太陽能高硼硅玻璃管生產(chǎn)工藝培訓資料山東泰和光能有限公司2009年9月16日目錄一、玻璃基礎(chǔ)知識1.玻璃的定義玻璃是在熔融時能形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧化物（如氧化硅、氧化硼、氧化磷等），其熔融體在冷卻過程中黏度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽無機非金屬材料。2.玻璃的性質(zhì)玻璃與結(jié)晶狀態(tài)不同，它的質(zhì)點的排列僅在短距離內(nèi)呈規(guī)則性，超過一定距離，排列的規(guī)則性逐漸消失而形成無規(guī)則性，因此，玻璃具有各向同性，即在不同的方向上具有相同的性質(zhì)。（1）光學性質(zhì)玻璃的光學性質(zhì)主要從折射率，色散率，反射率以及透過率四個方面考量。a折射率當光從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)的界面處，一部分光進入到另一種介質(zhì)中，并且改變了原來的傳播方向，這種現(xiàn)象稱為光的折射。折射率是物質(zhì)光學性質(zhì)中最基本的性質(zhì)。對透明玻璃，特別是光學玻璃，折射率是玻璃使用過程中最重要的物理性質(zhì)。b色散率多列波在媒質(zhì)中傳播，它們的頻率不同，傳播的速度亦不同，這種現(xiàn)象叫色散。對于光波，復(fù)合光通過三棱鏡等分光器被分解為各種單色光的現(xiàn)象，叫做光的色散。不同波長的光線玻璃具有不同的折射率，將折射率對波長作圖，可得玻璃的色散曲線。c反射率當光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，在兩種介質(zhì)的界面上，一部分光被反射回原來的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做光的反射。鏡面反射率取決于反射光線的介質(zhì)的折射率及入射角。反射又分為鏡面放射和漫反射。當一束平行的入射光線射到粗糙的表面時，因面上凹凸不平，造成反射光線向不同的方向無規(guī)則的反射，這種現(xiàn)象叫做漫反射。漫發(fā)射光是指從光源發(fā)出的光進入樣品內(nèi)部，經(jīng)過多次反射，折射，散射及吸收后返回樣品表面的光。漫反射的測量在提取樣品組成和結(jié)構(gòu)信息方面更為直接可靠。d透過率強度為I0的光束通過玻璃，強度降為I，它們的比值I0/I稱為透過率。透過率高說明玻璃透光性能較好。（2）熱學性質(zhì)一般來講，材料的熱學性質(zhì)主要包括:熱容、熱膨脹、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性等。玻璃的熱容隨溫度上升而增加。在轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以下，熱容的增加不顯著；溫度升至Tg以上時，熱容迅速增加；熔融態(tài)玻璃的熱容隨著溫度的上升而急劇增加。玻璃的熱脹系數(shù)主要由玻璃的化學組成決定，Na2O和K2O顯著地提高熱脹系數(shù)；石英玻璃的熱脹系數(shù)最小;增加SiO2的含量可獲得低熱脹系數(shù)的玻璃。玻璃是熱的不良導(dǎo)體，當玻璃突然遇冷時，常常因收縮差異引起的體積效應(yīng)造成局部或表面張應(yīng)力，致使玻璃破裂。能經(jīng)受急劇的溫度變化而不破裂的性能稱為玻璃的熱穩(wěn)定性，它主要取決于玻璃的熱脹系數(shù)、彈性模量和強度。鈉鈣玻璃熱脹系數(shù)大，耐急冷急熱能力差;硼硅酸鹽玻璃熱脹系數(shù)小，耐急冷急熱能力強，稱為耐熱玻璃；熱脹系數(shù)最低的石英玻璃，熱穩(wěn)定性最好。（3）電學性質(zhì)在室溫下玻璃是電的絕緣體,當玻璃被加熱時,其導(dǎo)電性能隨溫度升高而明顯增強.熔融狀態(tài)下的玻璃完全變成了導(dǎo)電體。玻璃電熔是將電流通過電極引入玻璃液中,通電后兩電極間的玻璃液在交流電的作用下產(chǎn)生焦耳熱,從而達到熔化和調(diào)溫的目的。玻璃導(dǎo)電性與溫度有一定的相關(guān)性，在生產(chǎn)玻璃需要溫度很高，用熱電偶測量困難時可采用測量玻璃液導(dǎo)電率的方式來控制玻璃液的溫度。3.高硼硅玻璃高硼硅3.3玻璃是玻璃的一種，其成分中SiO2>80%，B2O3>12%，平均線熱膨脹系數(shù)(20-300度)為α=(3.3±0.1)×10-6k-1，由此得名。高硼硅3.3玻璃的特點是：一級抗水解性能：耐水性能：在98度時耐水性為一級，在121度時耐水性為二級；化學穩(wěn)定性高：耐堿性能:A2級，耐酸性能Na20≤100μgm-2；耐高溫沖擊：可以耐受230度的高溫沖擊而不會炸裂；玻璃機械性能好，耐用，耐沖擊；太陽照射累計100小時后，其太陽透射比不會下降。二、工藝流程玻璃制造工藝分為熔融法和非熔融法。熔融法是傳統(tǒng)的制造方法。工藝流程為：原料預(yù)加工、配合料制備、熔制、成型、退火和后加工，即得成品。工業(yè)化生產(chǎn)普通玻璃多用熔融法。對于不同形狀的玻璃制品，常用的玻璃成型方法有吹制法、壓制法、拉引法、澆筑法、壓延法等。玻璃的后加工分為冷加工、熱加工和化學處理三大類。冷加工包括研磨拋光、切割、噴砂、鉆孔。熱加工包括燒口、火拋光、火切割、火鉆孔、真空成型和玻璃燈工。硼硅3.3玻璃管具有熔化溫度高、易揮發(fā)、易分層、易分相等特殊性，一般的生產(chǎn)工藝方法為：配合料混合均勻后加送入電熔窯內(nèi)，熔化好的玻璃液經(jīng)流液洞進入上升道、料道，玻璃液在料道經(jīng)溢流排泄掉表層廢料，將均化好、滿足成型溫度的玻璃液供給供料機，再經(jīng)勻料筒、吹氣桿、料碗、端頭進入真空跑道、保溫跑道、激光檢測、水平拉管機成型，然后經(jīng)分選機、梳理機分揀合格玻璃管，最后經(jīng)人工包裝后，運輸入庫。工藝流程圖如下：玻璃熔制溫度約1600度配合料玻璃熔制溫度約1600度配合料熔窯熔窯流液洞流液洞水淬上升道水淬上升道玻璃液輸送，形成可供成型的溫度溫度約1300度玻璃液輸送，形成可供成型的溫度溫度約1300度溢流供料道溢流供料道供料機供料機料碗料碗端頭端頭真空、保溫跑道真空、保溫跑道水平拉管機水平拉管機質(zhì)量檢測廢品分選機質(zhì)量檢測廢品分選機梳理機梳理機不合格品檢驗、包裝不合格品檢驗、包裝合格品合格品運輸入庫運輸入庫切斷機拉管機保溫跑道真空跑道供料道電熔窯玻璃管生產(chǎn)簡圖切斷機拉管機保溫跑道真空跑道供料道電熔窯三、主要原材料及要求生產(chǎn)高硼硅3.3玻璃的主要原材料有：石英砂，五水硼砂，硼酸，食鹽，氫氧化鋁，碎玻璃。1石英砂石英砂又稱硅砂，引入二氧化硅的原料。主要由SiO2(質(zhì)優(yōu)者可達99%以上)組成，并含少量的Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、TiO2和Fe2O3等。其中，F(xiàn)e2O3是有害成分，它能使玻璃著色而降低透明度。某些石英砂還含有CrO3，它是一種著色能力比Fe2O3強30-50倍的著色劑，使玻璃著成綠色。TiO2使玻璃著成黃色。因此，在制造無色玻璃制品時，應(yīng)控制這些氧化物的含量。SiO2是形成玻璃的最主要成分，它以硅氧四面體[Si04]的結(jié)構(gòu)組成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而形成玻璃的"骨架"，因此又稱為玻璃形成體氧化物。SiO2本身就可形成玻璃，即石英玻璃。引入二氧化硅可以提高玻璃的熔制溫度、黏度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、硬度和機械強度，但同時又能降低玻璃的熱脹系數(shù)和密度。SiO2的缺點是熔點高、黏度大，導(dǎo)致玻璃熔化、澄清和均化困難，能耗增加。石英砂的顆粒組成與顆粒大小對原料制備、玻璃熔制、有重要影響，因此是評價其質(zhì)量的重要指標。在同一份石英砂中顆粒大小不同，其鐵、鋁氧化物含量也不相同，粒度越小其鐵鋁含量越高。SiO2相對分子量60.06，密度2.4－2.5g/m3。石英砂的技術(shù)要求化學成分SiO2＞99％Fe2O3＜0.04％粒度范圍32－150目150目以下超細粉≤10%32目以上≯0%2五水硼砂五水硼砂是引入B2O3和導(dǎo)電Na+的原料。B203也是玻璃形成氧化物，它以硼氧三角體[BO3]和硼氧四面體[B04]為結(jié)構(gòu)組元，在硼硅酸玻璃中與硅氧四面體共同組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。B2O3能降低玻璃的熱脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和力學性能，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光澤，B2O3還起助熔劑作用，降低玻璃熔融溫度，加速玻璃的澄清和降低玻璃的結(jié)晶能力。B2O3常隨水蒸氣揮發(fā)，當B2O3的引人量過高時，會導(dǎo)致玻璃熔體的黏度降低、玻璃的熱脹系數(shù)增大和硬度降低等，發(fā)生反?，F(xiàn)象。對硼砂的質(zhì)量要求：B2O3>35%,Fe3O2<0.01%,SO42-<0.02%。3硼酸硼酸（H3BO3）也是提供B2O3的重要原料。