材料及加工技術(shù)基礎202020玻璃.ppt

1、玻 璃,玻璃,玻璃的概述 玻璃是指熔融物冷卻凝固所得到的非晶態(tài)無機材料。玻璃的歷史悠久，據(jù)考察人們最早發(fā)現(xiàn)的玻璃是由火山噴出的酸性熔巖經(jīng)凝結(jié)硬化而形成的，古埃及和美索不達米亞是世界上最早生產(chǎn)玻璃的國家。,現(xiàn)在工業(yè)上大量生產(chǎn)的普通玻璃是以石英為主要成分的硅酸鹽玻璃。除此之外，在生產(chǎn)玻璃過程中若加入適量的硼、鋁、銅、鉻等金屬氧化物，可制成各種性質(zhì)不同的高級特種玻璃，入石英玻璃、微晶玻璃、光敏玻璃、耐熱玻璃等。,玻璃具有一系列的優(yōu)良特性，如堅硬、透明、氣密性、不透性、裝飾性、化學耐蝕性、耐熱性及電學、光學等性能，而且能用吹、拉、壓、鑄、槽沉等多種成形和加工方法制成各種形狀和大小的制品。,玻璃在加工和

2、使用中最大的缺點是性脆，這使玻璃材料在現(xiàn)代化的建設中使用有所限制。但是隨著科學的進步，現(xiàn)在已經(jīng)能夠生產(chǎn)出彎曲強度及硬度很高，不易破碎、高耐磨、高強度的玻璃，從而逐漸打破玻璃的傳統(tǒng)概念?，F(xiàn)在的玻璃，品種日益繁多，不僅有無機材料的玻璃，還包括有高分子的有機玻璃、金屬玻璃等。,玻璃的主要性質(zhì),玻璃的主要性質(zhì) 機械強度 玻璃與陶瓷一樣，是一種脆性材料，其強度一般用抗壓、抗折、抗張、抗沖擊強度等指標表示?？箯垙姸群涂箟簭姸仁菦Q定玻璃制品堅固耐用的重要因素。玻璃的抗張強度較低，這是由玻璃的脆性和玻璃表面的微裂紋所引起的。玻璃的抗壓強度大，抗張強度小，才導致玻璃制品往往經(jīng)受不住張力的作用而破裂。,硬度 玻璃

3、的硬度是指抵抗其他物體刻劃或壓入其表面的能力。玻璃的硬度僅次于金剛石、碳化硅等材料，它比一般金屬要硬，用普通刀、鋸等不能切割。硬度值在莫氏硬度67之間。,光學性質(zhì) 玻璃是一種高度透明的物質(zhì)，光線透過愈多，被吸收愈少，則玻璃的質(zhì)量愈好。如普通窗用玻璃（2mm厚）能透過90可見光，而紫外光大部分不能透過。玻璃具有較大的折光性，因此能制成光輝奪目的優(yōu)質(zhì)玻璃器皿和藝術(shù)品。此外玻璃還具有一定的光學常數(shù)，具有吸收和透過紫外線、紅外線、感光、變色、防輻射等一系列重要的光學性質(zhì)。,電學性質(zhì) 由于在常溫下玻璃是電的不良導體，在電子工業(yè)上可作絕緣材料使用，如制作照明燈泡、電子管、氣體放電管等。隨著溫度上升，玻璃的

4、導電率迅速提高，在熔融狀態(tài)下則變成良導體。導電玻璃可用于光顯示如數(shù)字鐘表和計算機的材料。,熱性質(zhì) 玻璃的導熱性很差，只有鋼的1400，一般經(jīng)受不了溫度的急劇變化，而且制品的厚度越大，承受的急變溫差也越小。玻璃的熱穩(wěn)定性與玻璃的熱膨脹系數(shù)有關(guān)，凡能降低玻璃熱膨脹系數(shù)的組分都可以提高其熱穩(wěn)定性，使之經(jīng)受劇烈的溫差變化而不破壞。,化學穩(wěn)定性 玻璃的化學穩(wěn)定性質(zhì)穩(wěn)定，除氫氟酸和熱磷酸外，其它任何酸都不能侵蝕玻璃。但玻璃與堿性物質(zhì)長期接觸則易遭腐蝕。玻璃長期在大氣和雨水的侵蝕下表面光澤會消失，變得暗淡。,玻璃的分類 按玻璃的特性分類 按玻璃的氣密性、透明性、光學特性、化學耐久性、電及熱特性、強度、硬度、

