玻璃制品的成型.ppt

1、玻璃工艺学,1,第十六章 玻璃制品的成形,第一节 概述 定义： 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。其中，机械的和热的作用具有重要的意义。,玻璃工艺学,2,成形的两个过程： 1、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、可塑性、弹性以及这些性质的温度变化特征。 2、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璃的硬化速度。,玻璃工艺学,3,第二节 玻璃性质对成形的作用,1、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。,玻璃的粘温特性： 玻璃的粘度随

2、温度下降而增大的特性是玻璃成形和定形的基础。,（1） 短性玻璃 （2）长性玻璃,玻璃工艺学,4,钠钙硅玻璃在1000900间粘度增加很快.,第二节 玻璃性质对成形的作用,玻璃成形时的工作粘度范围（PaS）： 102106,粘度106 PaS时为粘滞性液体 粘度为106 1014 PaS之间为粘-弹体 粘度在1015 PaS以上时为弹性固体。,玻璃工艺学,5,2、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。 （3）爆口和烘口时，表面张力使边缘变圆。 （4）表面张力的不良影响 。,第二节 玻璃性质对成形的作

3、用,玻璃工艺学,6,、玻璃其它物化性质对成形的作用,第二节 玻璃性质对成形的作用,（2）玻璃的热膨胀或热收缩： 决定模型尺寸的选择，表面微裂纹的产生，玻璃 的套料等,（1）玻璃的导热性： 决定成型速度,玻璃工艺学,7,第三节 成形制度,玻璃的成形制度是指在成形各阶段的粘度-时间（- t）或温度-时间（T-t）制度。,1、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。 （1）模型成形热传递过程: 冷却重热 （2）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） Q=KAt1/2,玻璃工艺学,8,第三节 成形制度,2、成形制度： 玻璃的成形方法不同，其

4、成形制度也不相同。 成形方法决定成形时间（即温度时间曲线） 组成决定其粘温特性,（1）成型温度范围,人工挑料：102.5103 玻璃纤维： 102 平板玻璃：101.5103 容器玻璃 ： 101.75 103 玻璃管： 104 压制制品： 104,上限: 高于液相线温度（5 102 103 PaS） 下限: 软化点附近（ 106PaS）,玻璃工艺学,9,（2）成型时间,当质量为m时，玻璃的冷却时间t为：,玻璃工艺学,10,（3）定型温度范围 软化点变形点,（4）定型时间,制品的表面较其中部冷却和硬化要快的多，随厚度方向的温度梯度可由下式表示：,第三节 成形制度,玻璃工艺学,11,(5)模型制

5、度,温度 ：内表面温度越高，制品质量越好，不易出皱纹. 雏型模 300500 成型模 450580 ,模厚：2cm左右，蓄热小散热快，成型速度快,模材：铸铁,第三节 成形制度,玻璃工艺学,12,成型方法分类,第四节 成形方法,玻璃工艺学,13,第四节 成形方法,1、人工成形： 2、机械成形：,玻璃工艺学,14,一、人工成形：,第四节 成形方法,公元前一世纪罗马人发明了用铁管吹制玻璃，从而生产出透明而美观的玻璃容器。,玻璃工艺学,15,玻璃工艺学,16,平板玻璃最初也是用吹气来制造的。 以镶嵌玻璃的方式出现。,玻璃工艺学,17,二.机械成型,玻璃管的成型：日光灯，安瓿瓶的成型,第四节 成形方法,

6、玻璃工艺学,18,二.机械成型,1882年，阿博加斯特发明玻璃空心制品成型的压吹法。,第四节 成形方法,重热,玻璃工艺学,19,二.机械成型,1885年，阿什利制成半自动制瓶机，并建立制瓶成型的吹吹法。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,20,二.机械成型,19041905年，美国人M.J.欧文斯成功地制造了全自动制瓶机，采取吸料成型。 1910年起开始发展滴料供料机。此后，采用供料机供料的各种自动成型机相继出现并不断发展，玻璃瓶罐开始大批量高速度连续生产。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,21,二.机械成型,浇注法：制造某些光学玻璃和一些大尺寸玻璃制品,第四节 成形方法,玻璃工艺学,22,二.机械

