第5章玻璃制品的成形

第5章玻璃制品的成形第一節(jié)概述定義：玻璃的成形，是指熔融玻璃轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡螤钪破返倪^程。是極其復(fù)雜的多種性質(zhì)不同作用的綜合。其中，機(jī)械的和熱的作用具有重要的意義。成形的兩個過程：1、成形：賦予制品以一定的幾何形狀決定因素：玻璃的流變性。即粘度、表面張力、可塑性、彈性以及這些性質(zhì)的溫度變化特征。2、定形：制品的形狀固定下來決定因素：玻璃的熱性質(zhì)和周圍介質(zhì)影響下玻璃的硬化速度。第5章玻璃制品的成形分類：玻璃的熱塑成形（本章內(nèi)容）玻璃的冷成形，包括物理成形（研磨和拋光）、化學(xué)成形（高硅氧的微孔玻璃）。也稱為玻璃的冷加工。成形的方法：1、吹制法（瓶罐類）2、壓制法（煙缸、玻璃杯）3、壓延法（壓花玻璃）4、澆注法（光學(xué)玻璃）5、拉制法（平板玻璃）6、燒結(jié)法（泡沫玻璃）7、噴吹法（玻璃微珠）8、浮法（平板玻璃）9、焊接法（儀器玻璃）第5章玻璃制品的成形第二節(jié)玻璃性質(zhì)對成形的作用在玻璃的成形和定形過程中，最有作用的性質(zhì)是玻璃的粘彈性（粘度、表面張力和彈性性能）和熱學(xué)性質(zhì)（熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱、熱膨脹系數(shù)、玻璃的透光系數(shù)、輻射系數(shù)和熱交換系數(shù)）。在眾多的性質(zhì)中，粘度和表面張力其著最重要的作用。1、玻璃粘度對成形的作用在玻璃制品的生產(chǎn)中，成形過程的兩個階段都是利用玻璃的粘度。玻璃成形加工時的工作粘度范圍（P）：玻璃吸料：102人工挑料：102.5～103

平板玻璃引上法：102.8～103玻璃纖維：103玻璃管：104壓制制品：104容器玻璃：103～107.65玻璃燈工：105～1010

第5章玻璃制品的成形玻璃的粘溫特性：玻璃的粘度隨溫度下降而增大的特性是玻璃成形和定形的基礎(chǔ)。例如：在高溫范圍內(nèi)，鈉鈣硅玻璃的粘度隨溫度降低而增加很慢；在1000～900℃間粘度增加很快；在低溫段，粘度變化又減慢。見粘度--溫度曲線。（1）短性玻璃（2）長性玻璃玻璃的成形溫度范圍：一般選擇在接近粘度--溫度曲線的彎曲處，以保證玻璃具有自動定形的某種速度。利用玻璃粘度的可逆行，可以在成形過程中多次加熱玻璃，使之反復(fù)達(dá)到所需要的成形粘度，以制造復(fù)雜制品。在吹制成形中粘度還可以自動調(diào)節(jié)制品壁的厚薄。

第5章玻璃制品的成形2、玻璃表面張力對成形的影響（1）玻璃的表面張力在高溫時作用速度快，而在低溫或高粘度時作用緩慢；（2）表面張力使自由的玻璃液滴成為球形。（3）玻璃的吹制，玻璃纖維、玻璃管和平板玻璃拉制中，表面張力的作用也很大。(自發(fā)調(diào)整厚度，展平表面）（4）爆口和烘口時，表面張力使邊緣變圓。（5）玻璃顆粒燒結(jié)時，表面張力和粘度同時起著重要的作用。（6）表面張力的不良影響（棱角變圓，阻礙制品展寬）。

第5章玻璃制品的成形3、彈性對成形的影響：粘--彈性范圍：玻璃在高溫下是粘滯性液體，而在室溫下則是彈性固體。當(dāng)玻璃從高溫冷卻到室溫時，首先粘度成倍地增長的，然后開始成為最初的彈性材料。繼續(xù)冷卻，彈性愈來愈比粘性重要。更進(jìn)一步冷卻，粘度增大到不能測量，就流動的觀點來將，粘度已經(jīng)沒有意義了。玻璃由液體變?yōu)閺椥圆牧系姆秶?，稱為粘--彈性范圍。只有粘性而沒有彈性存在的情況下，成形的玻璃制品就不會產(chǎn)生應(yīng)力；在成形過程中，如果維持玻璃為粘滯性狀態(tài)，不管如何調(diào)節(jié)玻璃的流動，是不會產(chǎn)生缺陷的（如微裂紋等）。在彈性狀態(tài)下，其與缺陷的產(chǎn)生是有關(guān)系的。對瓶罐玻璃：粘度＜106Pa.S時為粘滯性液體；粘度為106（105）～1014Pa.S之間為粘--彈性材料；粘度在1015Pa.S以上時為彈性固體。第5章玻璃制品的成形4、玻璃其它物化性質(zhì)對成形的作用玻璃的熱性質(zhì)，是成性過程中影響熱傳遞的重要因素，對玻璃的冷卻和硬化以及成形的溫度制度關(guān)系極大。（1）玻璃的比熱；（2）玻璃的導(dǎo)熱、表面輻射強(qiáng)度與透熱性；（3）玻璃的熱膨脹或熱收縮。第5章玻璃制品的成形第三節(jié)成形制度成形的制度定義：玻璃的成形制度是指在成形各階段的粘度--時間（η-t）或溫度--時間（T-t）制度。1、成形過程的熱傳遞在成形過程中玻璃中的熱量要轉(zhuǎn)移到冷卻空氣中。分為：無模成形熱傳遞及模型成形熱傳遞。（1）模型成形熱傳遞過程（2）模型成形熱傳遞的影響因素（玻璃表面溫度、模型內(nèi)表面的溫度、玻璃同模型間的熱阻）第5章玻璃制品的成形

2、成形制度：玻璃的成形方法不同，其成形制度也不相同。成型制度確定的兩個決定因素：（1）工藝因素：成形方法決定成形時間（即溫度—時間曲線）（2）組成因素：組成決定其粘溫特性在成形過程中影響玻璃液冷卻速度的因素：O.K.波特維金和M.B.奧霍琴根據(jù)在寬廣溫度范圍內(nèi)的無色玻璃和有色玻璃的冷卻動力學(xué),提出了以下公式:設(shè)m=1時，玻璃的冷卻速度形的玻璃制品的質(zhì)量m和表面積S，玻璃的比熱Cp，玻璃制品成形開始的溫度T1和成形終了的溫度T2，玻璃的表面輻射強(qiáng)度(用輻射系數(shù)C表征)，玻璃的透熱性以及玻璃所接觸的冷卻介質(zhì)(空氣或模型)的溫度θ。

第5章玻璃制品的成形

當(dāng)質(zhì)量為m時，玻璃的冷卻時間