瓶罐玻璃的成形设备讲义

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,瓶罐玻璃的成形设备,主讲：郭宏伟,陕西科技大学 材料科学与工程学院,1,内容提要,1 行列式制瓶机概述,2 行列式制瓶机的一般操作,3 QD6型行列式制瓶机,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,5 无合缝线制品（灯泡）的生产,6 玻璃的冷加工,2,成形机的种类、使用情况及其发展,成形机的种类很多，例如欧文斯制瓶机、自动压吹机、林取机、罗兰特制瓶机、吹泡机、吹胆机、吹杯机、压杯机、行列式制瓶机、海叶式制瓶机以及拉管机、平板玻璃垂直引上机、浮法玻璃生产设备、制球机等。日用玻璃工厂使用的成形机主要有各种制瓶机、压杯机、吹杯机等。,欧文斯制瓶机于1905年问世，是最早的自动成形机。该机生产的玻璃制品质量高，但生产率低，不适合普通玻璃瓶的高速生产。目前只有很少的高质量的玻璃制品还由这类成形机生产,(青岛崂山玻璃厂)。,1行列式制瓶机概述,3,1923年随着滴料式供料机的出现，用此法供料的各种成形机相继问世。如自动压吹机、林取机、罗兰特制瓶机以及吹泡机、吹胆机、吹杯机等。这种类型成形机为了连续装料，模子随工作台一起转动，因此称为转台式成形机。,林取机是我国较早使用的自动成形机。它是气动的，采用吹吹法生产小口瓶。我国仿林取机自制了气动六模制瓶机（相当于林取10型机）。目前我国还有少数小型玻璃厂使用这种成形机，但终将被行列式制瓶机取代。,罗兰特S10型制瓶机于1968 年首先由西德试制成功，是较先进的转台式制瓶机。它完全是机械传动，适合用吹吹法生产小口瓶。我国首先从比利时引进了这种类型的制瓶机，然后仿制出DG,111,型、BLZ,10,型等几种机型。现在国内有十几台这种类型的制瓶机在运转。,1行列式制瓶机概述,4,行列式制瓶机（以下简称行列机）于1925年问世，国外称为I.S. 制瓶机。它具有以下特点：,（1）行列机是由完全相同的机组组成。每一个机组都有自己的定时控制机构，可以单独启动和停车，不会影响其他机组。这不仅便于更换模具和维修机器，而且当玻璃熔窑出料量减少时，可以减少运转的组数进行生产。,（2）模具不转动，为了连续装料，每个机组都有自己的接料系统或者共用一个分料器。,（3）生产范围广，可以用吹吹法生产小口瓶，也可以用压吹法生产大口瓶。各机组还可以分别成形不同形状和尺寸的产品（制品的质量和机速应完全一致，料形相近）。,1行列式制瓶机概述,5,（4）使成形的瓶罐获得良好的玻璃分布，尤其是用压吹法生产的各种瓶罐，壁厚均匀，可以实现玻璃瓶罐的轻量化。,（5）行列机的主要操作机构不转动，机器动作平稳，操作条件良好。,由于行列机具有以上特点，所以得到了世界各国的广泛应用，成为制瓶机的主流。,1行列式制瓶机概述,6,1行列式制瓶机概述,照片来自育才玻璃厂,7,先进的IS 型行列机是八组三滴料制瓶机。此机的各机构与EF 型八组机相似，但也作些改革，其中最主要的改革是平行开关模机构和强制对流冷却。,1行列式制瓶机概述,8,现在广泛使用的模子开关机构都是铰链式的，随着制瓶机向多滴方向发展，模腔增至三个（三滴料），模子夹钳需相应延长，夹钳动作便不稳定，模子有时关不严。