相對分子量61.82，密度1.44g/cm3，理論化學組成為B2O356.45%,H2O43.5%。硼酸為無色透明鱗片狀晶體，微有光澤，觸之有脂肪感，易融于水。硼酸在玻璃熔制的過程中易揮發(fā)。玻璃工業(yè)對硼酸的質(zhì)量要求是：H2BO3>99%,Fe3O2<0.01%,SO42-<0.2%。4食鹽高硼硅玻璃熔化溫度高，難于澄清，采用傳統(tǒng)的澄清劑，澄清效果不明顯。現(xiàn)在普遍采用氯化鈉作為澄清劑，氯化鈉的沸點為1413℃5氫氧化鋁是提供氧化鋁的主要原料。A1203能提高玻璃的黏度，降低玻璃的結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機械強度、硬度和折射率，減輕玻璃對耐火材料的侵蝕，并有助于氟化物的乳濁。因此，絕大多數(shù)玻璃中都引人1%-3.5%的Al203，一般不超過8%-10%。6碎玻璃碎玻璃在使用過程中又稱孰料，生產(chǎn)中對玻璃的用應(yīng)對生產(chǎn)工藝制度影響很大，在配合料中加入碎玻璃可以使熔化進行得較為順利，也可以降低氣泡率。碎玻璃的加入可降低生產(chǎn)成本和能源消耗，增加熔出率，消除廢渣公害和改善生態(tài)環(huán)境。電熔窯正常運行時，碎玻璃量控制在30%左右。碎玻璃應(yīng)經(jīng)過挑選，清洗后破碎成20mm左右的小塊。碎玻璃的比例過大，使玻璃含鐵量增加，影響玻璃質(zhì)量。四、主要生產(chǎn)設(shè)備高硼硅玻璃管生產(chǎn)的主要設(shè)備有冷頂電熔窯，料道，供料機，真空跑道、保溫跑道，拉管機，切斷設(shè)備，分選機，梳理機等。1.電熔窯電熔窯都是指冷頂電熔窯。高硼硅玻璃生產(chǎn)采用冷頂電熔爐熔制，配合料在電熔窯中熔化成玻璃液，然后拉制成玻璃管。冷頂電熔爐為全電能運行，在整個熔化池的表面有著連續(xù)分布的均勻的配合料復(fù)蓋層。全電熔窯采用“冷頂”式垂直熔制工藝。整個熔化池玻璃液表面覆蓋著配合料層，阻擋了熔體向窯頂熱輻射，使窯爐上部空間溫度降到150℃以下。同時配合料中大部分揮發(fā)成分在覆蓋層中冷凝回流至玻璃，而熔制過程中放出的CO2等氣體很容易穿過覆蓋層進入空間。配合料層下玻璃熔體慢慢地往下流入電極區(qū)，玻璃在此區(qū)內(nèi)完全熔化后，開始澄清，再流向熔化池下部，完成澄清勻化過程。熔制好的玻璃經(jīng)流液洞、上升道和供料道進入工作池。電熔窯由爐體、加熱電極、電控系統(tǒng)等組成。爐體上半部為融化部，混合料在此熔化成玻璃液，均化澄清部在電熔窯的下部，熔化的玻璃液在此均化、澄清，形成可以成型的玻璃液。全電窯熔化硼硅玻璃料層溫度曲線分布啟動電極主熔底插電極均化澄清部熔化部電熔窯流液洞上升道供料道啟動電極主熔底插電極均化澄清部熔化部電熔窯流液洞上升道供料道冷頂電熔窯示意圖①砌窯材料電熔窯采用無縮孔的電熔耐火材料，而且兒個磚面都經(jīng)加工磨平，使磚縫十分嚴密。通常在耐火材料廠進行預(yù)拼裝，經(jīng)檢驗合格后發(fā)給用戶。用在電熔窯中的耐火材料，必須考慮其電阻率，要與所熔制的玻璃相比較。當然，在熔制鈉鈣玻璃和其他軟玻璃時，這是不成問題的。但在熔制像E玻璃一類的硬玻璃時必須特別小心謹慎，以免出現(xiàn)電流流向磚塊而不通過玻璃，一旦這樣，將造成耐火材料的提前受蝕損壞。電熔窯耐火材料的選擇主要考慮耐火材料的侵蝕性和電阻特性。耐火材料的侵蝕速度一般隨溫度按指數(shù)規(guī)律增加，并與時間成線性關(guān)系。在靠近液面線、電極的四周(尤其是電極的上方)，流液洞和蓋磚蝕損速率比液面下整個磚面的侵蝕速率高五倍，玻璃液流也會極大地提高侵蝕速率。對于電熔窯來說，耐蝕性尤其重要，因為這些窯的熔化溫度很高，而且玻璃液流的速度快。砌筑電熔窯的耐火材料須用電熔鋯剛玉磚、電熔鉻鋯剛玉磚、電熔剛玉磚、電熔石英磚。使用最為廣泛的電熔鋯剛玉磚是含ZrO233%~41%的電熔鋯剛玉磚，該材料耐蝕性好，產(chǎn)生小氣泡的傾向小，而且不會滲出玻璃相。ZrO2含量為33%的電熔鋯剛玉磚稱為33#鋯剛玉磚（AZS-33#），具有良好的抗玻璃侵蝕性能，玻璃相滲出溫度高，氣泡指數(shù)低、不污染玻璃液，是顯像管玻璃、平板玻璃、儀器玻璃和日用瓶罐玻璃窯熔化部池壁、胸墻、小爐、池底鋪面等重要部位筑爐材料。ZrO2含量為41%的電熔鋯剛玉磚稱為41#鋯剛玉磚（AZS-41#），它具有最高的抗玻璃侵蝕性能和杰出的對玻璃液的低污染性能。適用于玻璃熔窯中對耐侵蝕性能要求特別高的部位，如全電熔窯、流液洞、加料口拐角磚等。耐火材料的鉆孔電極磚的質(zhì)量要求較嚴。利用人工晶體鉆頭在普通的125搖臂鉆上(要加工一個連接卡頭)鉆一個稍大于電極套且向上傾斜5。的孔。上傾的目的是利于冷卻水在電極套中循環(huán)和不形成集流而排出，防止冷卻水在保護套中停頓，以減少水垢的形成。鉆孔時，將電極磚固定在一個與鉆床工作臺面呈5。角的特制臺面上。此臺面又固定在鉆床的工作臺面上，以防位移和旋轉(zhuǎn)。采取手控進刀法切削鉆孔，由于電極磚具有較高的硬度，故采取研磨性切削。為了克服鉆進過程中發(fā)熱使鉆頭退火而損壞，以及讓研磨中出現(xiàn)的磚屑順利排出，必須在鉆進時隨同鉆頭不間斷地向鉆孔中進水，且由于電極磚的磚屑遠大于水，隨著鉆人量的加大，沉積將逐漸增加，而影響鉆削速度，為此每進3~4mm就抬起鉆頭讓水將鉆下的粉末沖凈再行入鉆。電極孔資料圖片②電極目前電熔窯可供選擇的電極材料有石墨,鉑,氧化錫,鉬和純鐵。高硼硅玻璃生產(chǎn)常用鉬電極加熱玻璃液。（1）電極的選擇原則電熔窯的發(fā)展與合適的電極材料的開發(fā)和發(fā)展有很大的關(guān)系。對電極材料提出的要求如下:①在不考慮氧氣分壓和電流負載的情況下,能承受的溫度為1700℃.②至少在800℃時不會被空氣氧化。③具有與金屬相當?shù)碾妼?dǎo)率.④在1700℃以下具有足夠的機械強度。⑤具有足夠的耐急冷急熱性.⑥與玻璃液潤濕性能好。⑦不污染玻璃,在各種介質(zhì)中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。⑧耐玻璃液的沖刷侵蝕作用強。⑨本身含雜質(zhì)很少,不與耐火材料起作用，使用壽命長。⑩膨脹系數(shù)低，與玻璃接觸電阻率低，價格便宜。符合上述所有要求的電極材料目前尚未找到,而且也許永遠也找不到。因而,不得不降低要求,根據(jù)應(yīng)用場合和在這些應(yīng)用場合中存在的技術(shù)和經(jīng)濟條件,選擇不同的電極材料。電熔電極材料的研究,在玻璃電熔工藝研究中是非常重要的課題。生產(chǎn)高硼硅玻璃管的電熔窯采用的是鉬電極。（2）鉬電極的特點鉬基本上能滿足上述要求,適用范圍廣,除了鉛玻璃以外,能用于熔化大多數(shù)玻璃,如難熔玻璃,粘度大的玻璃,揮發(fā)組分高的玻璃等,鉬對其它玻璃組分都是穩(wěn)定的。鉬電極的突出優(yōu)點是:①能被玻璃液浸潤,所以接觸電阻小,電極表面可以承受較高的電流密度,約1～3A/cm2。②電極的熱損失低。③不易使玻璃著色。鉬電極的缺點是：鉬電極在空氣中受熱時容易氧化,600℃時產(chǎn)生MoO3,該氧化物對鉬電極毫無保護作用。鉬電極生產(chǎn)過程有兩種方法:一是先把鉬粉液壓成形后燒結(jié),經(jīng)過鍛打和熱處理,以形成抗形變的晶粒結(jié)構(gòu)。另一種方法是粉末冶金法，鍛打并擠壓的鉬材質(zhì)量比粉末冶金的好。鉬電極是金屬電極,可以做成板,棒,球等各種形狀。目前,鉬電極通常制成棒狀電極,常用的棒狀電極直徑在32～50mm之間,棒狀電極有加粗的趨勢,直徑可做到100mm?？商峁┑陌魻铍姌O長度在1～2m之間。提供的電極可帶有平端連接螺紋,采用螺紋,有很大的優(yōu)點,電極可以被推入。當然,必須注意,螺紋接頭的電阻不宜過大。無雜質(zhì)的精密切削標準螺紋符合這一要求。為了便于旋入電極,可使用少量的潤滑劑,但必須是不含鉛的潤滑劑。（3）鉬電極的布置在使用中有三種基本類型:側(cè)墻插入型,池底插入型,頂部插入型。不論電極電流方向如何,80%的能量都釋放在相當10倍電極直徑的范圍內(nèi),在能量如此集中的情況下,正確選擇電極布置方式就顯得相當重要。最理想的電極布置，應(yīng)保證電極對玻璃液影響最小，能量在玻璃液中均勻分配。電極布置與電流密度、熱量輸出、玻璃液流有關(guān)，對玻璃液的質(zhì)量，電極的侵蝕和使用壽命有影響。電極布置還應(yīng)該考慮耐火材料質(zhì)量與安裝維修條件。電極布置有水平棒狀電極、垂直棒狀電極、頂插電極等。水平棒狀電極下圖是水平側(cè)墻棒狀電極。冷卻水管把水送到鉬電極與大氣接觸的地方，該出溫度低于3000水平側(cè)墻棒電極底插垂直棒狀鉬電極由底部插入的垂直棒狀電極,安裝在電極套內(nèi),在電極周圍提供了一個冷卻套,以保證電極暴露于空氣中的部分的溫度低于安全值。底部安裝對于電極布置來說幾乎沒有什么限制。并且所有電極在電流負載上達到一個非常精確的平衡。不論是每組一根還是每組多根電極棒,都是一樣的。電流密度的均勻性和整個長度上腐蝕的均勻性,使得鉬電極棒能夠獲得最佳狀態(tài)的使用。在幾乎所有應(yīng)用形式中,從初始裝置一直到熔爐壽命的結(jié)束,都可以提供足夠的棒材。在絕大部分窯爐中,都無須推進，但在使用期間應(yīng)該可以更換，鉬電極可以不必停爐而挖成更換工作。底插電極示意圖頂插的棒狀鉬電極電極從側(cè)墻或頂部伸人窯內(nèi)，可任意改變位置和傾角。在池窯的運行過程中，如有電極損壞待修時，可用這種斜插電極暫時給玻璃液加熱。