玻璃课件(精品)

書式設定,書式設定,第,2,第,3,第,4,第,5,*,玻 璃,机电工程系,魏周铎,一、玻璃,1,、原料：,纯碱、石灰石和石英,2,、主要设备：,玻璃窑,3,、生产过程：,原料粉碎，玻璃窑中强热，成型冷却,4,、反应原理：,复杂的物理、化学变化，主要反应,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,玻璃,SiO2,、,Na2SiO3,、,CaSiO3,（,Na,2,OCaO6SiO,2,）,6,、主要性能：,玻璃态物质，没有固定的熔点，在一定温度范围内逐渐软化，化学性质稳定，但易被,HF,酸腐蚀。,5,、主要成分：,二、玻璃的基本特性,1,、强度,玻璃的强度取决于其化学组成、杂质含量及分布、制品的形状、表面状态和性质、加工方法等。,玻璃是一种脆性材料,，其强度一般用抗压，抗张强度等来表示。玻璃的抗张强度较低，由于玻璃的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的。玻璃的抗压强度约为抗张强度的,14,15,倍。,2,、硬度,玻璃的,硬度较大,，硬度仅次子金刚石、炭化硅等材料，它比一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割；可根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、研磨和切割等,。,3,、光学性,玻璃是一种高度透明的物质，具有一定的光学常数、光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光学性能通常光线透过愈多，玻璃质越好由干玻璃品种较多，各种玻璃的性能也有很大的差别，如有的铅玻璃具有防辐射的特性一般通过改变玻璃的成分及工艺条件可使玻璃的性能有很大的变化。,(,玻璃光学纤维：纯度很高的玻璃核心,+,硅外套，光线可转弯、打圈,),4,、电学性能,常温下玻璃是电的不良导体。温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时则变为良导体。,5,、热性质,玻璃的导热性很差，一般经受不了温度的急剧变化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。,6,、化学稳定性,玻璃的化学性质较稳定。大多数工业用玻璃都能,抵抗除氢氟酸以外酸的腐蚀玻璃耐碱腐蚀性较差。,玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下，表面光泽会失去，变得晦暗尤其是一些光学玻璃仪器易受周围介质,(,如潮湿空气,),等作用，表面形成白色斑点或雾膜，破坏玻璃的透光性，所以在使用和保存中应加以注意。,三、玻璃加工工艺,（一）玻璃的工艺特性,1,、玻璃原料,根据用量和作用的不同，玻璃原料可以分为主要原料和辅助原料两大类。主要原料决定了玻璃制品的物理化学性能。辅助原料是为了使玻璃制品具有某些特殊性能和加速熔制过程所加入的物质,玻璃原料,1,、主要原料,玻璃的主要原料有：硅砂（石英砂）、长石、纯碱、石灰石、硼砂、碳酸钡、硫酸钡、含铅化合物及碎玻璃等。,硅砂：是玻璃生产中的主要原料，约占,70%,以上。长石的引人主要是为了提高玻璃的化学稳定性。,纯碱：作用在于降低玻璃熔体的黏度，有助于玻璃的 熔化。石灰石提供了氧化钙，能在玻璃中起到稳定剂的作用。,硼砂：作用是提高玻璃的化学稳定性，降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的折光率，使之具有良好的光泽。,碳酸钡、硫酸钡：可吸收射线，常用于防辐射玻璃。,含铅化合物：降低玻璃熔体的黏度，降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的折光率，使玻璃具有特殊的光泽。,碎玻璃：降低能耗。,玻璃原料,2,、辅助原料,澄清剂,：向玻璃配合料或玻璃溶液中加入一种高温时本身能气化或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的添加物称为澄清剂,.,着色剂,：使玻璃制品着色的添加剂你为着色剂，通常使用锰钻、镍、铜、金、硫、硒等金属和非金属化合物，其作用是使玻璃对光线产生选择性吸收，从而显出一定的颜色,.,脱色剂,；为了提高无色玻璃的透明度，常在玻璃熔制时，向配合料中加入脱色剂，以去除玻璃原料中含有铁铬、钛、钒等化合物和有机物的有害杂质。