Перечислите способы формирования стекла

Способы формования стекломассы

Стекло формуют следующими способами: прессованием и прессовыдуванием, выдуванием, вытягиванием, прокаткой, формованием на расплаве металла, центробежным формованием.

Характеристика способов формования стекла приведена в табл. 5.

Таблица 5. Характеристика способов формования

Способы формования	Температура, °C	Рабочий интервал вязкости, П	Вырабатываемые изделия
Прессование	650—1050	10 4 —4·10 8	Стеклоблоки, линзы, призмы, плитки, экраны, изоляторы, посуда
Прессовыдувание	700—1100	10 4 —4·10 8	Изделия с широким горлом: консервные банки, молочные бутылки, фляги и другая тара
Выдувание	750—1100	5·10 3 —5·10 7	Узкогорлая стеклотара: бутылки различных емкостей, изделия сортовой посуды и художественного стекла
Вытягивание	700—1050	10 4 —10 8	Листовое стекло, стеклянные дроты, трубы и трубочки
Прокатка	800—1150	10 3 —10 7	Листовое стекло
Центробежное формование	800—1150	10 3 —10 7	Полые стеклянные изделия, конуса для электроннолучевых трубок
Формование на расплаве металла	1000—1200	10 3 —16 6	Листовое стекло

В данной главе будут рассмотрены способы формования штучных стеклоизделий (прессование, прессовыдувание, выдувание, центробежное формование). Способы вытягивания и прокатки стекла более подробно будут описаны в гл. XIII—XVI.

Источник

Производство стекла – технологический процесс

Стекло — это специфическое вещещство, которое является единственным в своем роде. Процесс его создания ориентирован на переработку естественного сырья, которое при обработке не теряет свойства. В производстве существует несколько видов агрегатных состояний стекла:

Это конденсат вещества, в состав которого входят:

• сода;
• кварцевый песок;,
• доломит;
• известняк;
• разнообразные примеси.

Стекло производится методом плавки, оно становится твердым, а свойства кристаллического вещества, соответственно, теряются.

Основные способы производства стекла

Выплавка стекла — трудоемкий технологичный процесс, для успешности которого необходимо знание химии и вложение немалых средств. Основной (привычный) метод — плавка первичного сырья с применение катализаторов, красителей, глушителей и нейтрализующих компонентов. Затем продукт охлаждают, чтобы не образовались мелкие кристаллы — должно получиться цельная субстанция.

В наши дни листовое стекло — основная продукция производства.

Метод Эмиля Фурко

Представляет собой аппаратную вытяжку вещества. Происходит процесс плавки в стекловаренной печи, затем полученная жидкая в результате выходит стекломасса, которую вытягивают при помощи прокатных валов. Затем она помещается в шахту застывания и раскладывается на отсеки. В итоге поверхность шлифуется и полируется. Плотность стекла зависит от скорости вытягивания. Такой метод называется – «вытянутое стекло».

Флоат-метод

Название метода происходит от английского слова «float» — «плавать». Суть данного способа — жидкая стеклянная субстанция после печи принимает горизонтальное положение. На плоской установке она помещается во флоат-ванную с расплавленным оловом и газовоздушной атмосферой. Вещество плывет по поверхности, принимает форму и впитывает микроскопические частицы олова. Далее продукт остужают и отжигают. Данный продукт не нужно шлифовать — он сразу получается гладким.

Характеристики листового стекла:

• постоянную плотность;
• высокое качество;
• отличное светоотражающее свойство;
• нет оптических изъянов;
• практичность;
• возможность долговременной эксплуатации.

Применяют такую продукцию как в быту, так и на строительных объектах. Комплектующие, сделанные по флоат-методу, используют для оконных, облицовочных конструкций, витрин, зеркал, мебели, техники.

Вспомогательная обработка

Повторная обработка изделия — покрытие лако-красочными средствами стороны стекла,на которую не воздействовало расплавленное олово и на которой отсутствует оловянный слой. Качество специальной стороны стекла определяется с помощью следующих приборов – оптического фильтра и ультрафиолетовой лампы. В наши дни, владельцы предприятий отдают предпочтение заниматься вторичному бизнесу —переработка вещества для определенных изделий: зеркал, сувениров, стеклопакетов, мебели и т.д.

Изготовление стекла – выгодное вложение в производство.

К плюсам можно отнести:

• постоянный спрос на продукцию;
• гарантированная окупаемость затратного сырья;
• выпуск большого ассортимента продукции.
• Специальная аппаратура для производства стекла
• Устройства для изготовления стекла
• аппаратура для подготовки сырья;
• механизм для смешивания шихты;
• стекловарительное оснащение;
• при расширенном производстве — аппараты для пескоструйной обработки и механизм для упаковки продукции.