5、加工性以及裝飾性等特性可將玻璃分為平板玻璃、容器玻璃、光學玻璃、電真空玻璃、工藝美術(shù)玻璃、建筑用玻璃及照明器具玻璃等。,按玻璃的用途 和使用環(huán)境分類,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、壓花玻璃等）,技術(shù)用玻璃（光學玻璃、醫(yī)藥用玻璃等）,玻璃纖維（無堿、低堿、中堿和高堿纖維，玻璃布等）,玻璃特性和用途分類,按玻璃化學成分分類 這可分為鈉鈣硅酸鹽玻璃（二氧化硅70%、氧化鈣10%、氧化鈉15等，它廣泛用于制造平板玻璃、瓶罐玻璃、燈泡玻璃等）；鉛玻璃（含多量氧化鉛的玻璃，用于制造光學玻璃、電真空玻璃、藝術(shù)器皿玻璃等）；石英玻璃（二氧化硅含量99.5以上，用于制造半導體、

6、電光源等精密光學儀器及分析儀器等），以及滲釹的激光玻璃，硫系、氧硫系等玻璃半導體，鎂鋁硅系微晶玻璃，以及金屬玻璃等。,化學成分分類,按制造方法分類 這可分為吹制、拉制、壓制及鑄造等玻璃。 玻璃的主要類型及特性 容器玻璃 具有一定的化學穩(wěn)定性，抗熱震性和一定的機械強度，美觀，透明，清潔，廉價，并能經(jīng)受裝灌，殺菌，運輸?shù)冗^程；主要用作各種飲料瓶、食品瓶、藥用瓶、化妝瓶等,機械成型方法 A.壓制法 采用滴料供料機供料，自動壓制成型。壓制法的特點是制品性狀精確，能壓出外緣帶花紋的制品，工藝簡便，生產(chǎn)能力較高，可用于生產(chǎn)各種實心或空心玻璃制品。,B.吹制法 機械吹制法可以分為壓-吹法、吹-吹法、轉(zhuǎn)吹法和

7、帶式吹制法等。其特點是先用壓制法制成制品的口部和雛形，然后再移入成型模中吹成制品。此法可用于生產(chǎn)廣口瓶、小口瓶等空心制品。,壓吹法成型,C.拉制法 此法主要用于生產(chǎn)玻璃管、棒、平板玻璃、玻璃纖維等。,D.壓延法 此法用于制造厚的平板玻璃、刻花玻璃、夾金屬絲玻璃等制品。,平面壓延,輥間壓延,連續(xù)壓延,夾絲壓延,E.澆鑄法 此法是將熔制好的玻璃液注入模子內(nèi)或平臺上，并經(jīng)退火、冷卻和加工后制成制品。 F.燒結(jié)法 此法是采用粉末燒結(jié)成型，用以制造特種制品以及不宜用熔融狀態(tài)玻璃液成型的特形玻璃制品。此法可分為干壓法、注漿法，還有利用泡沫劑制造泡沫玻璃等。,玻璃的熱處理 玻璃制品的熱處理，一般包括退火和淬

8、火兩種工藝。 退火就是消除或減小玻璃制品中熱應力至允許值的熱處理過程。對光學玻璃和某些特種玻璃制品，通過退火使內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，以達到要求的光學性能。 玻璃制品的淬火，就是使玻璃表面形成一個具有規(guī)律、均勻分布的壓力層，以提高玻璃制品的機械強度和熱穩(wěn)定性。,玻璃制品的加工 玻璃制品的加工可分為冷加工、熱加工和表面處理三大類。 玻璃制品的冷加工 是指在常溫下通過機械方法來改變玻璃制品的外形和表面狀態(tài)所進行的工藝過程。冷加工的基本方法包括研磨、拋光、切割、噴砂、鉆孔和切削等。,A.研磨和拋光 研磨和拋光是兩個不同的工序，合起來俗稱磨光。這是使制品經(jīng)過粗磨料研磨、細磨料研磨，直至拋光料拋光的操作過程，可將