如損壞的電極無法更換，則也可用該電極代替。頂插式電極水套和鉬電極處于正常生產(chǎn)情況時如下圖（b）所示，電極和電極水套頭部全部被冷料層所覆蓋，半熔化玻璃液層只浸沒電極的2/3，這時鉬電極的使用達到最佳理想狀態(tài)，電極套燒損的可能性最小。但是這種狀態(tài)在生產(chǎn)中難以長時間維持，料層的厚度時有波動。圖(a)為冷料層液面上升(投料過多或其他原因)，這時鉬電極仍處于正常工作，但是電極套冷卻頭部處于14000C左右的半熔化玻璃液中，電極水套的耐熱材料受到強烈的腐蝕，導(dǎo)致水套體嚴重燒損。圖(c)所示為供料系統(tǒng)出現(xiàn)故障(如加料機故障)，冷料層液面下降，冷頂鉬電極的插入方法冷插入法?？緺t前或窯爐冷修后可采用冷插入法。在點火前,保護套裝入電極磚孔內(nèi),用絕緣的簡易支架固定好,電極放入保護套內(nèi),電極頭部用石墨塊及耐火磚保護。當爐溫升到1250℃以后,玻璃液面滿過電極孔中心線200mm以上,將電極推入窯內(nèi)。熱插入法。窯爐熱態(tài)時將鉬電極插入爐內(nèi)玻璃液中,這種方法為熱插入法。①熱插入法簡單省事。②電極插入爐內(nèi)后應(yīng)立即打開冷卻水冷卻電極。③采用熱插入法時其它電極帶電運行,要注意安全。③電極冷卻水套由于金屬鉬的耐熱性能特別好,可經(jīng)受2600℃的溫度,屬難熔金屬。但它的氧化性能在溫度600℃以上明顯加劇。因此，為了保護鉬電極,使其不致很快被氧化,必須采用電極水冷卻套裝置,否則會影響整個熔爐的正常運轉(zhuǎn),嚴重時將迫使電熔窯停產(chǎn)。電極水冷卻套的主要作用是:①把電極安全可靠地安裝在窯爐的耐火材料上。②要把暴露在空氣中的那部分電極冷卻到400℃以下。③防止在電極插入部位的耐火材料溫度過高,造成耐火材料局部損壞。電極冷卻水套的結(jié)構(gòu)包括間接水冷卻保護套和直接水冷卻保護套。在實際使用中已達到以下要求：①對周圍玻璃液和耐火材料未產(chǎn)生不良影響。②對玻璃液和耐火材料吸收的熱量最少。③電極水冷卻套及其冷卻系統(tǒng)簡單,操作方便,不須經(jīng)常維修。④電極易于快速向窯內(nèi)推進。下面分述直接冷卻水套和間接冷卻水套。a.直接冷卻水套直接水套是直接水冷電極，電極和護套配合,堵頭焊在套管端部,電極安裝在爐墻上預(yù)先留下的傾斜孔內(nèi)。冷卻水直接冷卻三相界面和熱影響區(qū)（整個電極分為四個區(qū)域,A—電極體,處于窯內(nèi),被熔融玻璃覆蓋;B—電極,熔融玻璃,大氣三相結(jié)合面,稱三相界面;C—熱影響區(qū);D—低溫區(qū)）,護套充滿半凝固態(tài)的玻璃保護了三相界面.整個電極在低溫下工作,可以防止鉬電極氧化。消耗式電極采用這種結(jié)構(gòu)是很方便的。電極安裝或電極消耗到需要向里推入時,短時間停止冷卻水,適當升高電極溫度,待三相界面處的半凝固玻璃液化以后,即可把電極向里推入到正常的工作長度,隨即送冷卻水,使電極仍保持低溫工作狀態(tài)。直接冷卻水套的結(jié)構(gòu)直接水冷套操作方便,冷卻可靠,但強度過大,有時會造成周圍耐火材料的開裂，使用硬水時,可能在電極上產(chǎn)生水垢,當電極向里推進時,就會引起電極和套管之間粘結(jié),妨礙電極的進一步推進，有時冷卻水濺到熱玻璃上,還會引起較大的顛簸。進水壓力稍大即會出現(xiàn)"水鼓泡"現(xiàn)象。堵頭的取材一般是高溫合金質(zhì)的,不應(yīng)對玻璃造成污染。直接水冷卻套設(shè)計和使用應(yīng)注意以下幾點:①水套前部堵頭愈厚,保護效用愈差。這是因為當插進電極再回拉時,玻璃液很難填充全部間隙。應(yīng)注意到,鉬和水蒸氣的反應(yīng)溫度約700℃左右。當堵頭前部有耐火材料圓臺階作隔離時,亦會造成上述情況。在國內(nèi)運行的進口水套,就是因此造成該部鉬棒變成"細脖"。②當堵頭過分靠近熱玻璃時,它就參與導(dǎo)電而加快損耗。電極孔磚侵蝕后,亦會將堵頭暴露給熱玻璃,這同樣會加快堵頭損耗或造成其它損傷。當水套漏水后,會給生產(chǎn)帶來很大麻煩,所造成的"水鼓泡"會直接在產(chǎn)品中反映出來。③直接水冷卻套的尾部不能密封,否則過大的水壓會使水沿著電極間隙內(nèi)碎裂的玻璃縫進入熔化池而造成"水鼓泡",降低水壓時,這種現(xiàn)象可減弱以致消失。為使冷卻水更順利地淌出,水套可傾斜5°角,讓回水在無壓下自然流到收集器中。直接水冷卻套的用水一般在5L/min左右。當尾部需密封時,為保證冷卻和避免"水鼓泡"現(xiàn)象,可在進水管,出水口附近加一密封墊并壓緊.④直接水冷卻套尾部是敞開的,必要時可用熱電偶絲插入水套內(nèi)部進行溫度監(jiān)視。這種水套的優(yōu)點是:節(jié)水,工藝簡單,成本較低。缺點是易出現(xiàn)"水鼓泡"現(xiàn)象,加上前后密封雖好,但工藝復(fù)雜,并且在意外停水時,密封墊易損壞。b.間接冷卻水套如下圖所示的冷卻水套，電極的水冷卻系統(tǒng)是密封的，冷卻水不直接與鉬電極接觸，但在使用中要注意利用水套端部的玻璃進行密封，當冷卻水關(guān)閉后，熔融的玻璃液滲透進水套端部的各個空隙中，這些玻璃可以阻止鉬電極在其可渡區(qū)被氧化。數(shù)分鐘后，打開冷卻水，這些玻璃即被凍結(jié)，從而使鉬電極處于安全狀態(tài)。但要注意，若密封玻璃不能填滿空隙，還是可能造成鉬電極的氧化。水平間接冷卻水套的結(jié)構(gòu)④冷卻水系統(tǒng)為了保證電極的正常工作，防止鉬電極結(jié)垢，所需的冷卻水必須經(jīng)過軟化，水質(zhì)要達到鍋爐用水標準。為了節(jié)約冷卻水量，需采用循環(huán)水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)有軟化水裝置，冷卻水塔，循環(huán)水池等組成。⑤硅碳棒電熱元件硅碳棒有無定形和晶體兩種,熔點2227℃,使用溫度為1400℃±50℃,硅碳棒元件質(zhì)地堅硬,高溫下不容易變形,具有良好的機械強度和冷熱急變性能。這種元件用在料道上方,它具有易于更換,高溫下不會彎曲下垂等優(yōu)點，同時元件不會破碎,不存在碎片掉進玻璃液內(nèi)形成結(jié)石的危險。硅碳棒元件與許多普通金屬加熱元件不同,它不是按單位功率輸出確定大小的,它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿哪芰θQ于爐內(nèi)的環(huán)境溫度和元件作業(yè)時周圍的氣氛。使用這種元件的關(guān)鍵在于防止老化。防老化的主要辦法是在發(fā)熱端涂保護層。硅碳棒使用的注意事項：(1)為了使每支硅碳棒都能處于正常而理想的工作狀態(tài),安裝前對整批硅碳棒測定其電阻值,將其分類,電阻值相近的裝在同一調(diào)整區(qū),使之工作電源相近。(2)為了檢驗每支硅碳棒電熱元件是否良好工作,通電試驗時可用鉗形電流表逐一測定電流。同一區(qū)域在相等的電壓下要求電流相近,偏差不超出10%,如果個別電流太大就說明阻值太小。如果電流太小,不是阻值太大就是管腳接觸不良。如果沒有電流可能是硅碳棒電熱元件已斷裂,應(yīng)進一步檢查更換。(3)硅碳棒電熱元件質(zhì)脆易斷,特別在帶螺紋位置最為脆弱,安裝要特別小心,輕拿輕放,安裝時要特別注意絕不允許單邊受力,必要時應(yīng)用耐熱鋼管套住硅碳棒輕輕推入然后拔出鋼管套,安上護套固定好。(4)為防止硅碳棒電熱元件與上部結(jié)構(gòu)的耐火材料互相影響,各個元件的管腳均用陶瓷纖維套管絕緣,陶瓷纖維套管不但起著電氣絕緣的作用而且還起到固定硅碳棒的作用(5)在窯爐中使用硅碳棒,操作溫度可達1700℃.在還原性氣氛下,其最高操作溫度為1350℃。碳化硅加熱元件的壽命一般為1～2個月,最多達到3個月。(6)料道中使用的硅碳棒,為了延長硅碳棒加熱元件的壽命?？筛倪M料道上部結(jié)構(gòu),用擋磚將料道與工作池隔開,嚴格控制料道氣氛。(7)減少使用溫度的影響。碳化硅元件的老化速度與使用溫度成正比,使用溫度越高,老化越快,其壽命越短。（8)通過調(diào)整加于硅碳棒元件的電力負荷,降低表面荷密度。如采用較小的負荷和較低的表面負荷密度,窯內(nèi)溫度雖高,也可以保持相當長的壽命?？赏ㄟ^改變硅碳棒元件的安裝支數(shù),或改變元件的規(guī)格,以調(diào)節(jié)發(fā)熱表面的大小來實現(xiàn)。表面負荷密度與爐膛溫度成反比,爐膛溫度越高,允許表面負荷密度越小。超負荷使用會引起碳化硅元件過熱分解導(dǎo)致發(fā)熱部表面脫落,燒損。為確保元件壽命,切忌讓電熱元件在超負荷條件下使用,一般其值控制在6～8W/cm2。(9)硅碳棒電熱元件使用一定時間后,由于電阻值增大,需要提高電壓,用以補償電阻增加的損失,因此需要變壓器有一定的電壓調(diào)節(jié)范圍,對于連續(xù)運行的窯爐和料道,電壓調(diào)整范圍為0.7～2.5V(V是指硅碳棒元件初期使用的電壓).通過增壓調(diào)節(jié),可以延長碳化硅元件的使用壽命。(10)硅碳棒元件的接線方法,可采用并聯(lián),串聯(lián),角型,星型以及其它形式的接線方式。但是并聯(lián)優(yōu)越于串聯(lián),并聯(lián)可以調(diào)節(jié)負荷不平衡的因素,而多支串聯(lián)則加重了不平衡的因素,提高了工作電壓。為了延長硅碳棒元件的壽命,保證安全使用,應(yīng)避免采用多支串聯(lián)。(11)硅碳棒碎片落入玻璃液中會造成氣泡,這是由于碳化硅有強還原作用,會與溶解于玻璃液中的氣體和玻璃組分起化學反應(yīng)。