程，可将

9、制品上的粗糙不平或成型时余留的部分去掉，达到所需要的形状和尺寸，使制件具有光滑、透明、平整的表面。,B.切割、喷砂与钻孔 切割是利用玻璃制品具有脆性和残余应力的特点，在待切割的局部造成应力集中，使之易于折断。采取用金刚石、碳化硅、合金刀或其它坚韧工具在表面锯切和刻痕的方法，在切割处施用火焰、电热丝局部加热再激冷的方法等，都可以造成折断玻璃所需的应力集中。,喷砂是利用夹带细粒石英砂或金刚砂的高速气流，使玻璃制品表面受砂粒的冲击，形成表面。喷砂主要用于器皿玻璃表面的磨砂及玻璃仪器商标、刻度等的打印，有时还可以进行钻孔。,玻璃制品的热加工 有很多形状复杂和要求特殊的玻璃制品，需要通过热加工进行最后成

10、型。此外，热加工还用来改善制品的性能和外观质量。热加工的方法主要有：吹制品切割后锋利边缘的烧口和火抛光、火焰切割与钻孔等。,玻璃制品的表面处理 表面处理包括玻璃制品光滑面与散光面的形成（如器皿玻璃的化学刻蚀、灯泡的毛蚀、玻璃化学抛光等）、表面着色和表面涂层等。 玻璃的表面处理是对玻璃成型加工后为了获得所需的表面效果而做的处理。包括：消除表面缺陷的研磨、抛光、磨边处理；形成特殊效果的喷砂、车刻、彩饰、涂层等。,研磨：磨除玻璃制品表面缺陷或成型后残存的凸出部分。 抛光：用抛光材料消除玻璃表面在研磨后仍残存的缺陷，获得光滑平整的表面。 磨边：磨出玻璃边缘棱角和磨去粗糙截面。 喷砂：通过喷枪用压缩空气

11、将磨料喷射到玻璃表面，形成花纹。,车刻：用砂轮在玻璃制品表面刻磨图案。 蚀刻：现在玻璃表面涂敷石蜡等保护层并在其上刻绘图案，再利用化学物质的腐蚀作用，蚀刻所露出的部分，然后去除保护层，即得到所需要图案。 彩饰：利用彩色釉料对玻璃表面进行装饰。,常用彩饰方法： 描绘：直接用笔蘸釉料进行涂绘。 喷花：先制作所要图案的镂空型版，将其紧贴在玻璃制品表面，然后用喷枪喷出釉料。 贴花：用彩色釉料在特殊纸上印刷所需图案，再将花纸贴到制品表面。 印花：采用丝网印刷用釉料在制品表面印出图案。,玻璃制品介绍 平板玻璃 通常所指平板玻璃是其厚度远小于长、宽尺寸，并上下表面平行的板状玻璃制品，在组成上属于钠钙玻璃一大

12、类。平板玻璃具有透光、透视、隔声、隔热、耐磨、耐气候变化等性能，根据需要可通过着色、表面处理、磨光、增强、施釉、复合等方法制成不同色彩或具有各种特殊性能的制品。,平板玻璃制品有窗玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃、双层中空玻璃、有色玻璃、吸热和反射玻璃、釉面玻璃、槽形玻璃及波型玻璃等，广泛应用于建筑物、车辆、船舶、飞机等交通工具及制镜、制板等方面。,器皿玻璃 用于制造日用器皿、装饰品和艺术品的玻璃统称为器皿玻璃。器皿玻璃应具有高的透明度、白度（在日光下观察应该是无色或很弱的蓝色），或具有鲜艳的颜色，表面应洁净，应有良好的光泽和清晰的图案，并有一定的抗热震性、化学稳定性和机械强度等。器皿玻璃按组成可分为一般器皿玻璃和晶质玻璃两大类，其主要制品有茶具、餐具、炊具、装饰艺术品，日用杂件等。,石英玻璃 是指二氧化硅单一成分的玻璃。按透明度可分为透明和不透明石英玻璃两大类。按纯度可分为高纯度、普通纯度和掺杂三大类。石英玻璃耐高温，膨胀系数低，并耐热震性、化学稳定性及电绝缘性能较高，还有相当高的光学均匀性和透明度、并能透过紫外线