玻璃的退火工艺包括哪几个阶段玻璃制备工艺过程

玻璃主要分为平板玻璃与深加工玻璃两个大类，其中平板玻璃主要有三种：引上法平板玻璃（分有槽/无槽两种）、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。深加工玻璃由平板玻璃加工制成，应用范围较广。接下来请看我们介绍玻璃的制备工艺过程，以及对退火工艺多个阶段的详细介绍。

一、玻璃的退火工艺包括哪几个阶段

为了清理玻璃中的应力,必须把玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近某一温度进行保温均热,以清理玻璃各部分的温度梯度,使应力松弛,这个选定的保温均热温度称玻璃的退火温度.玻璃在退火温度下,由于粘度很大还不会发生可测得的变形.玻璃的较好高退火温度是指在此温度下经过3min能清理95%的应力,此温度亦称退火上限温度;较好低退火温度是指在此温度下经3min只能清理5%的应力,此温度亦称退火下限温度.较好高退火温度和较好低退火温度之间为退火温度范围.

大部分器皿玻璃的较好高退火温度为550±20℃,平板玻璃为550~570℃、瓶罐玻璃为550~600℃.实际上,一般采用的退火温度都比较好高退火温度低20~30℃,低于较好高退火温度50~150℃的为较好低退火温度.玻璃的退火温度与其化学组成有关.凡能降低玻璃粘度的组成也能降低退火温度,如碱金属氧化物Na20、K2O等.SiO2、Al2O3、CaO等都增加玻璃粘度,所以随着它们含量的增加其退火温度都提高.

玻璃的退火制度与制品的种类、形状、大小、容许的应力值、退火炉内温度分布等情况有关.目前采用的退火制度有多种形式.根据退火原理,退火工艺可分为四个阶段:加热阶段、均热阶段、慢冷阶段和快冷阶段.按上述四个阶段可作出温度时间曲线,此曲线称退火曲线.

1.加热阶段

不同品种的玻璃有不同的退火工艺.有的玻璃在成型后直接进入退火炉进行退火,称为一次退火;有的制品在成型冷却后再经加热退火,称为二次退火.所以加热阶段对有些制品并不是必要的.在加热过程中,玻璃表面产生压应力,所以加热速率可相应高些,例如20℃的平板玻璃可直接进入700℃的退火炉,其加热速率可高达300℃/rain.考虑到制品大小、形状、炉内温度分布的不均性等因时间素,在生产中一般采用的加热速率为20/a2~30/a2(℃/min),对光学玻璃制品的要求更高.

2.均热阶段

把制品加热到退火温度进行保温、均热以清理应力.在本阶段中首先要确定退火温度,其次是保温时间.一般把比退火上限温度低20~30℃作为退火温度.退火温度除直接测定外,也可根据玻璃成分计算粘度为1012Pa?s时的温度.当退火温度确定后,保温时间可按70a2~120a2进行计算,或者按应力容许值进行计算.

3.慢冷阶段

为了使玻璃制品在冷却后不产生应力,或减小到制品所要求的应力范围内,在均热后进行慢冷是必要的,以防止过大的温差.

4.快冷阶段

玻璃在应变点以下冷却时,如前述只产生暂时应力,只要它不超过玻璃的较限强度,就可以加快冷却速度以缩短整个退火过程、降低燃料消耗、提高生产率.

在生产上,一般都采用较低的冷却速度,这是由于制品或多或少存在某些缺点,以免在缺点与主体玻璃间的界面上产生张应力.对一般技术玻璃采用此值的15%~20%,通常还应在生产实践中加以调整.

二、玻璃制备工艺过程

玻璃的生产工艺包括:配料、熔制、成形、退火等工序.分别介绍如下:1.

配料,按照设计好的料方单,将各种原料称量后在一混料机内混合均匀.玻璃的主要原料有:石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等.2.

熔制,将配好的原料经过高温加热,形成均匀的无气泡的玻璃液.这是一个很复杂的物理、化学反应过程.玻璃的熔制在熔窑内进行.熔窑主要有两种类型:一种是坩埚窑,玻璃料盛在坩埚内,在坩埚外面加热.小的坩埚窑只放一个坩埚,大的可多到20个坩埚.坩埚窑是间隙式生产的,现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产.另一种是池窑,玻璃料在窑池内熔制,明火在玻璃液面上部加热.玻璃的熔制温度大多在1300~1600゜C.大多数用火焰加热,也有少量用电流加热的,称为电熔窑.现在,池窑都是连续生产的,小的池窑可以是几个米,大的可以大到400多米.3.

成形,是将熔制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品.成形必须在一定温度范围内才能进行,这是一个冷却过程,玻璃首先由粘性液态转变为可塑态,再转变成脆性固态.成形方法可分为人工成形和机械成形两大类.A.人工成形.又有(1)吹制,用一根镍铬合金吹管,挑一团玻璃在模具中边转边吹.主要用来成形玻璃泡、瓶、球(划眼镜片用)等.(2)拉制,在吹成小泡后,另一工人用顶盘粘住,二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒.(3)压制,挑一团玻璃,用剪刀剪下使它掉入凹模中,再用凸模一压.主要用来成形杯、盘等.(4)自由成形,挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品.B.

机械成形.因为人工成形劳动强度大,温度高,条件差,所以,除自由成形外,大部分已被机械成形所取代.机械成形除了压制、吹制、拉制外,还有(1)压延法,用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等.(2)浇铸法,生产光学玻璃.(3)离心浇铸法,用于制造大直径的玻璃管、器皿和大容量的反应锅.这是将玻璃熔体注入高速旋转的模子中,由于离心力使玻璃紧贴到模子壁上,旋转继续进行直到玻璃硬化为止.(4)烧结法,用于生产泡沫玻璃.它是在玻璃粉末中加入发泡剂,在有盖的金属模具中加热,玻璃在加热过程中形成很多闭口气泡这是一种很好的绝热、隔音材料.此外,平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法.浮法是让玻璃液流漂浮在熔融金属(锡)表面上形成平板玻璃的方法,其主要优点是玻璃质量高(平整、光洁),拉引速度快,产量大.4.

退火,玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和形状变化,这种变化在玻璃中留下了热应力.这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性.如果直接冷却,很可能在冷却过程中或以后的存放、运输和使用过程中自行破裂(俗称玻璃的冷爆).为了清理冷爆现象,玻璃制品在成形后必须进行退火.退火就是在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间以清理或减少玻璃中热应力到允许值.此外,某些玻璃制品为了增加其强度,可进行刚化处理.包括:物理刚化(淬火),用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等;和化学刚化(离子交换),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等.刚化的原理是在玻璃表面层产生压应力,以增加其强度.

相关概念

玻璃

玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作农业生产体系玻璃。

退火

退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；清理残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整筹备，清理筹备缺点。准确的说，退火是一种对材料的热处理工艺，包括金属材料、非金属材料。而且新材料的退火目的也与传统金属退火存在异同。

成型

利用塑料的可挤压性与可模塑性，首先将松散的粒状或粉状原料从注塑机送入高温的料筒内加热，熔融塑化，使之成为粘流态熔体，以一定的压力和速度充入模具，经过保压、冷却后开启模具，就可获得一定形状和尺寸的塑料制品。

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