9、制品上的粗糙不平或成型時余留的部分去掉，達到所需要的形狀和尺寸，使制件具有光滑、透明、平整的表面。,B.切割、噴砂與鉆孔 切割是利用玻璃制品具有脆性和殘余應力的特點，在待切割的局部造成應力集中，使之易于折斷。采取用金剛石、碳化硅、合金刀或其它堅韌工具在表面鋸切和刻痕的方法，在切割處施用火焰、電熱絲局部加熱再激冷的方法等，都可以造成折斷玻璃所需的應力集中。,噴砂是利用夾帶細粒石英砂或金剛砂的高速氣流，使玻璃制品表面受砂粒的沖擊，形成表面。噴砂主要用于器皿玻璃表面的磨砂及玻璃儀器商標、刻度等的打印，有時還可以進行鉆孔。,玻璃制品的熱加工 有很多形狀復雜和要求特殊的玻璃制品，需要通過熱加工進行最后成

10、型。此外，熱加工還用來改善制品的性能和外觀質(zhì)量。熱加工的方法主要有：吹制品切割后鋒利邊緣的燒口和火拋光、火焰切割與鉆孔等。,玻璃制品的表面處理 表面處理包括玻璃制品光滑面與散光面的形成（如器皿玻璃的化學刻蝕、燈泡的毛蝕、玻璃化學拋光等）、表面著色和表面涂層等。 玻璃的表面處理是對玻璃成型加工后為了獲得所需的表面效果而做的處理。包括：消除表面缺陷的研磨、拋光、磨邊處理；形成特殊效果的噴砂、車刻、彩飾、涂層等。,研磨：磨除玻璃制品表面缺陷或成型后殘存的凸出部分。 拋光：用拋光材料消除玻璃表面在研磨后仍殘存的缺陷，獲得光滑平整的表面。 磨邊：磨出玻璃邊緣棱角和磨去粗糙截面。 噴砂：通過噴槍用壓縮空氣

11、將磨料噴射到玻璃表面，形成花紋。,車刻：用砂輪在玻璃制品表面刻磨圖案。 蝕刻：現(xiàn)在玻璃表面涂敷石蠟等保護層并在其上刻繪圖案，再利用化學物質(zhì)的腐蝕作用，蝕刻所露出的部分，然后去除保護層，即得到所需要圖案。 彩飾：利用彩色釉料對玻璃表面進行裝飾。,常用彩飾方法： 描繪：直接用筆蘸釉料進行涂繪。 噴花：先制作所要圖案的鏤空型版，將其緊貼在玻璃制品表面，然后用噴槍噴出釉料。 貼花：用彩色釉料在特殊紙上印刷所需圖案，再將花紙貼到制品表面。 印花：采用絲網(wǎng)印刷用釉料在制品表面印出圖案。,玻璃制品介紹 平板玻璃 通常所指平板玻璃是其厚度遠小于長、寬尺寸，并上下表面平行的板狀玻璃制品，在組成上屬于鈉鈣玻璃一大

12、類。平板玻璃具有透光、透視、隔聲、隔熱、耐磨、耐氣候變化等性能，根據(jù)需要可通過著色、表面處理、磨光、增強、施釉、復合等方法制成不同色彩或具有各種特殊性能的制品。,平板玻璃制品有窗玻璃、壓花玻璃、夾絲玻璃、夾層玻璃、雙層中空玻璃、有色玻璃、吸熱和反射玻璃、釉面玻璃、槽形玻璃及波型玻璃等，廣泛應用于建筑物、車輛、船舶、飛機等交通工具及制鏡、制板等方面。,器皿玻璃 用于制造日用器皿、裝飾品和藝術(shù)品的玻璃統(tǒng)稱為器皿玻璃。器皿玻璃應具有高的透明度、白度（在日光下觀察應該是無色或很弱的藍色），或具有鮮艷的顏色，表面應潔凈，應有良好的光澤和清晰的圖案，并有一定的抗熱震性、化學穩(wěn)定性和機械強度等。器皿玻璃按組成可分為一般器皿玻璃和晶質(zhì)玻璃兩大類，其主要制品有茶具、餐具、炊具、裝飾藝術(shù)品，日用雜件等。,石英玻璃 是指二氧化硅單一成分的玻璃。按透明度可分為透明和不透明石英玻璃兩大類。按純度可分為高純度、普通純度和摻雜三大類。石英玻璃耐高溫，膨脹系數(shù)低，并耐熱震性、化學穩(wěn)定性及電絕緣性能較高，還有相當高的光學均勻性和透明度、并能透過紫外線