因此殘缺的硅碳棒碎片必須設(shè)法取出,但一般情況下碳化硅棒只會斷裂不會破碎。(12)窯爐氣體內(nèi)含有大量硫、鈉、硼等氧化物,會與硅碳棒起強烈反應(yīng),幾天之內(nèi)就會使整個棒體發(fā)胖而損壞。使用硅碳棒發(fā)熱體時,料道必須與工作池火焰空間完全分隔。一般料道中因揮發(fā)含量低,對其影響甚小。2．供料道部分供料道是玻璃液自窯爐通往成型的通道，玻璃液在流經(jīng)料道的過程中，使玻璃液進一步得到均化并促使其溫度均勻、穩(wěn)定，以保證液流的一致。生產(chǎn)高硼硅玻璃的供料道為了避免硼揮發(fā)，一般采用電調(diào)節(jié)全封閉料道，分段控制，各段溫度能夠單獨控制，互不影響，并通過設(shè)置硅碳棒進行熱補償；同時通過設(shè)置鉬電極以減少玻璃液的橫向、縱向溫差。料道采用密封結(jié)構(gòu)后，可以大大減少易揮發(fā)組分的揮發(fā)，降低料盆端頭處溢流口的表層玻璃液的溢流量。供料道資料圖片3．供料機供料機勻料筒采用齒輪傳動、變頻調(diào)速，視生產(chǎn)情況開啟和停止。供料機上有固定吹氣桿的調(diào)節(jié)裝置。供料機采用壓縮空氣冷卻。成形部件包括：吹氣桿、套筒、料碗、端頭。這些部件均安裝在供料機上，完成玻璃管的成形。吹氣桿和端頭采用耐高溫的鎳基合金制成，套筒和料碗由熱穩(wěn)定性好、耐侵蝕的特殊耐火材料制成。通過變化端頭直徑可生產(chǎn)不同管徑的玻璃管。供料機資料圖片4．拉管設(shè)備玻璃成型分為垂拉和水平拉管，水平來管分為維羅法和丹納法。目前大規(guī)模高硼硅玻璃管生產(chǎn)裝置一般采用水平拉管――維羅法水平拉管，如下圖所示。真空跑道、保溫跑道真空跑道、保溫跑道維羅法是在垂直引下法的基礎(chǔ)上改進而來，首先在成型池漏料孔的中心部位設(shè)置空心的耐火材料管，玻璃液沿管而下，當用壓縮空氣通入管后隨即形成玻璃管，待管下降到一定距離再漸拐彎而成水平狀態(tài)，有拉管機拉伸成制品。該拉管方法由于開始成型階段類似于垂直引下法，生產(chǎn)能力較大，而且成品的壁厚均勻，沒有螺旋線條等缺陷。拉管機采用激光在線測量管徑的方式精確控制玻璃管直徑，管徑不合格的玻璃管將自動剔除。5．切斷成型后的玻璃管根據(jù)工藝要求定長切斷，切斷一般采用機械撞擊和水激相結(jié)合的方式，具體如下圖所示。切斷機示意圖切斷玻璃管時玻璃管的溫度應(yīng)合理控制。6．分配機和梳理機分配機把檢測設(shè)備檢出的廢品挑出來。梳理機起到整理成品玻璃管的作用，同時也起到冷卻玻璃管的作用。五、電熔窯的供電玻璃的熔化、均化和玻璃液溫度的穩(wěn)定是保證正常生產(chǎn)的關(guān)鍵之一，供電是提供熱量的前提，控制供給熱量的前提?？刂乒┙o熱量的多少是保證生產(chǎn)過程中玻璃熔化，均化和玻璃液溫度穩(wěn)定的手段。供電量控制主要是通過控制電流和電壓來實現(xiàn)的，以及延伸出來的功率，這種控制是與溫度緊密相連的。根據(jù)供熱量來調(diào)整電壓或穩(wěn)定電壓，另加隔離作用，所以采用變壓器是一種基本選擇，進而引出了各種類型的變壓器，另外調(diào)壓也可以采用可控硅元件，再加隔離作用引出了可控硅元件+隔離變壓器常用的玻璃電熔的供電控制裝置有下述幾種：1可控硅+隔離變壓器，2可控硅+磁性調(diào)壓器，3感應(yīng)調(diào)壓器+隔離變壓器，4抽頭變壓器，5T型變壓器。由于可控硅+隔離變壓器的價格低廉，性能穩(wěn)定，能耗較低，成為現(xiàn)在玻璃電熔的主要供電方式。1．可控硅+隔離變壓器電熔窯采用可控硅+隔離變壓器的供電方式。其原理圖如下：一一般為單相控制，若用于三相，既可用三個單相變壓器各自獨立調(diào)節(jié)，也可用一個三相可控硅控制系統(tǒng)帶一個三相變壓器。其優(yōu)點是設(shè)備輕便，價格便宜。電熔窯采用單相供電還是三相供電,這兩種供電方式都具有各自的優(yōu)缺點。三相供電能使供電電源三相平衡,但存在雜散電流,這種雜散電流影響耐火材料的使用壽命,并且干擾其它區(qū)域的溫度控制。而單相供電一般不容易做到三相平衡,但可以隔離雜散電流對電窯爐的影響,延長窯爐壽命,穩(wěn)定窯爐工藝。2．恒流控制玻璃的電阻是溫度和成分的函數(shù)，料方確定之后，則玻璃的電阻與溫度成一一對應(yīng)的關(guān)系。而電阻又是電壓和電流的函數(shù)，所以恒定了電流，也就恒定了溫度。并且恒流在可控硅交流調(diào)壓裝置中較易實現(xiàn)，且靈敏度高，穩(wěn)定性好。恒流控制通常是用在熔化部、上升道等處。熔化部采用恒流控制在加料前后電流不發(fā)生變化，采用恒流控制比調(diào)壓器控制穩(wěn)定性高。恒流控制不受加生料的影響。加速生料熔化提高熔化質(zhì)量。3．應(yīng)急電源與停電時的處理方法電熔窯在停電2小時以內(nèi)，能夠完全控制而無需采取其它措施。停電期間電熔窯各部位的溫度均下降。來電后即可將各處電極通電，使各處溫度恢復(fù)正常。停電時間在2～8小時之內(nèi)，就必須放下熔化池的爐門，點燃煤氣噴嘴，用火焰加熱，使原先的冷頂變?yōu)闊犴?，并用備用發(fā)電機對流液洞、上升道、料道和工作池等部位進行電加熱。停電最多不能超過8小時，若超過8小時，電熔窯的某些部位的玻璃液將會凝固。因為火焰加熱只能加熱熔化池表層玻璃液，發(fā)電機所供電能也只能加熱流液洞至工作池的某些區(qū)域，所以存在著一些既不能用火焰加熱、也不能用電加熱的區(qū)域。僅靠鄰近玻璃傳導(dǎo)的熱量是無法阻止這些區(qū)域的玻璃液溫度下降，最終導(dǎo)致凝固的。電熔窯在運行過程中停電超過9小時。可采用以下方法解決。(1)首先從工作池挑料，向熔化池加料，促使整個系統(tǒng)產(chǎn)生工作流，使熔化池上層的熱玻璃液流入流液洞和上升道，將流液洞和上升道內(nèi)的冷玻璃排放出去。(2)打亂原來的電極間配對關(guān)系，使流液洞和上升道這段區(qū)域內(nèi)的每個電極間都可導(dǎo)通，消除了無法進行電加熱的區(qū)域，同時將熔化池下部的起動電極也接上發(fā)電機電源，對熔化池下部進行加熱。流液洞和上升道區(qū)域內(nèi)電極電流逐步升高，恢復(fù)供電后電熔窯也恢復(fù)正常生產(chǎn),用這種方法解決長時間停電問題。停電時備用發(fā)電機給關(guān)鍵部位供電的布置圖如下：六、產(chǎn)品的質(zhì)量要求太陽能高硼硅玻璃管質(zhì)量應(yīng)符合國家標準QB/T2436-99的要求。國家標準（QB/T2436-99）主要指標：（一）材質(zhì):1．玻璃管：3.3硼硅玻璃2．燈工加工：加工部位不允許有黑化條紋。3太陽透射比：太陽照射累計100小時后，其太陽透射比不應(yīng)下降。4耐熱沖擊:230度不準炸裂。（二）性能：1平均線熱膨脹系數(shù)(20-300度)α=(3.3±0.1)×10-6k-12密度(20度)ρ=2.23±0.02g/cm-33太陽投射比(AM1.5mm)τ≥0.894內(nèi)應(yīng)力雙折射光程差≤180mmcm-15耐堿性能:A2級6耐酸性能Na20≤100μgm-2玻璃7耐水性能：1.在98度時耐水性為一級2.在121度時耐水性為二級（三）外觀：1玻璃管上不得有石棉印、鐵銹、泥土和油污。2氣線：寬度小于0.5mm、長度近100mm的氣線不得超過2條，小氣線在10mm×10mm范圍內(nèi)不得超過三條。3節(jié)瘤：玻璃管上大于2.5mm的節(jié)瘤不得超過5個；1mm以下的節(jié)瘤不得密集，即在10mm×10mm范圍內(nèi)不得超過2個。4結(jié)石：玻璃管上不得有大于1.5mm的結(jié)石，1.0~1.5mm的結(jié)石不得超過2個；1mm以下的結(jié)石不得密集，即在10mm×10mm范圍內(nèi)不得超過2個。5不允許有嚴重的直楞線，必要時可封實物標樣。七、生產(chǎn)中常見的質(zhì)量問題及原因分析：1、氣泡及氣線氣泡是玻璃中肉眼可觀察到的氣體形態(tài)，是一直被重視的缺陷之一，它影響了玻璃的透明度和機械強度。氣泡在拉管成型的過程中可能會改變形狀，變成氣線。氣泡的成分通常有以下幾種：O2,N2,CO,CO2,水蒸氣等。根據(jù)產(chǎn)生原因，玻璃制品中的氣泡可分為一次氣泡(配合料殘留氣泡)、二次氣泡、外界空氣氣泡、耐火材料氣泡和金屬鐵引起的氣泡等多種。氣泡形成有以下原因：①一次氣泡(配合料殘留氣泡)在玻璃配合料的熔化過程中，由于各組分一系列的化學反應(yīng)和易揮發(fā)組分的揮發(fā)，釋放出大量氣體。盡管通過澄清作用，可以除去玻璃中的氣泡，但實際上，玻璃澄清完結(jié)后，往往有些氣泡沒有完全逸出，或是由于平衡破壞，使溶解了的氣體又重新析出，殘留在玻璃之中，這種氣泡叫做一次氣泡。配合料中砂子顆粒粗細不均勻，澄清劑用量不足、配合料的氣相單一，或是配合料和碎玻璃投料的溫度太低，熔化和澄清溫度低等，都會產(chǎn)生一次氣泡。若熔制氣氛條件、壓力條件不盡合理，也會形成一次氣泡。此外，玻璃的氧化還原指數(shù)不適宜也可能引起配合料氣泡。產(chǎn)生一次氣泡的主要原因是澄清不良，解決辦法主要是適當提高澄清溫度和適當調(diào)整澄清劑的用量。根據(jù)澄清過程消除氣泡的兩種方式(大氣泡逸出和極小氣泡被溶解吸收)，提高澄清溫度有利于大氣泡的逸出，降低溫度則便于小氣泡的溶解吸收。此外降低窯內(nèi)氣體壓力，降低玻璃與氣體界面上的表面張力也可以促使氣體逸出。