再者模子夹钳加长后，在保证模子具有必须的开度下，就需要有更大的扇形面积，这就必须增加机组的宽度。,1行列式制瓶机概述,9,此外，由于最外一对半模开和闭的位置距离很远，但冷却风嘴则是固定不动的，这便难于使各模冷却均匀。IS型行列机取消了传统的固定风嘴，模子夹钳本身就是气室，冷却空气从夹钳内壁上的风孔喷出，环绕模子外廓流动，对模子实行强制冷却。这一重大改革不仅加速了模子的冷却速度，而且节约了冷却风的用量。所以虽然EF型行列机的生产速度比IS型六组机差不多快一倍，但冷却风用量却基本相同。,1行列式制瓶机概述,10,此外，IS型行列机使用了电子计算机定时控制、自动相位调整的电气同步传动系统，以及带冷却的真空模底。在口钳翻转机构、钳移器、扑气头、吹气头等机构中均使用了稳定的液压缓冲装置。在1976年左右，西德海叶玻璃厂试制成功了一种新型的海叶式制瓶机。,它生产的瓶罐壁厚可减小到1mm，是生产轻量瓶的理想机器。,1行列式制瓶机概述,11,海叶式制瓶机的技术特征如下：,（1）采用转台式，使料滴直接落入初型模中。,（2）小口瓶和大口瓶都采用压-吹法成形。,（3）适应性强，可以生产重量级的、轻量级的和超轻量级的瓶罐。,（4）使用一个初型模和两个成型模，单腔产量高，这一点是其他任何制瓶机都无法比拟的。,（5）初形在转移过程中重热时间充足，并能进行调节。,（6）初形从初型模向成型模转移不需要翻转。,1行列式制瓶机概述,12,（7）玻璃与成型模接触时间和与初型模接触时间有合适的比例。,（8）瓶罐在整个成形过程中一直由口模夹持。,（9）均匀地冷却所有模具。,（10）采用了小型电子计算机控制，可以先把经验丰富的工程技术人员在一台制瓶机上试验出的最佳作业程序数据记录在磁带上，然后在其他台制瓶机上准确的重现。这就大大精简了调节工作，并保证产品质量稳定。,1行列式制瓶机概述,13,2 行列式制瓶机的一般操作,行列式制瓶机成型原理是利用在高温下玻璃液的粘度与表面张力随温度变化这一特性，通过机械作用和压缩空气的压力(有时还有真空作用)，完成,制瓶口 初型 成型,三个步骤，制成玻璃瓶罐。,14,既是机械生产过程，又是热工过程。,玻璃料性需短性料，含CaO高。国外11%，国内910%。,对小口瓶、大口瓶，瓶口要密封，瓶口很重要。,3 QD6型行列式制瓶机,15,工艺操作过程:QD6型行列机是气动、单滴、六组玻璃瓶罐自动成形机。其工艺操作过程如下。,吹-吹法制小口瓶,(1)装料,(导料机构和漏斗机构P195),料滴经接料机构接料勺、流料槽、转向槽、漏斗至初型模内。,初型模倒立,且上口大,漏斗已落到初型模上,为防止料流入压吹机构,芯子已插入口模。,应调整料滴形状与初型模内腔形状相适应，以便料滴顺利落到初型模内。,3 QD6型行列式制瓶机,16,17,（2）扑气（扑气机构,顶芯子机构和冲头机构P200）,料滴落到初型模后，扑气头立即落下，扣到漏斗上进行扑气。使料滴压入充满口模，形成瓶口外表面（螺纹口、王冠口），芯子形成瓶口内表面和倒吹气气穴。气穴应处于瓶口中央且十分对称，否则瓶壁厚不均。 扑气应在装料一完成后立即进行。,料滴越大，扑气时间越长。过短瓶口不足，过长瓶口处过冷，易出现炸口，且初形下部过冷，呈现皱纹或造成瓶中部断腰严重。,可采用瓶口抽真空辅助。如QD6A，QS6-14机。,3 QD6型行列式制瓶机,18,(3)倒吹气,扑气完成芯子立即由口模退出，料泡头部内孔表面重热（瓶口气穴重热）。