1、第十四章玻璃的成形,本章主要內(nèi)容： 14.1 概述 14.2 玻璃的性能對成形的作用 14.3 玻璃的成形制度 14.4 玻璃的成形方法,14.1概述,玻璃的成型，是熔融玻璃液轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡螤钪破返倪^程。 成型：玻璃液作機械運動，即在外力作用下，質(zhì)點移動，達到所需形狀，此過程與玻璃液的流變性質(zhì)（粘度、表面張力、彈性等）有關(guān)； 定型：玻璃液與周圍介質(zhì)發(fā)生熱傳遞，由粘性液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭伤軕B(tài)，再轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈怨虘B(tài)，此過程與玻璃液及周圍介質(zhì)的熱物理性質(zhì)（比熱、導(dǎo)熱率、透熱性、熱傳遞系數(shù)等）有關(guān)。,14.2玻璃的性能對成形的作用,14.2.1 黏度對成形的作用 玻璃的黏度隨溫度下降而增大的特性是玻璃制品成

2、形和定形的基礎(chǔ)。 成型溫度范圍的選擇 流變性的大小 快速通過結(jié)晶傾向區(qū)而不析晶 自動調(diào)節(jié)制品的厚薄 可進行局部反復(fù)加工,14.2.2 表面張力對成形的作用 表面張力表示表面的自由能，使表面有盡量縮小的傾向，是溫度和組成的函數(shù)。 使自由的玻璃液滴成為球形。 玻璃纖維、玻璃管的拉制中自然得到圓形； 在爆口和烘口時，使邊緣變圓； 玻璃板收縮，銳角變圓，花紋不清晰等。,14.2.3 彈性對成形的作用 粘滯性：粘度為106Pas以下； 粘彈性：粘度105或106至1015 Pas； 彈性：粘度1015 Pas以上。 對多數(shù)玻璃的成型范圍為102106 Pas ，已經(jīng)達到了彈性發(fā)生作用的的溫度，至少在某些

3、部位已經(jīng)接近這樣的溫度。,14.2.4、比熱、熱導(dǎo)率、熱膨脹、表面輻射強度和透熱性對成形的作用 玻璃成型時的冷卻速度決定于外界的冷卻條件，也和玻璃自身的熱性質(zhì)有關(guān)。 比熱：成型過程中需要放出的熱量； 導(dǎo)熱率：表示單位時間內(nèi)傳熱的量； 透熱性：紅外線與可見光的透過能力； 表面輻射強度：玻璃表面輻射熱量的能力； 熱膨脹：與玻璃中應(yīng)力的產(chǎn)生和制品尺寸公差有關(guān)系。,需要確定的工藝參數(shù)：成型溫度范圍、各工序的溫度及持續(xù)時間、冷卻介質(zhì)或模型的溫度。 合理的成型制度應(yīng)使玻璃在成型各工序的溫度和持續(xù)時間同玻璃液的流變性質(zhì)及表面熱性質(zhì)協(xié)調(diào)一致。 玻璃液的粘度-時間或溫度-時間曲線是確定成型制度的主要依據(jù)。,14

4、.3 玻璃的成形制度,14.3.1 玻璃成形過程中的熱傳遞模型成型 玻璃及模型的溫度變化：與模型接觸的玻璃表面溫度下降很大，內(nèi)部溫度仍較高；而與玻璃接觸的模型內(nèi)表面溫度升高較小。 分析熱傳遞過程 熱傳遞是冷卻 重?zé)岱磸?fù)進行。 熱阻 玻璃的熱阻 玻璃與模型臨界層熱阻 模型熱阻 模型與空氣臨界層熱阻,14.3.2 玻璃冷卻速度的計算 玻璃液在成型過程中的冷卻速度受下列因素的影響：玻璃制品的質(zhì)量m和表面積S，玻璃的比熱Cp，成型開始溫度T1和成型終了溫度T2，玻璃表面輻射強度（用輻射系數(shù)C表征 ），玻璃的透熱性（用在可見光譜紅外區(qū)光能吸收系數(shù)K來表征）以及所接觸冷卻介質(zhì)（空氣或模型）的溫度。,對微量