在操作上，嚴格遵守正確的熔化制度是防止一次氣泡產(chǎn)生的重要措施。②二次氣泡玻璃液在澄清結(jié)束后同溶解于其中的氣體處于某種平衡狀態(tài)，這時玻璃中不含氣泡，但尚有再發(fā)生氣泡的可能。如有些系統(tǒng)的玻璃液在冷卻過程中，由于外界氣相中某些組分分壓的改變，使溶解氣體不再處于平衡狀態(tài)，則在己經(jīng)澄清的玻璃液內(nèi)又出現(xiàn)氣泡或灰泡。因為這時產(chǎn)生的氣泡很小，而冷卻時玻璃的黏度增大，二次生成的氣泡一經(jīng)形成，排除就非常困難。造成二次氣泡的原因有物理和化學兩種。如果降溫后的玻璃液又一次升溫超過一定限度，原來溶解于玻璃液中的氣體將由于溫度的升高引起溶解度的降低，析出十分細小的、均勻分布的二次氣泡。這種情況屬于物理上的原因?；瘜W上的原因，主要與玻璃的化學組成和使用原料有關(guān)，如玻璃中含有過氧化物或高價態(tài)氧化物，這些氧化物的分解易于產(chǎn)生二次氣泡。二次氣泡的形成與玻璃熔制工藝密切相關(guān)，如果熔制工藝制度控制不當，二次氣泡將是不可避免的。熔制溫度制度的穩(wěn)定與否。直接關(guān)系到玻璃液的質(zhì)量。如果己經(jīng)冷卻的玻璃液，由于熔窯溫度的升高再次被加熱，很容易使溶于玻璃中的殘余氣體形成氣泡。與此相似，當生產(chǎn)中由于碎玻璃的用量增加，窯產(chǎn)量降低，機器停歇，或因加料減少等引起溫度的提高，熔化帶縮短，這時可能形成透明的或帶有乳白膜的小氣泡、灰泡。如果由于原料中含鐵量的降低，或是配合料中引入氧化劑，造成玻璃液透明度的增加，玻璃液溫度提高，這樣也可能出現(xiàn)二次氣泡。因此，為了避免二次氣泡的形成，不但要采用正確的溫度壓力制度，而且還要對玻璃中產(chǎn)生氣泡的特殊條件加以控制。③耐火材料氣泡玻璃液和耐火材料接觸，由于兩者可能發(fā)生交代作用，如SiO2和A12O3溶入玻璃液，將導(dǎo)致平衡的改變，結(jié)果使原有溶入的氣體放出而形成氣泡。另外，耐火材料氣孔中還有很多空氣和吸附的氣體。耐火材料氣泡的氣體組成主要是SO2,CO2，O2和空氣等。為了防止這些氣泡的產(chǎn)生，必須提高耐火材料的質(zhì)量。接近成型部應(yīng)選擇不易與玻璃液反應(yīng)形成氣泡的筑爐材料，以利于提高玻璃液的質(zhì)量。在操作上也應(yīng)當盡可能地穩(wěn)定熔窯的作業(yè)制度，如溫度制度要穩(wěn)定，溫度不要過高，以避免加劇侵蝕耐火材料。玻璃液面穩(wěn)定對減少耐火材料的侵蝕有著重要的意義。④外界空氣氣泡空氣泡的引入原因也較多。加料時，在粉料顆粒間隙中不可避免地將帶人空氣，但這些空氣在熔化時即使形成氣泡，大部分將隨配合料分解出來的氣體或在澄清劑的作用下排出，只有極少量殘留在玻璃液中。在攪拌光學玻璃時，攪拌槳放人玻璃液時，也可帶人空氣泡。至于談到在成型時由于挑料操作的不適當，或是工具質(zhì)量較差也容易帶入空氣泡。然而這些氣泡可以通過謹慎操作來設(shè)法避免。此外，當玻璃液表面遭受急冷時，外層己經(jīng)結(jié)硬而內(nèi)層還將收縮，只要有些小空間存在(本身可能是氣泡)，便會造成類真空條件，氣泡就能迅速長大，此即所謂真空泡。還有，在玻璃電熔過程中，如果電流密度過大，在電極附近也容易產(chǎn)生氧氣泡。外界空氣氣泡的特點是氣泡比較大，一般在2mm以上，并且經(jīng)常出現(xiàn)在制品的固定部位，但分布很不規(guī)則。⑤金屬鐵引起的氣泡在池窯操作中，不可避免地使用鐵件，如窯的構(gòu)件、工具等。有時因操作不慎，偶然落人玻璃液中，逐漸溶解，使玻璃著色，而鐵件中所含的碳與玻璃中的殘余氣體相互作用排出氣體，形成氣泡。這種氣泡周圍常常有一層為氧化鐵所著色而成的褐色玻璃薄膜，有時還出現(xiàn)褐色條紋，或附著有棕色條紋的痕跡，甚至還可能充滿了深色的鐵化合物，它們的顏色甘棕色到深綠色、還有一種特殊情況是氣泡帶有一小塊金屬或其氧化物，在顯微鏡下可以看到棕色到鮮明的西紅柿色的硅酸鐵結(jié)晶體。為了防止這種氣泡的產(chǎn)生，必須仔細地配制料粉，加強熔制前對窯的檢查，成型工具的質(zhì)量，特別是浸人玻璃液內(nèi)的部件質(zhì)量要好，使用方法要得當。2、條紋和節(jié)瘤(玻璃態(tài)夾雜物)條紋和節(jié)瘤是玻璃中的異類玻璃夾雜物，條紋呈線狀、纖維狀，節(jié)瘤呈疙瘩狀。它們屬于一種比較普遍的玻璃不均勻性方面的缺陷。比較明顯的條紋和節(jié)瘤可以用肉眼觀察到，很微細的條紋則需要用儀器才能檢查出來。雖然多數(shù)條紋和節(jié)瘤本身也是透明的，但是由于它們與主體玻璃的化學組成和物理性質(zhì)存在很大差異，不僅嚴重破壞玻璃的光學均勻性，也會使制品的機械強度、耐熱性、化學穩(wěn)定性等有所降低。所以，優(yōu)質(zhì)光學玻璃中不允許條紋和節(jié)瘤存在。普通玻璃制品中，在不影響其使用性能的前提下，允許玻璃存在一定程度的不均勻性。根據(jù)形成原因的不同，條紋和節(jié)瘤可以分成熔制不均勻、窯碹玻璃滴。耐火材料侵蝕和結(jié)石熔化四種。另外還有一種是工作池中玻璃液溫差大，或料滴局部被冷卻。在成型時由于低溫部分玻璃先冷卻，很厚，而高溫部分未冷卻，被吹薄，這種條紋的特征是很粗大。條紋和節(jié)瘤的產(chǎn)生有以下原因：①熔制不均勻引起的條紋和節(jié)瘤熔制制度對于條紋和節(jié)瘤的產(chǎn)生關(guān)系密切。如果玻璃熔體的均化進行得不夠徹底，玻璃體中必將存在不同程度的不均一性。當熔制溫度不穩(wěn)定時，破壞了均化的溫度制度，同時也引起冷凝區(qū)的玻璃液參加液流，導(dǎo)致條紋和節(jié)瘤的出現(xiàn)。窯內(nèi)氣體也是影響條紋的一個因素。眾所周知，玻璃的表面張力受窯內(nèi)氣體影響甚大，同一種玻璃，受還原性氣體作用時的表面張力，要比受氧化性氣體作用時提高20%。當處于平衡的玻璃液面受到還原性的爐氣作用時，熔體表面張力增加，表面撕裂，表面張力比較小的內(nèi)部熔體被推到表面上來，這一過程持續(xù)進行到玻璃熔體全部被還原為止。這種現(xiàn)象說明窯內(nèi)還原性氣體可以促使玻璃液翻動，由此可見窯內(nèi)氣體對玻璃均勻性所產(chǎn)生的影響。對于由氧化還原作用而著色的含硫酸鹽玻璃，窯內(nèi)氣體就可能對它產(chǎn)生著色(棕黃色)條紋。在實際生產(chǎn)中，熔制不均勻引起的條紋和節(jié)瘤往往富含二氧化硅，而且在玻璃中比較分散。一般澄清良好的玻璃，均化也良好，也就是說在一般情況下，在無一次氣泡的玻璃中，由于熔制不均勻而產(chǎn)生的條紋極少。工廠中大量出現(xiàn)的熔制不均而產(chǎn)生的條紋，都伴隨有一次氣泡和熔制不良引起的結(jié)石。②窯碹玻璃滴引起的條紋和節(jié)瘤在玻璃熔制過程中，碹滴滴人或流入玻璃液中，由于其化學組成和主體玻璃不同，也將形成條紋和節(jié)瘤。窯碹和胸墻部位的耐火磚受蝕后形成富含二氧化硅的玻璃液，這種玻璃滴的黏度很大，在玻璃熔體中擴散很慢，往往來不及溶解，從而形成條紋和節(jié)瘤。③耐火材料被侵蝕引起的條紋和節(jié)瘤這種條紋和節(jié)瘤最為常見。耐火材料被玻璃熔體侵蝕后，破壞掉的部分可能以結(jié)晶狀態(tài)落入玻璃體內(nèi)形成結(jié)石，也可能形成玻璃態(tài)物質(zhì)溶解在玻璃體內(nèi)，使玻璃熔體中增加了提高黏度和表面張力的成分，所以形成條紋。沿池壁大磚和坩堝壁處出現(xiàn)的嚴重不均勻性玻璃體，一般形成富氧化鋁質(zhì)條紋。④結(jié)石熔化引起的條紋和節(jié)瘤玻璃體中的結(jié)石在受玻璃熔體的作用時，會逐漸以不同時速度溶解。當結(jié)石具有較大的溶解度且在高溫停留一定時間后，就可以消失。結(jié)石溶解后的玻璃體與主體玻璃仍具有不同的化學組成，從而可以形成節(jié)瘤或條紋。結(jié)石熔化后在它的周圍形成溶液環(huán)，有時這種溶液環(huán)形成包囊狀，若為黏土質(zhì)耐火材料結(jié)石，可以從包囊中引出富含氧化鋁的條紋，拖有長尾巴，結(jié)石本身留在包囊內(nèi)，有時也鉆出包囊外。3、結(jié)石結(jié)石是出現(xiàn)于玻璃中的結(jié)晶夾雜物，也是玻璃主要的缺陷。結(jié)石的存在對于玻璃制品的質(zhì)量影響極為嚴重，它不僅影響外觀，而且在玻璃內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，很容易使制品出現(xiàn)開裂損壞。結(jié)石與它周圍玻璃的熱脹系數(shù)相差愈大，產(chǎn)生的局部應(yīng)力也就愈大，這就大大降低了玻璃制品的機械強度和熱穩(wěn)定性，甚至會使制品自行破裂。特別是結(jié)石的熱脹系數(shù)小于周圍玻璃的熱脹系數(shù)時，在玻璃的交界面上形成張應(yīng)力，常會出現(xiàn)放射性的裂紋。在玻璃制品中，通常不允許有結(jié)石存在，應(yīng)盡量設(shè)法排除它。結(jié)石有以下幾分類：①析晶結(jié)石如果己經(jīng)形成的玻璃在一定溫度下重新從中析出晶體，即成為析晶結(jié)石。這類結(jié)石的產(chǎn)生通常與該部分玻璃的析晶傾向有密切的關(guān)系。析晶結(jié)石的產(chǎn)生往往使玻璃產(chǎn)生迷蒙白點或呈現(xiàn)具有明顯結(jié)晶形態(tài)的產(chǎn)物，尺寸常在微米級到毫米級之間，形狀和色澤是多種多樣的，但是具有一定的幾何形狀為其特征，析晶結(jié)石有單獨分布的，但大多數(shù)是聚集成脈狀、斑點、球體、條帶等，特別容易發(fā)生在兩相界面上，例如在玻璃液的表面上、氣泡上、玻璃液與耐火材料接觸的界面上。