有利于将料坯倒吹成匀称的初形，芯子退出给倒吹的压缩空气让出通路。同时扑气头迅速离开，漏斗返回原位，接着扑气头迅速返回压在初形模上做初形模底。倒吹气开始，压缩空气由下方压吹机构通过芯子和套筒间隙吹入气穴，料坯吹成初形。倒吹气停止后，初形模打开。,3 QD6型行列式制瓶机,19,倒吹气应在扑气头封底后尽早进行，可使瓶身皱纹减少。,适当延长倒吹气时间可达较高机速。这是由于成形中玻璃在成型模内散热量占总散热量的大半部分，成型模工作时间比初型模要长，形成初型模等待成型模的情况，初型模利用率不高。延长倒吹气时间，成型模内需散失的热在初型模内先散失一些，就可提高利用率，提高机速。但有一限度。,3 QD6型行列式制瓶机,20,(4) 翻转(模具夹具及模具开关机构,口钳机构P205),初型模打开后，初型被口钳翻转机构在垂直平面内，由初形模翻转180至成型模，由倒立成正立。成型模关闭将初形放在成型模中，口钳又返回初型模下方，后初型模合拢，芯子上，开始初型模下一周期。,初形翻转速度不良会直接造成玻璃在初型中分布不对称。速度过慢，在前90翻转中初形因重力作用变形太大；速度过快，玻璃料涌向初形底部，且因离心力作用偏向一侧。这样的初形使成形后的瓶子偏底，厚底，瓶壁厚不均。,3 QD6型行列式制瓶机,21,(5) 重热与延伸,指倒吹气、制初形后至正吹气开始之前的时间间隔。,玻璃导热性能远低于金属，初型模与玻璃接触后，造成表面层与内部温差，倒吹后整个初形除瓶口与口模接触（正吹前也有重热）其余部分仅与空气接触，由于空气靠辐射和对流导热，初形的散热大大低于在模具中的散热。内层较高温度处的热量使玻璃表层温度又重新升高。该现象称为重热。,3 QD6型行列式制瓶机,22,实际检测得知，表层1mm以外有重热，以内则无。,重热有助于玻璃在成型模中的均匀分布，消除表面皱纹。（翻转过程中，初型模一侧会造成初形下沉，成型模一侧会造成初形伸长、变长）。在成型模内由于重热及重力作用，初形会延伸，因而设计初型模腔时应考虑初形的延伸量。,3 QD6型行列式制瓶机,23,(6) 正吹气及初冷(正吹气机构P212),初形重热后，正吹气头立即落下扣到成型模上进行正吹气成形。有些行列机由模底抽真空完成，或抽真空辅助与正吹气共同完成。,成形过程中玻璃与成型模接触而散失较多的热量，因而成型模的冷却风足够有利于机速提高。,3 QD6型行列式制瓶机,24,正吹气压力应与瓶子重量与形状相适应。成形大瓶子时，正吹气压力应小些。由于大瓶子需要与成型模足够长的热交换时间。过分冷却易造成炸瓶。正吹气时间是整个制瓶周期内各步骤中最长的，这是为瓶罐成形后能固形。,正吹气头上还可装内冷却管，使瓶子成形中形成的热气流可以吹去，带走热量有利于机速提高。,3 QD6型行列式制瓶机,25,(7) 钳瓶（钳瓶机构P214）,瓶罐固形后，成型模打开，钳移器驱动钳瓶夹具钳瓶，将瓶子移至冷却风板上冷却。,(8) 瓶罐再冷与拨瓶（其它机构联动）,瓶罐在冷却风板上再冷却，进一步硬化后，由拨瓶机构拨至输瓶机构输送。,3 QD6型行列式制瓶机,26,3 QD6型行列式制瓶机,行列机大口瓶压-吹成形,(1)装料,装料前冲头插入口模内处于“装料位置”，以保证在压制前料液不进入口模，并使料滴顶部保持在封底线以下。