1 этап. Подготовка сырья. Применяются высокотехнологичные машины. Транспортировка происходит с помощью конвейеров. Просеивание от вредных субстанций осуществляется массивными установками, в том числе и магнитными сепараторами: из песка изымаютя металлы, которые могут повлиять на качество изделия. Для измельчения используют дробилки.

2 этап. Подготовка шихты. Определение элементов зависит от свойств готовогй продукции. Здесь применяется особое оборудование. Максимально точные весы помогают правильно вычислить дозировку. Они измеряют необходимое количество кварцевого песка, соды, извести. Иногда добавляются и другие элемент для плотности, цвета, светоотражения стеклянного изделия. Все эти элементы помещаются в шихтосмеситель для их равномерного распределения по массе.

3 этап. Главный. Плавка стекла печах со специальными тепловыми и механическими режимами.

Стекольное печное оснащение подразделяется по двум критериям

По технологическому принципу

Электрическая горшковая печь — для малого количества изделий. В отсеках размещается 1-16 горшков. Продукция применяется для оптического, светотехнического и медицинского стекла.

в стекольном производстве используютя также ванные печи непрерывного и периодического действия — габаритные четырехугольные сосуды (тип и размеа может быть разным). В оснащение добавляется расплавленное олово для охлаждения стеклосырья.

По характеру нагревания

Пламенные печи необходимы для сжигания топлива.Но они имеют низкий КПД. Электрическая аппаратура подходит для производства разнообразных типов стекла. для нагрева используется стекломасса – так называемый электролит. Применяя электрические печи, теплопотери отсутствуют. Комбинированные газоэлектрические механизмы (2 вида тепловой энергии): сгорание газа нагревает, плавит шихту; стеклосырье нагревается до максимума путем прямого сопротивления.

Механизм обработки особого вида стекла

Солнцезащитное

Поглощает поглощать. пропускать ультрафиолетовые лучи, его применяют для производства экранов, козырьков, стеклопакетов и очков. Производство стекла такого типа осуществляется двумя методами.

Технология Фурио основана на прокатывании стеклянной массы сквозь валы, после чего листы помещают в охладительную камеру.
Метод Флоат – более современный и эффективный, так как исключает появления дефектов. Расплавленная масса ленточной формы поступает в резервуар с оловом. Благодаря ему, стекло охлаждается и обретает ровную поверхность. Затем материал попадает в печь, на него наносится слой диоксида металла нужного оттенка. Стекло повторно охлаждается и проверяется на наличие изъянов.

Автомобильное

Этот вид стекла также изготавливается двумя способами. Метод «Триплекс» изготовление трехслойных изделий – между двумя стекольными пластами вкладывается скрепляющая пленка. Это предупреждает появление порезов при разрушении автомобильного стекла.

«Ситалинит», или закаленное стекло подвергается дополнительной термической обработке, основанной на постепенном нагреве и быстром охлаждении в воздушном потоке. Технология предполагает строгое соблюдение температурного режима. Изделия обретают особую механическую прочность.

Гнутое

Применяется в архитектуре. Стеклосырее нагревают до предельной нормы, оно становится пластичным и можно легко слепить нужный элемент. Это происходит по закону силы тяжести —она заставляет массу приобретать выпуклую или вогнутую форму.

Зеркальное

Основа такого стекла — листовой материал. Здесь применяется сода, известняк, песок и минералы без железной руды; затем все компоненты смешиваются, помещаются в ванные печи, прокатываются через металлические валы, обжигаются и полируются

Бронированное

Материан повышенной устойчивости к разрушению. Он многослойный, из типового и закаленного полотна. Для производства бронированного стекла применяют данную продукцию толщиной до 10 мм, которую склеивают защитной пленкой.

Оптическое

Данный продукт применяется в различных областях науки и техники. Используется также для контактных линз, призмы, кюветы. Он производится таким образом — варятся чистые компоненты, без примесей. Стеклосырьн нужно расплавить в горшковых пламенных печах и вымесить до однородной массы, используя механическое перемешивание. Ассортимент таких изделий довольно многообразен.

Источник

Способы формования стекла.

Основными способами формования стекла являются вытягивание, прокатка, прессование, выдувание, прессовыдувание, центробежное формование и флоат-способ, основанный на свободном растекании стекломассы на подложке. Особенности некоторых из них более подробно рассмотрим при описании технологии получения конкретных видов изделий из стекла, используемых в твердотельной электронике.

Вытягивание стекломассы осуществляется под действием односторонне направленных растягивающих усилий, непрерывно создаваемых вытяжным механизмом. В результате постепенного оттягивания исходной непрерывно пополняющейся и питающей процесс порции стекломассы формируется изделие заданной конфигурации (волокно, труба, лист).

Прокатка стекломассы осуществляется под действием одно или двусторонних сжимающе-растягивающих (раскатывающих) усилий, создаваемых вращающимися валками.

Прессование стекломассы производится за один прием в металлической форме под действием односторонне направленных сжимающих усилий, создаваемых пуансоном.