為防止析晶產(chǎn)生，首先要設(shè)計合理的玻璃化學組成，使玻璃熔體盡可能地減少析晶傾向，并保證在冷卻和成型條件下對于析晶有足夠的穩(wěn)定性。在操作溫度范圍內(nèi)，不同組成的玻璃液析晶的傾向，同樣可以由它們的晶核形成速率與晶體生長速度曲線來表示。根據(jù)兩者曲線在相應(yīng)溫度范圍內(nèi)的相交關(guān)系便可找出結(jié)晶傾向最大的溫度范圍。為了不讓玻璃在這個溫度范圍內(nèi)析晶，工藝上往往采取迅速冷卻的辦法，不便玻璃有充分時間進行成核和生長。對析晶傾向不大的玻璃成分來說，產(chǎn)生析晶結(jié)石的原因常常是由于控制溫度不當而造成。但也很可能是由于玻璃液成分不均，在局部地方形成了析晶傾向強烈的玻璃。對于析晶傾向較大的玻璃來說，采用快速冷卻來避免析晶當然是更加必要，否則析晶結(jié)石就不可避免會產(chǎn)生。為了消除析晶結(jié)石，工藝上可以采取提高操作溫度，使成型溫度處于液化溫度(析晶上限溫度)之上，或者調(diào)整配方，穩(wěn)定操作制度來達到預(yù)期的目的。不過，從實際生產(chǎn)中觀察，提離玻璃配合料的均勻性，保證熔制的均勻性，也是防止析晶結(jié)石產(chǎn)生的重要措施之一。②配合料結(jié)石如果加料不均勻，局部地方形成料堆，最后將使料堆下沉，熱的玻璃液包住冷的生料，在玻璃中容易產(chǎn)生結(jié)石、氣泡等缺陷。配合料結(jié)石是配合料中沒有熔化的結(jié)晶組分顆粒，也就是未完全熔化的物料殘留物，被帶到玻璃制品中間，也稱為粉料結(jié)石。在大多數(shù)情況下，配合料結(jié)石是石英顆粒，但其它組分如氧化鋁等也可能出現(xiàn)。配合料結(jié)石中石英顆粒常呈白色顆粒狀，其邊緣由于逐漸溶解而變圓，但是由于產(chǎn)生原因不同，也可能形成鱗石英和方石英等析晶結(jié)石。其可能形成的形態(tài)學過程為，殘余石英周圍存在高黏度的玻璃相，在石英顆粒的周圍形成一層含SiO2較高的無色圈，有時顆粒已經(jīng)完全消失，只響下這種玻璃圈。進而由于溫度作用，石英顆粒的邊緣往往會出現(xiàn)它的變體羽狀、骨架狀或樹枝狀鱗石英和方石英或石英與鱗石英的聚合體。方石英和鱗石英的生成，可能是由于石英顆粒周圍含Si02較高的玻璃中發(fā)生析晶所造成，也可能是由于石英顆粒長久地停留在高溫并在R2O的作用下而發(fā)生多晶轉(zhuǎn)變所致。產(chǎn)生配合料結(jié)石的原因很多，例如配合料中混入粗砂、混料不勻、配合料輸送過程中的分料、熔化操作不當而發(fā)生的“跑料”現(xiàn)象，加料溫度過高或加料過于集中而出現(xiàn)熔化分層現(xiàn)象以及熔化溫度偏低等，都會促使配合料結(jié)石的產(chǎn)生。③耐火材料結(jié)石玻璃的熔制必須接觸耐火材料。當耐火材料受到玻璃液侵蝕剝落或者在高溫時同玻璃液發(fā)生交代作用，剝落的碎屑或交代作用形成的新礦物就可能夾雜到玻璃制品中去，形成了耐火材料結(jié)石。另外，窯碹、胸墻耐火材料在高溫下或者飛揚粉料和揮發(fā)的堿性組分作用下，也會受到侵蝕，有時可形成熔溜物落入玻璃液中。如果含有結(jié)晶物質(zhì)的熔溜滴落物夾帶到玻璃制品中，就成為耐火材料結(jié)石的另一種來源。一般地說，耐火材料的氣孔率過高、結(jié)構(gòu)不致密；顯微結(jié)構(gòu)不均勻、砌筑時受到損傷以及砌筑不緊密等，都會造成薄弱環(huán)節(jié)而容易遭受侵蝕。另外如熔化溫度過高、玻璃堿性過強、熔化分層以及玻璃液不適當?shù)膶α饕部赡茉黾幽突鸩牧系那治g。八、全電熔窯的烤窯1電熔窯烤窯要求：（1）耐火材料：耐火材料的熱膨脹性和對溫度的敏感性直接關(guān)系到升溫曲線的制定。（2）窯爐結(jié)構(gòu)：烤窯時，主燃燒器在上部空間加熱燃燒。由于電熔窯的結(jié)構(gòu)特點，要求爐內(nèi)維持較高的正壓，使廢氣從電熔窯上部到電熔窯下部經(jīng)流液洞上升道和料道排出，使這些部位的升溫與電熔窯上部空間同步。流液洞被玻璃液封住后，上升道頂部的小型燃燒器加熱上升道和料道，要求有較高的正壓。（3）燃燒器和燃料:燃燒器應(yīng)便于調(diào)節(jié)，所形成的火焰應(yīng)該短亮，能無焰燃燒更好，能在較高的正壓下正常工作，能使升溫按要求順利進行。燃料要有較高的發(fā)熱值，能穩(wěn)定燃燒。整個烤窯過程中最好都用氣體燃料。2電熔窯的烤窯過程電熔窯的烤窯過程也就是電熔窯升溫過程。要使升溫過程順利進行，升溫曲線必須與窯爐尺寸、結(jié)構(gòu)和所采用的耐火材料相匹配。升溫過程應(yīng)盡可能節(jié)省時間和能量，同時又必須避免升溫過程造成的損害。電熔窯的烤窯分兩個階段。首先是耐火材料的烘干階段，這一階段用煤氣作燃料。為了使窯爐的各個部位都得到烘烤，煙囪擋板應(yīng)合攏，使窯爐系統(tǒng)形成正壓。該階段大約需要持續(xù)兩天。窯爐上部結(jié)構(gòu)的最高溫度應(yīng)控制在200℃左右。在沒有安裝測氧裝置的情況下，控制火焰為天藍色。第二階段是電熔窯的主要加熱階段。對電熔窯主體進行加熱，在遵循烤窯要求的前提下，盡可能按照升溫曲線升溫。電熔窯溫度在1200℃時保溫123電熔窯的烤窯過程遇到的問題和解決辦法（1）料道、上升道等部位升溫緩慢：料道、上升道的一部分熱量來自上部輻射熱，另一部分熱量來自通過上升道、料道的廢氣。由于煙氣都喜歡向上跑，很難按設(shè)想由熔化池進澄清池，通過流液洞、上升道、料道而排出?？梢酝ㄟ^適當增大窯爐火焰空間的窯壓，堵住一些洞口和縫隙，減少廢氣散失。利用文丘里管原理，在料道端部增設(shè)一個2～3m高的臨時煙囪，在煙囪底部由下往上插入一只風管，向上鼓風，以吸帶料道中的氣體，降低料道中的壓力，從而增大窯爐上部空間與料道間的壓差，增加進入料道的廢氣量。流液洞、上升道、料道部位的升溫情況顯著改善。（2）磚縫開裂：升溫過程中，有時溫度上下波動近100℃，900℃以下升溫速率最快可達每小時20℃，如果膨脹螺栓松動跟不上，電熔鋯剛玉磚沒有牢固粘結(jié)，出現(xiàn)磚縫，上部空間也有幾處裂縫，熱裝碎玻璃后出現(xiàn)多處漏料(（3）爐門開裂：如果爐門烤窯時裂開，則爐門用耐火磚臨時壘砌，中間留加料門。砌好后，外面用石棉板加強保溫?？靖G結(jié)束后，逐層小心拆掉。（4）壓縮空氣含水量大、燃燒不連續(xù)：如果霧化壓縮空氣含水量大，使燃燒時斷時續(xù)，也使壓縮空氣中的氧含量偏低。則可拆除一段管路，安裝兩條支路，在每條支路上都安裝油水分離器，兩條支路交替使用。這樣使壓縮空氣中的含水量大大降低。另外，燃燒器噴出的燃料呈斷斷續(xù)續(xù)的，不僅與壓縮空氣中的含水量有關(guān)，也與燃燒和燃燒器的調(diào)節(jié)有關(guān)，請有經(jīng)驗的師傅對燃燒器的一二次霧化用壓縮空氣量進行調(diào)節(jié)。九、電熔窯的操作要求操作人員必須能夠讀取儀表的記錄，并進行控制裝置的調(diào)節(jié)。需要加以監(jiān)控的因素有：功率輸入、玻璃溫度、配合料的均勻加料、冷卻水的溫度、以及電極狀況。如有需要，電熔窯可以實現(xiàn)全自動控制，不用操作人員，只要偶而進行檢查就行了。每周一次核查電極的狀況，必要時加以調(diào)整，一般檢查電熔窯大磚、水冷卻系統(tǒng)、配合料輸送設(shè)備、熱電偶及其它電氣設(shè)備。在采用電熔窯時，務(wù)必采取安全措施。大多數(shù)電熔窯上的接地電壓必須小于90伏。在調(diào)整電極時，通常應(yīng)斷電，若在玻璃液中應(yīng)用金屬質(zhì)的裝置，它們的柄應(yīng)加以絕緣，操作人員應(yīng)戴絕緣手套，并站立在絕緣的操作臺上(例如鋪有石棉水泥板或木板的操作臺)。一項附加的安全措施是：將一柔性銅纜的一端連接于上述金屬質(zhì)裝置，將其另一端連接于建筑物的鋼架。1電熔窯加料嚴格控制料層的厚度。厚料層全電熔窯料層的厚度是一項非常重要的工藝參數(shù)，正常操作的料層厚度在100-200mm。太厚的料層使其深部造成更多的冷配合料，熔融玻璃液面溫度降低，玻璃熔化不好。同由于料層的絕熱作用配合料溫度升高，軟化生料，形成一個半硬殼層，可能伸長到與四周池壁搭接，形成料拱。氣泡聚集在料拱下排不出去，玻璃液面很快下降，造成脫空現(xiàn)象，嚴重時發(fā)生玻璃液流空的事故。為了防止料拱現(xiàn)象和使玻璃中氣泡能順利排出，配合料不能完全覆蓋熔化池表面。配合料覆蓋的面積占液面積的90%，留出10%如果配合料料毯厚度分布不勻，較薄部位會發(fā)紅，熔化放出的氣體在這里聚集，形成緩慢上升而又連續(xù)不斷的"大泡"泡徑可達200-300mm2.電熔窯的控制十、玻璃管成型管狀和棒狀的玻璃制品主要采用拉制方法生產(chǎn)，有人工拉制和機械拉制等方法。人工拉制主要用于小批量拉制玻璃管（或玻璃棒)。大批量的玻璃管或者玻璃棒的生產(chǎn)采用機械拉制方法。機械拉制可分為水平拉制和垂直拉制兩類。其中水平引制法拉制的玻璃管直徑都在2~70mm，具體有丹納法和維羅法兩種方法，主要用于拉制薄壁管狀制品，如安、日光燈管等。垂直拉制法有垂直引上法和垂直引下法，主要用來拉制大規(guī)格、厚壁的玻璃管，如化工管道和農(nóng)業(yè)管道等。1.手工拉制手工拉制法與吹制相似。用一般方法挑料、滾料及吹制。由于拉管用料量大，挑料可分幾次進行。