7、成型,压延法：有单棍和对辊两种方法 用于压花玻璃，夹丝玻璃的生产,第四节 成形方法,玻璃工艺学,23,二.机械成型,1912年，比利时人E.富尔科提出玻璃液通过槽子砖经引上机拉制成平板玻璃工艺，1913年用于工业生产，开始大批量连续生产平板玻璃和窗片玻璃,有槽垂直引上法是玻璃液通过槽子砖缝隙成型平板玻璃的方法,第四节 成形方法,玻璃工艺学,24,二.机械成型,1930年,美国匹兹堡玻璃公司(PPG)采用无槽引上法生产平板玻璃。,无槽引上法 采用自由液面成型，无有槽法引起的波筋缺陷,第四节 成形方法,玻璃工艺学,25,创建于1922年的中国耀华玻璃集团公司，是我国第一家采用机器制造平板玻璃的企业

8、，被誉为“中国玻璃工业的摇篮”。,玻璃工艺学,26,1902年，美国人黑尔等提出了利用玻璃液漂浮在熔融金属表面生产平板玻璃的设想 1952年英国皮尔金顿兄弟公司开始实验， 1959年建成了世界上第一条浮法玻璃生产线 60年代初，法国、意大利、日本、包括美国等纷纷引进英国皮尔金顿兄弟公司浮法玻璃生产技术建立浮法玻璃生产线.,玻璃工艺学,27,我国60年代初开始自主研制浮法工艺 1971年建成试验性生产线 1980年已能稳定生产310毫米不同厚度的平板玻璃1981年通过国家级技术鉴定和验收.获国家发明二等奖，被命名为中国洛阳浮法.,玻璃工艺学,28,二.机械成型,浮法成型,浮法是指熔窑熔融的玻璃液

9、在流入锡槽后在熔融金属锡液的表面上成型平板玻璃的方法。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,29,1 锡液的物理性质,浮抛液的作用是托浮和抛光玻璃，以锡液最符合浮法工艺的成型条件：,第四节 成形方法,锡的密度大。高于玻璃的密度 ( 2.7g /cm 3 ) ，有利于对玻璃托浮 锡的熔点 ( 231.96 ) 远低于玻璃出锡槽口的温度 (650 700 ) ， 有利于保持玻璃的抛光面； 锡的导热率为玻璃的 60 70 倍有利于玻璃板面温度的均匀； 锡液的表面张力 (462 502) 10 -3 N/m 高于玻璃的表面张力 (220 380) 10 -3 N/m ，有利于玻璃的拉薄。 锡液和玻璃液互不浸

10、润。 锡液的挥发量极小。,玻璃工艺学,30,使用锡液作浮抛介质的主要缺点： 向锡槽中所加的锡为锡锭，储存温度不当会发生晶体转变而粉化 。 Sn 极易氧化成 SnO 及 SnO 2 ，它不利于玻璃的抛光，同时又是产生虹彩、沾锡、光畸变等玻璃缺陷的主要原因，为此须采用保护气体。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,31,2 浮法玻璃的成型机理,(1) 玻璃液在锡液面上的浮起高度。浮起高度 h 1可用下式表示：,1,第四节 成形方法,玻璃工艺学,32,(2) 浮法玻璃的自由厚度。 它决定于下列各力之间的平衡：玻璃液的表面张力g 、锡液的表面张力t 、玻璃液与锡液界面上的表面张力gt 以及玻璃液与锡液的密度

11、 d g 、 d t 。其间的关系可用下式表示 :,H= 7mm ，与实测相近。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,33,(3) 玻璃在锡液面上的抛光时间。 要求：足够充分削弱小波纹，玻璃表面足够平整。 它对设计锡槽的长度与宽度是一重要的技术参数。,实践表明，若流入锡槽的是均质玻璃液，则它在抛光区内停留时间为 1min 左右，就可以获得光亮平整的抛光面。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,34,（4）玻璃的拉薄,第四节 成形方法,收缩率达30左右,1050,850，收缩率28以下,玻璃工艺学,35,（5）拉边器的配置 A、原理：通过调节拉边器安装位置、角度、运转速度、压入深度等方法调节玻璃带的厚度。

12、B、数量：与厚度有关。,使用中的拉边器,第四节 成形方法,玻璃工艺学,36,3 保护气体,保护气体由 N 2 +H 2 组成，两者可采用如下比例：,第四节 成形方法,玻璃工艺学,37,质量好表面平整度、透光率、外观质量均达到磨光玻璃的水平,能生产超薄和超厚的玻璃引上法因要克服玻璃带自身的重力和横向温度的不均匀，只能生产112毫米厚的，而浮法可生产0.525毫米厚的。,生产能力强. 窑的熔化量大,玻璃带牵引速度快，能生产4米宽15米长的。,可在线生产镀膜玻璃，生产成本低，效率高,可全线实行自动化,第四节 成形方法,玻璃工艺学,38,玻璃原片的生产向大片、薄片、厚片、白片发展,无色透明优质超薄玻璃