,乳浊剂,：使玻璃制品对光线产生不透明的乳浊状态的添加物祢为乳浊剂,助熔剂,：能促使玻璃熔制过程加速的添加物称为助熔剂或加速剂。,2,、玻璃的熔制,玻璃的熔制是指将配合料经过高温熔融，形成均匀无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程，它是玻璃生产中很重要的环节，足获得优质玻璃制品的重要保证。玻璃的熔制是一个非常复杂的工艺过程它包括一系列物理化学反应过程，其结果是使各种原料混合物变成复杂的熔融物，即玻璃液。各种配合料在加热至高温并形成玻璃的过程中所发生的变化，从工艺角度而论，大致可以分为硅酸盐的形成、玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段，下表所列是对常用的钠,钙,硅玻璃熔制过程以及所产生的反应、生成物和工艺条件的说明。,3,、玻璃的成型,玻璃的成型是将熔融的玻璃液加工成具有一定形状和尺寸的玻璃制品的工艺过程。,常见的玻璃成型方法有：压制、吹制、拉制、加工成纤维、压延、浇注和烧结成型等。,（,1,）压制成型,压制成型是在模具中加入玻璃熔料加压成形，多用于玻璃盘碟、玻璃砖。下图为玻璃压制成型示意图。,玻璃压制成型示意图,(2),吹制成型,吹制成型是先将玻璃粘料压制成雏形型块，再将压缩气体吹入处于热熔态的玻璃型块中，使之吹胀成为中空制品。吹制成型可分为机械吹制成型和人工吹制成型，用于制造瓶、罐、器皿、灯泡等。下图为机械吹制法成型广口瓶的示意图，,人工吹杯示意图,(3),拉制成型,拉制成型是利用机械拉引力将玻璃熔体制成制品，分为垂直拉制和水平拉制,(,图,),，主要用来生产平板玻璃。玻璃管、玻璃纤维等。,(4),压延成型,压延成型是用金属辊将玻璃熔体压成板状制品，主要用来生产压花玻璃、夹丝玻璃等，该成型分为平面压延与辊间压延成型。图,9,8,为压延成型的示意图。,4,、玻璃的热处理,玻璃制品在生产中，由于要经受激烈和不均匀的温度变化，导致制品内部产生热应力。结构变化的不均匀及热应力的存在会降低制品的强度和热稳定性，很可能在成型后的冷却、存放和机械加工曰程中自行破裂；制品内部结构变化的不均匀性。又可能造成玻璃制品光学性质的不均匀。因此玻璃制品成型后，一般都要经过热处理。,玻璃制品的热处理。一般包括退火和淬火两种工艺。,退火就是消除或减小玻璃制品中的热应力的热处理过程，对光学玻璃和某些特种玻璃制品，通过退火可使内部结构均匀，以达到要求的光学性能；淬火就是使玻璃表面形成一个有规律，均匀分布的压力层以提高玻璃制品的机械强度和热稳定性。,热处理玻璃,退火玻璃：其生产工艺是这样的：玻璃液流经熔融锡液面时，玻璃逐渐冷却成型，这样玻璃会很平整。接着，玻璃通过退火窑逐渐冷却，退火过程中消除玻璃中的应力。退火玻璃破碎后会形成长的、边部锋利的碎片，可能造成割伤或刺穿等伤害。因此，退火玻璃破碎不会满足,16CFR 1201,标准“安全破碎”的判据。,淬火玻璃,:,淬火玻璃后住有一定的强度称钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。,第一是强度较之普通玻璃提高 数倍，抗弯强度是普通玻璃的,35,倍，抗冲击强度是普通玻璃,510,倍，提高强度的同时亦提高了安全性。,第二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了,.,钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有,23,倍的提高，一般可承受,150LC,以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。,1,钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理。,2,钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性,。