最后把大料滾好后吹成大泡再放入坩堝內(nèi)烘"軟"。與此同時，另一工人用玻璃液在實心鐵桿的端部做一個圓形頂蓋。再將烘"軟"的大泡尾部與鐵桿端部的頂蓋黏合，然后開始拉制。拉制時，需向管內(nèi)吹氣并不停地同步轉(zhuǎn)動兩根鐵管子，以免拉制的玻璃管彎曲變形。拉制玻璃棒時要把玻璃料團做成不帶空腔的整體，拉制時不吹氣。2.水平拉管（1）丹納法丹納法工作過程如下圖所示，玻璃液從池窯的工作部經(jīng)流槽流出，由閘板控制其流量，流出的玻璃液呈帶狀落在耐火材料制成的旋轉(zhuǎn)管上。旋轉(zhuǎn)管上端直徑大，下端小，并以一定的傾斜角裝在機頭上，由中心鋼管連續(xù)送入空氣，旋轉(zhuǎn)管以凈化煤氣加熱。在不停地旋轉(zhuǎn)下，玻璃液從上端流到下端形成管根，管根被拉成玻璃管;經(jīng)石棉輥道引人拉管機中，拉管機的上下兩組環(huán)鏈夾持玻璃管，使之連續(xù)拉出，并按一定長度截斷。丹納法成型示意圖（2）維羅法維羅法是在垂直引下法的基礎(chǔ)上改進來，首先在成型池漏料孔的中心部位設(shè)置空心的耐火材料管，玻璃液沿管而下，當用壓縮空氣通入管后隨即形成玻璃管，待管下到一定距離再漸拐彎而成水平狀態(tài)，由和丹納法一樣的拉管機拉伸成制品。如下圖示，該拉管方法由于開始成型階段類似于垂直引下法，其比丹納法的生產(chǎn)能力要大，且成品壁厚均勻，沒有螺旋形線條等缺陷。維羅法拉管示意圖3.垂直拉管(1)垂直引上法垂直引上法如下圖所示，玻璃液從環(huán)形的槽子磚內(nèi)拉出，吹氣頭連續(xù)吹氣形成玻璃管;"經(jīng)過冷卻器冷卻后送人引上機繼續(xù)切割等后續(xù)工藝。垂直引上法既可以拉制薄壁又可以拉制厚壁玻璃管。在實際應(yīng)用中，多拉制厚壁的玻璃管。由于在拉制過程中玻璃管的質(zhì)量受槽子磚表面質(zhì)量的影響很大，因此，無槽引上法取消了槽子磚，直接在玻璃液面上引出玻璃管，但是生產(chǎn)控制的難度增加。垂直引上法示意圖(2)垂直引下法垂直引下法的成型過程如圖乙38所示。主要成型設(shè)備為料盆、料碗、料筒、吹氣頭和拉管機等。其中吹氣頭是根據(jù)玻璃管的不同規(guī)格選用不同的材質(zhì)和幾何形狀。該方法生產(chǎn)的玻璃管存在圓度和直線度差、棱線無法消除等缺陷，而且產(chǎn)品成本較高、工人勞動強度大。主要用于成型大規(guī)格的玻璃管。垂直引下法示意圖

附錄資料：不需要的可以自行刪除聚合物成型新工藝振動輔助成型原理及特點：原理：動態(tài)注射成型技術(shù)如果在注射成型過程中引入振動，使注射螺桿在振動力的作用下產(chǎn)生軸向脈動，則成型過程料筒及模腔中熔體的壓力將發(fā)生脈動式的變化，改變外加振動力的振動頻率與振幅．熔體壓力的脈動頻率與振幅也會發(fā)生相應(yīng)的變化，熔體進入模腔進行填充壓實的效果也必然會發(fā)生相應(yīng)的變化。通過調(diào)控外加振動力的振動頻率與振幅．可以使注射成型在比較低的加工溫度下進行，或者是可以降低注射壓力和鎖模力，從而減小成型過程所需的能耗，減小制品中的殘余應(yīng)力，提高制品質(zhì)量。分類：在機頭上引入機械振動；機頭引入超聲振動；在擠出全過程引入振動振動力場對擠出過程作用的機理擠出過程中的振動力場作用提高了制品在縱向和橫向上的力學性能，并且使二者趨于均衡這種自增強和均衡作用是聚合物大分子之間排列和堆砌有序程度提高的結(jié)果，也是振動力場對聚合物熔體作用的結(jié)果，可以解釋為是振動力場作用使聚合物熔體大分子在流動過程中發(fā)生平面二維取向作用而產(chǎn)生“擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)”的結(jié)果。在振動塑化擠出過程中，由于螺桿的周向旋轉(zhuǎn)和軸向振動，聚合物熔體受到復(fù)合應(yīng)力作用，在螺槽中不僅受到螺槽周向剪切力作用，而且也受到軸向往復(fù)振動剪切力作用。由于軸向振動作用具有交變特征，因此，與周向剪切作用的復(fù)合作用在空間和時間維度上進行周期性變化，可以把這種復(fù)合作用描述成空間矢向拉伸時也不會解離。在縱向上由于有牽引拉伸作用，取向程度較高，大分子鏈、片晶較多地沿拉伸方向排列，因而其力學性能較高；其他方向上因擬網(wǎng)結(jié)構(gòu)被固化，也出現(xiàn)部分大分子取向，表現(xiàn)為制品的橫向力學性能的提高和縱橫向性能趨于均衡；而在薄膜擠出吹塑時，制品厚度小，由于軸向振動分量作用減弱了縱向流動剪切和拉伸的誘導(dǎo)取向作用，動態(tài)擠出時的薄膜制品的縱向拉伸強度較穩(wěn)態(tài)擠出時有所下降?？傉f：在高分子材料成型加工過程中引入振動，會對高分子材料成型過程產(chǎn)生一系列影響。振動力場能量的引入并不是能量的簡單疊加，而是利用高分子材料成型過程在振動力場作用下表現(xiàn)出來的非線性特性，降低成型過程能耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，是一種新型的低能耗成型方法。特點：振動擠出對塑料制品性能的影響在動態(tài)塑化擠出成型過程中，振動力場被引入塑化和成型的全過程，不僅對物料的輸送、熔融、塑化和熔體輸運過程產(chǎn)生了影響，而且改變了聚合物熔體在制品成型過程中的流動狀態(tài)，并對制品的微觀結(jié)構(gòu)形成歷程和形態(tài)產(chǎn)生了重要的影響。振動塑化過程的脈動剪切作用可以提高聚合物熔體中微觀有序結(jié)構(gòu)的程度與分布，如大分子的取向，這種局部有序性在制品成型的過程中并不會完全松弛，在熔體冷卻過程中對結(jié)晶聚合物的晶體的形成或分子的取向結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，得到在微觀水平上具有更有序的長程結(jié)構(gòu)的聚合物制品。因此，在不添加任何塑料助劑的情況下，振動塑化擠出加工可提高制品的力學性能。另一方面，振動塑化過程具有強烈的脈動剪切和拉伸效果，與穩(wěn)態(tài)加工過程中的單向剪切作用相比，這種作用對于改善復(fù)雜流體中的多相體系之間的混合與分散具有明顯的效果，能有效的促進多相體系中的均質(zhì)、均溫進程，提高多相體系微觀結(jié)構(gòu)的均化程度因此，通過振動塑化擠出加工制備的高分子材料具有優(yōu)化的分散結(jié)構(gòu)和力學性能，這種制備與成型技術(shù)對于制備高分子材料及其制品具有明顯的優(yōu)勢。上述結(jié)果表明，引入振動力場后，在產(chǎn)量相同的條件下，輸送塑化的能耗需求降低，螺桿的長徑比可以相應(yīng)減少，而且在一定的振動參數(shù)范圍內(nèi)，不但能夠保證甚至還能提升制品綜合性能。眾多的實驗研究和生產(chǎn)實踐表明：將振動力場引入聚合物成型加工的全過程可以降低聚合物熔體黏度、降低出口壓力、減少擠出脹大、提高熔融速率、增加分子取向、降低功耗、提高制品力學性能等。在聚合物的加工全過程中引入的振動力場，對聚合物的加工過程產(chǎn)生了深刻影響，表現(xiàn)出許多傳統(tǒng)成型加工過程中沒有的新現(xiàn)象，如加工溫度明顯降低、熔體粘度減小、擠出脹大減小、制品產(chǎn)量和性能提高，以及振動力場的引入能有效促進填充、改性或共混聚合物體系中各組份間的分散、混合和混煉等。在塑料擠出加工中引入振動場，側(cè)重于通過改變擠出加工中的過程參數(shù)(壓力、溫度、功率)來改善擠出特性，使之更有利于塑料的擠出成型加工；同時，振動場的作用也使擠出成型制品質(zhì)量得以提高。而在塑料注射成型中，振動場的引入側(cè)重于改善制品的物理機械性能；當然，振動場的存在對加工的壓力、溫度和熔體的流動性也有一定的影響，總之，在塑料成型加工中應(yīng)用振動技術(shù)通過引入振動場使加工過程發(fā)生了深刻變化。塑料熔體的有效粘彈性由于振動場的作用，宏觀上表現(xiàn)為熔體的粘度減小。流動性增加，擠出壓力或注射壓力降低，流率增大，功耗降低。振動改善了塑料成型加工過程，使成型制品的性能也得到一定程度的提高。氣輔成型的原理、特點、應(yīng)用現(xiàn)狀及前景：氣體輔助注射成型技術(shù)的工藝過程是：先向模具型腔中注入塑料熔體，再向塑料熔體中注入壓縮氣體。輔助氣體的作用，推動塑料熔體充填到模具型腔的各個部分,使塑件最后形成中空斷面而保持完整外形。與普通注射成型相比，這一過程多了一個氣體注射階段，且制品脫模前由氣體而非塑料熔體的注射壓力進行保壓。在成型后的制品中，由氣體形成的中空部分被稱為氣道。由于具有廉價、易得且不與塑料熔體發(fā)生反應(yīng)的優(yōu)點，因此一般所使用的壓縮氣體為氮氣。氣體輔助注射成型的流程以短射制程為例，一般包括以下幾個階段。第一階段：按照一般的注塑成型工藝把一定量的熔融塑膠注射入模穴；第二階段：在熔融塑膠尚未充滿模腔之前，將高壓氮氣射入模穴的中央；第三階段：高壓氣體推動制品中央尚未冷卻的熔融塑膠，一直到模穴末端，最后填滿模腔；第四階段：塑膠件的中空部分繼續(xù)保持高壓，壓力迫使塑料向外緊貼模具，直到冷卻下來；第五階段：塑料制品冷卻定型后，排除制品內(nèi)部的高壓氣體，然后開模取出制品。(1)熔體注射階段：在模具中注射填充量不足的塑料熔料。(2)氣體填充階段：在熔融塑料未完成充滿模腔前，將計量的定量氣體由特殊噴嘴注射入熔體中央部分，形成擴張的氣泡，并推進前面的熔化芯部，從而完成填充模具過程。氣體注射時間、壓力、速度非常重要。