13、是生产ITO膜玻璃的重要材料之一，我国仍需进口。,优质浮法玻璃只占总产量的23% 。 主要是平整度差，透光率低,目前我国已成为世界上浮法玻璃生产第一大国，总产量约占全球的一半。,玻璃工艺学,39,、超薄玻璃的生产 （1）概念 3mm以下的平板玻璃称为薄玻璃，而厚度在1. 5mm以下的称为超薄玻璃。 （2）主要生产难点 A、玻璃板厚薄差小，对玻璃原片要求小于0.05mm； B、波纹度的特别要求，一般要求是0. 15m/20 mm； C、玻璃质量要求极高，几乎要求无气泡、杂物、铅锡等； D、切割等。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,40,（3）生产方法,第四节 成形方法,生产浮法超薄玻璃的方法是增加

14、拉边器的拉力和数量,英国皮尔金顿公司可生产0.41.1mm的超薄玻璃，板面的平整度极佳，微波纹起伏只有3050 nm。,洛玻集团 2006年投资2.6亿元兴建了STN级电子玻璃生产线，能够生产0.7、0.55毫米超薄玻璃,玻璃工艺学,41,5、厚玻璃的生产,方法 : （1）拉边机法（简称RADS法，也叫倒八字拉边机积厚法 ） 是80年代美国、日本发展起来的一种厚玻璃成型方法，该方法目前主要用于生产812mm浮法厚玻璃。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,42,（2）挡墙拉边机法 （简称DT法） 在锡槽内设置较短档墙，并辅以几对倒八字拉边机来实现优质浮法厚玻璃生产的新工艺。该方法目前主要用于生产12

15、19mm浮法厚玻璃。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,43,(3)、挡墙法（FS） 是在锡槽高温区设置很长的石墨水冷挡墙，玻璃在其间摊平抛光堆积成所需的厚度，同时，在石墨挡墙出口处设置若干个异型水包强制冷却，以保证玻璃带的厚度和宽度。主要用于生产1225mm浮法厚玻璃，特别适合大于19mm超厚玻璃的生产,第四节 成形方法,玻璃工艺学,44,美国康尼狄格州米斯提克海洋馆的大门外的白鲸雕像。 这件六英尺高由玻璃纤维制成的艺术品出自艺术家巴斯利加之手。,玻璃工艺学,45,玻璃纤维的成型,玻璃纤维具有很高的抗张强度，比有机纤维高倍，是同组分块状玻璃的倍，玻璃纤维的抗拉强度比普通钢丝要大一倍（因其冷却速度

16、极快，只秒）。,第四节 成形方法,用玻璃纤维拧成的玻璃绳，可称是“绳中之王。” 由一根手指粗细的玻璃纤维编结的绳子，可以将一辆满载的解放牌卡车吊起来。,玻璃工艺学,46,第四节 成形方法,单丝的直径为0.03mm0.06mm ，可小于微米 几十根玻璃丝合在一起只有一根头发那么细. 一斤玻璃拉成的丝有一千公里长,玻璃工艺学,47,1931年，生产连续玻璃纤维法问世。,玻璃工艺学,48,玻璃水倾着白金坩锅底上的孔流下就成为玻璃丝，并缠绕在旋转的转鼓上，,玻璃工艺学,49,玻璃工艺学,50,利用玻璃纤维制成的光导纤维来作电话通信,近年来出现的纤维内窥镜，使医生能够直接观察胃、十二指肠、心脏等内脏情况

17、。以数万条玻璃纤维扎束在一起，组成一根玻璃纤维杆，纤维杆前端装有镜头，光学图像就能不失真地从一端传到另一端。,第四节 成形方法,和塑料复合，制造各种玻璃纤维复合材料。如玻璃钢，比钢还坚韧，既不会生锈，又耐腐蚀，而重量只有同体积钢铁的四分之一。,玻璃工艺学,51,玻璃工艺学,52,玻璃工艺学,53,玻璃布 耐酸碱腐蚀，做收尘袋比棉布耐用二十多倍。做过滤布比毛料价廉。 制成的防火衣（衣服的上面喷镀上一层铝），可以在几百度的高温下工作，它比石棉衣服更轻巧。 宇宙航行员的服装也是用涂有聚四氟乙烯的玻璃布制成的。 玻璃布是好的电绝缘材料，广泛用于电机工业。,第四节 成形方法,玻璃工艺学,54,国外工业发达国家玻璃纤维生产大都采用800-6000孔漏板池窑拉丝法生产，已占总量95以上，坩埚拉丝法早已被淘汰，而我国现有的池窑拉丝大部分采用800-