,5,、玻璃制品的二次加工,成型后的玻璃制品，除极少数能直接符合要求外,(,如瓶罐等,),，大多数还须作进一步加工，以得到符合要求的制品。经过二次加工可以改善玻璃制品的表面性质、外观质量和外观效果玻璃制品的二次加工可分为冷加工、热加工和表面处理三大类。,(1),玻璃制品的冷加工,冷加工是指在常温下通过机械方法来改变玻璃制品的外形和表面状态所进行的工艺过 程。冷加工的基本方法包括研磨、抛光、切割、喷砂，钻孔和雕刻等。,（二）玻璃的工艺特性,1,、研磨是为了去除玻璃制品的表面缺陷或成形后残存的凸出部分，使制品获得所要求的形状，尺寸和平整度。,2,、抛光是用抛光材料消除玻璃表面在研磨后仍残存的凹凸层和裂纹，以获得光滑平整的表面。,3,、切割是用金刚石或硬质合金刀具划割玻璃表面并使之在划割处断开的加工过程。,4,、磨边是磨除玻璃边缘棱角和粗糙截面的方法。,5,、喷砂则是通过喷枪用压缩空气将磨料喷射到玻璃表面以形成花纹图案或文字的加工方法。,6,、钻孔是利用硬质合金钻头、钻石钻头或超声波等方法对玻璃制品进行打孔。,7,、雕刻又称刻花，是用砂轮在玻璃制品表面刻磨图案的加工方法。,（二）玻璃的工艺特性,(2),玻璃制品的热加工,有很多形状复杂和要求特殊的玻璃制品，需要通过热加工进行最后成型。此外，热加工还用来改善制品的性能和外观质量。热加工的方法主要有：火焰切割、火抛光钻孔、锋利边缘的烧口等。,(3),玻璃制品的表面处理,表面处理包括玻璃制品光滑面与敞光面的形成,(,如器皿玻璃的化学刻蚀。灯泡的毛蚀、玻璃化学抛光等,),、表面着色和表面涂层,(,如镜子镀银、表面导电,),等等。,1,、玻璃彩饰：利用彩色釉料对玻璃制品进行装饰的过程。常见的彩饰方法有：描绘、喷花、贴花和印花等。彩饰方法可单独采用，也可组合采用。描绘是按图案设计要求用笔将釉料涂绘在制品表面。,喷花是按图案花样制成镂空型版紧贴在制品表面，用喷枪将釉料喷到制品上；贴花是先用彩色釉料将图案印刷在特殊纸上制成花纸，然后将花纸贴到制品表面；印花是采用丝网印刷方式用釉料将花纹图案印在制品表面；所有玻璃制品彩饰后都需要进行彩烧，才能使釉料牢固的熔附在玻璃表面，并使色釉平滑、光亮、鲜艳，且经久耐用。,2,、玻璃蚀刻：利用氢氟酸的腐蚀作用，使玻璃获得不透明毛面的方法。先在玻璃表面涂层石蜡、松节油等作为保护层并在其上刻绘图案，再用氢氟酸溶液腐蚀刻绘所露出的部分。蚀刻程度可通过调节酸液浓度和腐蚀时间来控制，蚀刻完毕除去保护层。多用于玻璃仪器的刻度和标字，玻璃器皿和平板玻璃的装饰。,四、常用玻璃材料,（一）玻璃材料的分类,1,、按玻璃的用途和使用环境分类：,日用玻璃,瓶罐玻璃、器皿玻璃、装饰玻璃等。,技术玻璃,光学玻璃、仪器玻璃，管道玻璃、电器用玻璃、医药用玻璃。特种玻璃等。,建筑玻璃,日用平板玻璃、镜用平板玻璃、装饰用平板玻璃、安全玻璃。,玻璃纤维,无碱纤维、低碱纤维、中碱纤维、高碱纤维等。,2,、按玻璃的特性分类：,按玻璃的气密性、适光性，光学特性、化学耐久性、电及热特性、强度，硬度、加工性以及装饰性等特性可将玻璃分为平板玻璃、容器玻璃、光学玻璃、电真空玻璃。,工艺美术玻璃，建筑用玻璃及照明器具玻璃等。表,9-2,所示为玻璃品种的主要类型及其特性和用途。,（二）常用玻璃品种,1,、平板玻璃,平板玻璃是板状玻璃的统称。上下表面平行，成分多属于钠,钙,硅酸盐主要采用浮法、垂直引上法、平拉法和压延法生产：平板玻璃具有透光、透视隔热、隔声、耐磨、耐候等特性，并且通过着色、表面处理、强化、复合等方法制成彩色玻璃、镀膜玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃等特殊制品。,采用浮法制造技术生产印平板玻璃祢为浮法玻璃浮法玻璃的生产工艺过程如图,9-9,所示。,浮法玻璃生产工艺图,(1),磨砂玻璃,磨砂玻璃又叫毛玻璃或暗玻璃，采用喷砂或研磨等机械方法，或者用氢氟酸溶液磨蚀等化学方法将玻璃表面处理成均匀毛面。其表面呈精细凹凸，可使光线产生漫射，只有透光性而不能透视，具有均匀柔和的效果。常用于建筑物中要求透光而不透像的门窗，以及玻璃黑板、照相屏板等。,(2),磨光玻璃,磨光玻璃又称镜面玻璃，采用平板玻璃抛光而得。分为单面磨光和双面磨光两种。磨光玻璃表面平整光滑，有光泽，透光率达,84,，物象透过玻璃不变形。磨光玻璃主要用于安装大型门窗，制作镜子等。,(3),夹层玻