(3)冷卻保壓階段：在工作循環(huán)的冷卻階段，氣體將保持較高的壓力，氣體壓力將補償塑料收縮導(dǎo)致的體積損失。達到某種程度時，氣泡將進一步滲透到熔體中，即二次氣體滲透。(4)最終排氣階段：塑料冷卻定型后，將氣體從最終模制件中抽出。根據(jù)具體工藝過程的不同，氣體輔助注射成型可分為標準成型法、副腔成型法、熔體回流法和活動型芯法四種。1、標準成型法標準成型法是先向模具型腔中注入經(jīng)準確計量的塑料熔體，再通過澆口和流道注入壓縮氣體。氣體在型腔中塑料熔體的包圍下沿阻力最小的方向擴散前進，對塑料熔體進行穿透和排空，最后推動塑料熔體充滿整個模具型腔并進行保壓冷卻，待塑料制品冷卻到具有一定剛度和強度后，開模將其頂出。2、副腔成型法副腔成型法是在模具型腔之外設(shè)置一個可與型腔相通的副型腔。首先關(guān)閉副型腔，向型腔中注射塑料熔體，直到型腔充滿并進行保壓。然后開啟副型腔，向型腔內(nèi)注入氣體。由于氣體的穿透，使多余出來的熔體流入副型腔。當氣體穿透到一定程度時，關(guān)閉副型腔，升高氣體壓力以對型腔中的熔體進行保壓補縮),最后開模頂出制品。3、熔體回流法熔體回流法與副腔成型法類似，所不同的是模具沒有副型腔。氣體注入時，多余的熔體不是流入副型腔，而是流回注射機的料筒。4、活動型芯法活動型芯法是在模具型腔中設(shè)置活動型芯。首先使活動型芯位于最長伸出位置，向型腔中注射塑料熔體，直到型腔充滿并進行保壓。然后注入氣體，活動型芯從型腔中逐漸退出以讓出所需的空間。待活動型芯退到最短伸出位置時，升高氣體壓力實現(xiàn)保壓補縮,最后制品脫模。氣體輔助注射成型技術(shù)所需配置的設(shè)備主要包括注射機、氣體壓力控制單元和供氣及回收裝置。氣體輔助注射成型技術(shù)的特點:傳統(tǒng)的注射成型不能將制品的厚壁部分與薄壁部分結(jié)合在一起成型，而且由于制件的殘余應(yīng)力大，易翹曲變形，表面有時還會有縮痕。通常，結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型的缺點是，制件表面的氣穴往往因化學發(fā)泡助劑過分充氣而造成氣泡，而且裝飾應(yīng)用時需要噴涂。氣體輔助注射成型則將結(jié)構(gòu)發(fā)泡成型與傳統(tǒng)的注射成型的優(yōu)點結(jié)合在一起，可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下大幅度降低生產(chǎn)成本，具有良好的經(jīng)濟效益。氣體輔助注射成型技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：●所需注射壓力小。氣體輔助注射成型可以大幅度降低對注射機噸位的要求，使注射機投資成本降低，電力消耗下降，操作成本減少。此外，由于模腔內(nèi)壓力的降低，還可以減少模具損傷，并降低對模具壁厚的要求，從而降低模具成本?！裰破仿N曲變形小。由于注射壓力小，且塑料熔體內(nèi)部的氣體各處等壓，因此型腔內(nèi)壓力分布比傳統(tǒng)注射成型均勻，保壓冷卻過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較小，使制品出模后的翹曲傾向減小?！窨上s痕，提高表面質(zhì)量，降低廢品率。氣體輔助注射成型保壓過程中，塑料的收縮可由氣體的二次穿透予以補償，且氣體的壓力可以使制品外表面貼緊模具型腔，所以制品表面不會出現(xiàn)凹陷。此外，該技術(shù)還可將制品的較厚部分掏空以減小甚至消除縮痕?！窨梢杂糜诔尚捅诤癫町愝^大的制品。由于采用氣體輔助注射成型可以將制品較厚的部分掏空形成氣道從而保證制品的質(zhì)量，因此采用這種方法生產(chǎn)的制品在設(shè)計上的自由度較大，可以將采用傳統(tǒng)注射成型時因厚薄不均必須分為幾個部分單獨成型的制品合并起來，實現(xiàn)一次成型。●可以在不增加制品重量的情況下，通過氣體加強筋改變材料在制品橫截面上的分布，增加制品的截面慣性矩，從而增加制品的剛度和強度，這有利于減輕汽車、飛機、船舶等交通工具上部件的重量?！窨赏ㄟ^氣體的穿透減輕制品重量，節(jié)省原材料用量，并縮短成型周期，提高生產(chǎn)率?！裨摷夹g(shù)可適用于熱塑性塑料、一般工程塑料及其合金以及其他用于注射成型的材料。氣體輔助注射成型技術(shù)的缺點是：需要增加供氣和回收裝置及氣體壓力控制單元，從而增加了設(shè)備投資；對注射機的注射量和注射壓力的精度要求有所提高；制品中接觸氣體的表面與貼緊模壁的表面會產(chǎn)生不同的光澤；制品質(zhì)量對工藝參數(shù)更加敏感，增加了對工藝控制的精度要求。氣體輔助注射成型技術(shù)的應(yīng)用:氣體輔助注射成型技術(shù)可應(yīng)用于各種塑料產(chǎn)品上，如電視機或音箱外殼、汽車塑料產(chǎn)品、家具、浴室、廚具、家庭電器和日常用品、各類型塑膠盒和玩具等。具體而言，主要體現(xiàn)為以下幾大類：●管狀和棒狀零件，如門把手、轉(zhuǎn)椅支座、吊鉤、扶手、導(dǎo)軌、衣架等。這是因為，管狀結(jié)構(gòu)設(shè)計使現(xiàn)存的厚截面適于產(chǎn)生氣體管道，利用氣體的穿透作用形成中空，從而可消除表面成型缺陷，節(jié)省材料并縮短成型周期?！翊笮推桨孱惲慵?，如車門板、復(fù)印機外殼、儀表盤等。利用加強筋作為氣體穿透的氣道，消除了加強筋和零件內(nèi)部殘余應(yīng)力帶來的翹曲變形、熔體堆積處塌陷等表面缺陷，增加了強度/剛度對質(zhì)量的比值，同時可因大幅度降低鎖模力而降低注射機的噸位?！裥螤顝?fù)雜、薄厚不均、采用傳統(tǒng)注射技術(shù)會產(chǎn)生縮痕和污點等缺陷的復(fù)雜零件，如保險杠、家電外殼、汽車車身等。生產(chǎn)這些制品時，通過采用氣體輔助注射技術(shù)并巧妙布置氣道，適當增加加強筋數(shù)目，同時利用氣體均勻施壓來克服可能的缺陷，使零件一次成型，不僅簡化了工藝，還降低了生產(chǎn)成本。隨著氣體輔助注射成型技術(shù)的深入研究和廣泛應(yīng)用，形式各異的新型氣體輔助注射成型技術(shù)也相繼問世，如外部氣輔注射成型、液輔注射成型、水輔注射成型、順序注射與氣輔注射相結(jié)合成型、局部氣體輔助注射、振動氣體輔助注射等。我國氣體輔助注射成型技術(shù)的應(yīng)用起步雖然較晚，但隨著家電、汽車等工業(yè)的快速發(fā)展，對成型塑料制品的要求也在不斷提高，有力地推動了這項技術(shù)的引進、研究和推廣應(yīng)用。氣體輔助注塑成型優(yōu)點在不降低質(zhì)量的前提下用現(xiàn)代注塑機和成型技術(shù)可以縮短生產(chǎn)周期。通過便用氣誶犏切扯射成型的方法，制品質(zhì)量得到提高，而且降低了模具的成本。使用氣體輔助注射成型技術(shù)時，它的優(yōu)點和費用的節(jié)約是非常顯著的。1、減少產(chǎn)品變形：低的注射壓力使內(nèi)應(yīng)力降低，使翹曲變形降到最低；2、減少鎖模壓力：低的注射壓力使合模力降低，可以使用小噸位機臺；3、提高產(chǎn)品精度：低的殘余應(yīng)力同樣提高了尺寸公差和產(chǎn)品的穩(wěn)定性；4、減少塑膠原料：成品的肉厚部分是中空的，減少塑料最多可達40％；5、縮短成型周期：與實心制品相比成型周期縮短，不到發(fā)泡成型一半；6、提高設(shè)計自由：氣體輔助注射成型使結(jié)構(gòu)完整性和設(shè)計自由度提高：7、厚薄一次成型：對一些壁厚差異大的制品通過氣輔技術(shù)可一次成型：8、提高模具壽命：降低模腔內(nèi)壓力，使模具損耗減少，提高工作壽命：9、降低模具成本：減少射入點，氣道取代熱流道從而使模具成本降低；10、消除凹陷縮水：沿筋板和根部氣道增加了剛度，不必考慮縮痕問題。樹脂傳遞模塑成型（RTM）的成型原理、特點、及應(yīng)用前景：RTM的基本原理是將玻璃纖維增強材料鋪放到閉模具的模腔內(nèi)，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型制品。RTM成型技術(shù)的特點：1、可以制造兩面光的制品；2、成型效率高，適合中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)（20000件/年內(nèi)）；3、RTM為閉模操作，不污染環(huán)境；不損害健康；4、增強材料可任意方向鋪放，容易實現(xiàn)按制品受力狀況合理鋪放增強材料；5、原材料及能源消耗少；6、建廠投資少。RTM技術(shù)適用范圍（見課件）很廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。已開發(fā)的產(chǎn)品有：汽車殼體及部件、娛樂車構(gòu)件、螺旋槳、天線罩、機器罩、浴盆、淋浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。RTM成型、手糊成型、噴射成型、SMC成型四者的優(yōu)缺點比較：RTM的基本原理是將玻璃纖維增強材料鋪放到閉模的模腔內(nèi)，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型制品。RTM成型技術(shù)的特點：①可以制造兩面光的制品；②成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)（20000件/年