,27,(2)冲压,装料后，漏斗立即复位，扑气头（闷头）做封底迅速落至初型模上，冲头随即开始压制冲程，玻璃把口模，冲头、初型模形成的空间形状充满，当冲头处于压满位置（比压制位置低一点）时，冲头压制冲程完成，初形与瓶口形成。,冲压应尽早进行，且压制用空气压力也尽可能小些，以避免瓶口冷裂。,3 QD6型行列式制瓶机,28,(3) “初形”吹胀,冲头完成，冲头降至翻转位置，此时再用压缩空气将压制的初形吹胀一下，以防止初形的塌陷变形，这在扑气头移开，成型模打开时进行。,以后的步骤与吹-吹法相同。,(4)翻转;(5)重热延伸;,(6)正吹气;(7)初冷，拨瓶。,3 QD6型行列式制瓶机,29,(1)分类,瓶罐缺陷类型繁杂，其出现的频率与所用检验设备及其运行情况有较大关系，但各种缺陷还是有一个大致比例。,缺陷分类方法：,A、按产生缺陷的工序分：,玻璃缺陷：结石、条纹、气泡、析晶及应力缺陷,成型缺陷,退火缺陷,运输包装缺陷。,可归口管理，便于及时采取纠正措施，但就某一特定缺陷究竟是哪一工序造成，则需费时间和精力研究才能确定。,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,30,B、按缺陷对瓶罐使用的影响分类,有害缺陷,重要缺陷,次要缺陷,造成人身危险，使灌装线损坏,瓶子不能使用，有损瓶子功用,达不到全面质量要求，但无损瓶子功能,小口瓶,瓶体内有玻璃丝，瓶口内径变小,局部壁厚、形状、高度直径不合规定;,裂纹,瓶子不干净;玻璃体有条纹;玻璃有气泡;,装运中有磨碰损伤,大口瓶,毛刺；玻璃碎渣；瓶口破损；,瓶底歪斜,裂纹;形状高度直径不合格;,瓶口瓶盖不配合,瓶子不干净,玻璃条纹,小气泡,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,31,C、按缺陷的特点分类,集中缺陷：,结石、气泡、节瘤、玻璃颗粒等。,尺寸缺陷：,尺寸形状、厚度缺陷。,畸变缺陷：,厚度分布、光学性质、表面轮廓。,表面缺陷：,裂纹、皱纹、划痕等。,物理缺陷：,内应力、热稳定性、耐压强度等。与自动检验设备直接相连。,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,32,分析各类缺陷比例：,玻璃缺陷 4%,成型缺陷 74%（其中瓶口24%，瓶颈、肩11%，瓶身28%，瓶底11%）,尺寸公差缺陷 8%,退火包装缺陷 14%,可见成形中缺陷是大量的。,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,33,(2)成形缺陷 五大类,玻璃分布缺陷：,瓶子外廓形状准确，但各部位厚度不均匀、不适当。某部位该充满而未充满的，或称瓶口不足，薄厚不恰当；,变形缺陷：,瓶厚分布虽匀，但瓶子成形后发生塌陷、弯曲、鼓凸、凹陷等形变，或因模具配合不当，使左右半模错位造成畸变。,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,34,裂纹:,细小裂纹小，但可用肉眼观察到；大裂纹甚至已张开裂口；还有一种在成形初期裂开，重热后又重熔合，称“干裂”或裂痕。,合缝线粗，毛刺，飞翅:,合缝线超过一定限度。严重时形成飞翅毛刺。飞翅是沿模缝流出的玻璃薄片，毛刺发生在横竖合缝线交界处的尖刺。