Выдувание стекломассы осуществляется под влиянием равнодействующих растягивающих усилий, создаваемых во внутренней полости формуемого объекта сжатым газом (обычно.» воздухом).

Центробежное формование стекломассы осуществляют под действием центробежных сил во вращающейся форме (или на диске); используют для формования изделий, вырабатываемых из стекол, трудно поддающихся формованию (тугоплавких, «коротких», кристаллизующихся).

Флоат-способ формования листов стекла осуществляется в закрытой ванне на поверхности расплавленного металла (как правило, олова). Стекломасса сливается по лотку из печи в начало ванны и движется путем свободного растекания по расплаву металла. Плавающая лента стекла, постепенно охлаждаясь и затвердевая, непрерывно оттягивается из ванны вращающимися роликами конвейера, расположенного в конце ванны. Процесс формования происходит под действием массовой силы и противодействия сил вязкого сопротивления и поверхностного натяжения. В результате контакта нижней поверхности ленты с идеально гладкой поверхностью расплавленного металла и огневой полировки ее верхней поверхности (под действием поверхностного натяжения) достигается исключительно высокое качество поверхности листового флоат-стекла.

Отжиг и закалка стекла. При охлаждении отформованного изделия из стекла между наружными и внутренними слоями стенки устанавливается перепад температур, который создает в стекле механические напряжения. Эти напряжения могут быть постоянными или временными. Постоянные или остаточные напряжения в стекле возникают в том случае, когда охлаждение изделия начинается из вязкопластичного состояния от температур выше Тg. Если же охлаждать (или нагревать) стекло из хрупкого состояния, т. е. от температур, лежащих ниже Тg, то в стекле появляются временные термоупругие напряжения, которые после выравнивания температур исчезают. Значение термоупругих напряжений тем больше, чем выше перепад температур между наружными и внутренними слоями изделия. В свою очередь, перепад температур зависит от теплопроводности материала, толщины стенки и скорости охлаждения.

Постоянные или остаточные напряжения в стеклоизделии, быстро охлажденном из вязкопластичного состояния, имеют сложную структуру. В простейшем случае, например, в листе стекла на поверхности возникает напряжение сжатия, а внутри — растяжения. Это происходит потому, что наружные слои листа вследствие лучшей теплопередачи охлаждаются быстрее внутренних и раньше затвердевают, достигнув температуры Тg. Вслед за ними при дальнейшем охлаждении затвердевают и внутренние слои, также стремясь сжаться, чему препятствуют внешние. По окончании охлаждения, когда по всей толщине изделия устанавливается одинаковая температура, внутренний слой, стремясь принять размеры, соответствующие этой температуре, сжимает наружные слои, приобретая напряжение растяжения. При формовке изделия более сложной конфигурации его стенки охлаждаются неравномерно, поэтому и остаточные напряжения в нем распределяются несимметрично, что снижает механическую прочность и термостойкость этих изделий. Чтобы предупредить появление или устранить имеющиеся остаточные напряжения, производят отжиг стеклоизделии.

Процесс отжига включает следующие стадии: 1) нагрев (или охлаждение) изделия до температуры отжига; 2) выдержку при температуре отжига до практически полного удаления напряжений; 3) ответственное охлаждение — медленное охлаждение до низшей температуры отжига, предохраняющее стекло от возникновения остаточных напряжений, превышающих допустимые; 4) быстрое охлаждение изделия до комнатной температуры, но так, чтобы не превысить термическую стойкость изделий и не вызвать их разрушения.

Диапазон температур отжига (зона отжига) ограничен верхним и нижним возможными ее значениями. Верхней температурой отжига называется температура, при которой в течение 3 мин снимается 95 % остаточных напряжений. Теоретически она соответствует температуре стеклования, практически же во избежание деформации изделий вследствие возможного колебания температур в печи ее поддерживают на 10—15 °С ниже, что соответствует вязкости 10 12 Па*с. Нижняя температура отжига— температура, соответствующая вязкости 10 13 . 5 Па*с, при которой за 1 мин снимается 5 % напряжений; Тg в зависимости от состава стекла на 50-—150°С ниже Тg Таким образом, интервал отжига составляет 50—150 °С.

Закалкой стекла называют операцию искусственного создания в стекле остаточных равномерно распределенных напряжений. Температурный перепад при этом, как отмечалось, возрастает с увеличением толщины стенки изделия и интенсивности охлаждения. Механическая прочность и термостойкость закаленных стеклоизделии в 3-5 раз выше, чем у оттожженных, поэтому закалка является эффективным способом повышения прочности изделий. Повышение прочности закаленных изделий происходит в результате упрочнения наружных слоев вследствие их сжатия. Поэтому внешним разрушающим силам, например, при ударном изгибе необходимо преодолеть еще и искусственно созданные напряжения сжатия.

Источник