5、玻璃，空氣中的冷卻速度為： 其中：S玻璃制品的表面積； Cp玻璃的比熱； T玻璃的溫度； C玻璃的表面輻射系數(shù)； 玻璃所接觸的冷卻介質(zhì)的溫度。,玻璃質(zhì)量m的冷卻時間t為： 其中：m玻璃質(zhì)量； T1玻璃制品成型開始溫度； T2玻璃制品成型終了溫度； K計算系數(shù)，,玻璃表層和內(nèi)部冷卻到同一溫度的時間差為：,玻璃成型中，表面和內(nèi)部的溫差和厚度的平方成正比，即： 其中：Tcp制品中部的溫度； Td制品外表面的溫度； d制品表面至中部的距離； B溫度分布常數(shù)，主要決定于玻璃的著色性質(zhì)與著色程度、玻璃的輻射系數(shù)和透熱性。,推導(dǎo)： 其中,根據(jù)式14-3和式14-9計算制品成型過程中冷卻所需要的時間，繪制出玻

6、璃的溫度-時間曲線（圖14-7） ，即玻璃的冷卻曲線；結(jié)合黏度-溫度曲線，進一步繪制出玻璃的黏度-時間曲線（圖14-2），即玻璃的硬化曲線，從而制定出相應(yīng)的成形制度。,14.3.3 成型制度的確定 工藝參數(shù)：成型溫度范圍、各工序的持續(xù)時間、冷卻介質(zhì)或模型的溫度。 成型溫度范圍 即工作粘度范圍，是以玻璃液應(yīng)具有完整成型的流動性，在外力作用下易于成型，有一定冷卻硬化速度與不產(chǎn)生析晶和缺陷等考慮的。一般選擇粘度-溫度曲線的彎曲處。102106帕秒。,成型各階段的持續(xù)時間 根據(jù)玻璃液粘度-時間曲線來確定。 模型的溫度制度 成型前，模型應(yīng)加熱到適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟龋?成型中，模型從玻璃中吸取的熱量應(yīng)等于散失到

7、冷卻介質(zhì)中的熱量，以維持穩(wěn)定的操作制度。,14.4 玻璃的成形方法,14.4.1 人工成形 1、人工吹制 主要工具：吹管、襯碳模 主要工序：挑料、吹小泡、吹制、加工 因產(chǎn)量低，勞動強度大，目前僅用于吹制少量工藝美術(shù)品、高級器皿等制品。,2、自由成形 不用模型，僅用一些特制的工具將玻璃液直接制成制品，主要用于藝術(shù)制品的生產(chǎn)。 3、人工拉制 主要用于拉制玻璃管或玻璃棒； 主要工序：挑料、滾料、料泡、拉管。 4、人工壓制 主要工序：挑料、剪料、壓制、脫模 成形部件：模型、沖頭、模環(huán),14.4.2 機械成形 1、機械成形的供料 液流供料：利用池窯中玻璃液本身的流動性進行連續(xù)供料。如平板玻璃池窯的通路。

8、 真空吸料：在真空作用下將玻璃液吸出池窯進行供料。 吸料頭吸料和雛形模吸料 滴料供料：玻璃液流出，達到所要求的成型溫度，由供料機制成一定重量和形狀料滴送入成型機的模型中。,2、壓制法 成形部件：模型、沖頭、模環(huán) 供料：滴料供料機 成形：自動壓制成形 特點： 工藝簡便，生產(chǎn)能力高，能壓出外面帶花紋的制品且比較精確； 制品內(nèi)腔形狀應(yīng)容許沖頭從中取出； 不能生產(chǎn)薄壁和內(nèi)腔較長的制品； 制品表面不光滑。,3、吹制法 壓-吹法 特點：先用壓制的方法制成制品的口部和雛形，再移入成型模中吹成制品。 主要成形部件：口模、雛形模、成形模 、沖頭 供料方式：滴料供料 應(yīng)用：廣口瓶、小口瓶等空心制品。,吹-吹法 特

9、點：先在帶有口模的雛形模中制成口部和吹成雛形，再將雛形移入成型模中吹成制品。 應(yīng)用：小口瓶。 供料方式：滴料供料、真空吸料 主要成形方法：翻轉(zhuǎn)雛形法、真空吸料法 主要工序：落料補氣、倒吹氣、反轉(zhuǎn)入成型模、吹制 主要成形部件：雛形模、成形模、撲氣頭、頂芯子,林取10型制瓶機成形過程示意圖 1-接受料滴 2-真空吸口及補氣 3-倒吹氣 4-雛形模翻轉(zhuǎn) 5-雛形模微開進行更熱 6-移入成形模 7- 料泡在成形模中 8-吹氣成形 9-成品鉗出,4、拉制法 主要用于生產(chǎn)玻璃管、棒、平板玻璃、玻璃纖維等。 玻璃管的拉制 水平拉制：丹納法和維羅法 垂直拉制：垂直引上和垂直引下,丹納拉管法示意圖,平板玻璃的拉制 垂直拉制 有槽