,表面缺陷:,外表面波纹、皱纹以及铁锈、油污粘污,瓶内表面粘连玻璃丝、渣等。,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,35,(3)成形缺陷一般原因,料温原因：,过高过低或不稳不均匀，料道对料温调节不好，料温波动或同一料滴上各点温度差异过大都导致缺陷。, 模具：,材质不良，设计不当。,机械：,本身结构精度、安装和维修质量。操作的影响。,还与玻璃特性、料温、冷却风温度、风量、风压等有关。,4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷,36,由,IS,机、林取机、,S-10,等成形机制瓶，其壁厚一般为,2,3mm,以上，且壁厚不均，瓶身上有合缝线。如容器突然装开水，内外层玻璃温差过大，会爆裂。用于装灌温度不十分高的液体，如酒、果汁等。,盛放高温液体的玻璃容器，如热水瓶、烧杯、烧瓶等及灯泡泡壳，要求壁厚要薄（均小于,2mm,）,且壁厚均匀，不允许有模缝线，制品表面光滑。在,IS,机、林取机、,S-10,很难得到。,5 无合缝线制品的生产,37,1M830工艺,结构与SJ694不一样，初形像带式吹泡机。机械有16、18、24组吹头。,从日本NEG、TOSHIBA公司引进。,上海、天津、重庆引进H18型（做冷水杯），沈阳灯泡厂引进H24型（吹制泡壳）。现国内可制造H18、 H24型。,5 无合缝线制品的生产,38,5 无合缝线制品的生产,其工艺流程由图可知：,料滴被剪下后，经过导料槽，料滴的轴线转过90，这样料滴两端的剪刀疤在压头的两侧。,料滴被挡臂挡在压头上后，压头向上移动，直至与吸头共同压制成一个饼状的玻璃块。,39,此时吸头抽真空，玻璃料饼由吸头吸住。吸头转过一定角度，然后将料饼放在工作台上。,料饼由于自重中部自然下凹形成气穴，一段时间后吹头落下，料饼的外圈被压在吹头和工作台之间，此时吹头吹小气，料饼被吹成小泡，同时工作台和吹头一起绕其轴线旋转。,5 无合缝线制品的生产,40,小料泡被第一次吹气后变大，并依自重而延伸。实际上此段时间料泡在半开的成型模中进行着重热。,当料泡的粗细、长短与成型模相差不多时，成型模（敷模）关闭，（此时料泡还在不停转动）。当第二次吹长气时，则吹制成形。,5 无合缝线制品的生产,41,成形后，成型模打开，口环仍继续转动，以使制品冷却均匀，当其停止转动时，盘形刀楔进口环与料帽之间，使料帽与制品分离。制品被挡块挡到斜槽中至传送系统。而料帽被拨至废料池中。,5 无合缝线制品的生产,42,有相当数量的玻璃制品须经冷加工降低其表面粗糙度，提高透明度和制品强度才有使用价值。,在冷加工中可磨削掉制品部分缺陷，提高制品外观质量。装饰品提高其艺术效果。,玻璃冷加工通过研磨和抛光工艺过程进行。,6 玻璃的冷加工,43,日用玻璃,照片来自户县大王玻璃厂,44,照片来自户县大王玻璃厂,日用玻璃,45,（1）研磨作用 改变受磨部分制品的外形，将粗糙不平或成形时余留的不需要部分磨去。,粗颗粒磨料中颗粒磨料细颗粒磨料，磨至表面成细致均匀的毛面玻璃。,粗颗粒磨料带有棱角，它对玻璃表面有较大的作用力，可增加对表面的磨削量，将表面各种凹凸和裂纹磨削到一定的平整度。得到的表面均是一毛面，对光线不透射，有利于抛光。,6 玻璃的冷加工,46,影响研磨的主要因素:,a.磨料粒度,对研磨质量与磨削量有很大影响，磨削量随粒度增大而增加，研磨初期用较粗粒度可提高研磨效率。后再逐级用细颗粒磨料进行研磨。,磨料颗粒度可分为：粒状（152300,m）、粉状（15150,m）和细粉状（3.528,m）三类。,b.磨料浓度,研磨效率（玻璃的磨除量）随着磨料浓度的增加而提高，但提高到一定程度后，再增加浓度，对研磨效率的提高并不明显，甚而呈现出降低的趋势。,6 玻璃的冷加工,47,c.磨料硬度,磨料硬度大，研磨效率就高，碳化硅的硬度为9.39.75（莫氏），其研磨效率比值为2.54.5；石英砂的硬度为7，研磨效率比值为1。但硬度大的磨料造成研磨表面的凹陷深度较大，常易损伤玻璃表面或刻痕过深，会增加研磨与抛光时间。,d.磨盘转速,影响玻璃的磨除量，两者几乎成线形关系。磨盘转速快，将磨料往外甩的就多，离开磨盘中心越远处离心的转速就越大，玻璃与磨料的摩擦机会就增多，使玻璃的磨削量增加。但过快，将会适得其反。同时还会对玻璃造成很大的内应力，导致玻璃破裂。,6 玻璃的冷加工,48,f.负载压力,压力负载的增加，磨料接触玻璃表面的磨削力就增加，研磨效率也随之提高。但过高将会减少玻璃与磨料的摩擦作用，从而造成研磨效率降低，甚至影响磨盘的转速。,g. 磨盘材料,硬度大的磨盘材料能提高研磨效率，如以铸铁材料的研磨效率为1，有色金属则为0.9，塑料仅为0.2。,6 玻璃的冷加工,49,（2）抛光,研磨后玻璃表面总会留下几个微米的凹陷层，抛光就是除掉凹陷层，使散光和不透明的玻璃变得光洁、透明。抛光中磨削量很少，但耗用时间大大超过研磨时间。,抛光材料:,氧化铁（红粉）、氧化铈、氧化铬、氧化钛、氧化钍,等。,6 玻璃的冷加工,50,影响抛光的因素有：,a.抛光材料,不同的抛光材料其抛光能力有很大区别，同一抛光材料当增加抛光剂用量时，可提高抛光效率，但过多地增加抛光剂给料量不仅不会提高抛光效率，反而会导致抛光效率降低和成本增加。,b.温度,抛光效率随玻璃表面温度的升高而增加，而周围空间温度的变化又影响到玻璃的表面温度，特别是在气温低、缺少保温措施的情况下，玻璃表面温度较低，抛光效率就不高。,6 玻璃的冷加工,51,6 玻璃的冷加工,52,53,c.抛光盘转速和负载压力,抛光盘转速和负载压力与抛光效率的提高存在着线性关系，转速和负载压力增大，抛光材料接触玻璃的机会就增加，玻璃的表面温度就提高，反应加剧，促使抛光效率提高。反之抛光效率降低。,d.抛光盘材料,一般抛光盘都用毛毡制作，也有用呢绒或尼龙制作的。粗毛毡或半粗毛毡的抛光效率较高，细毛毡和尼龙的抛光效率较低。尼龙使用寿命虽较长，但效率不如毛毡，故当前也有尝试将毛毡与尼龙做成复合材料使用的，效果颇佳，是今后发展的趋势。,6 玻璃的冷加工,54,传统的研磨与抛光大都用于平板玻璃、器皿玻璃、显像管玻屏或一般无特殊要求的工业玻璃中。当制品有特殊的冷加工要求时，例如需将制品加工成柱面、抛物面或双曲面时，这时就必须对磨盘的加工行进方向、顶针的压力、磨盘的造型等进行重新设计与计算，并需制作特殊的夹具方能保证制品质量。,6 玻璃的冷加工,55,作 业,1、说明重热对瓶罐成形的意义。,2、简试玻璃瓶罐的小口瓶成型工艺过程。,3、简试生产大口瓶的成型工艺过程。,4、影响研磨的主要因素有哪些？,56,The end!Good luck,57,