制造工艺论文

玻璃制造工艺

近年来，我国玻璃工业得到飞速发展，平板玻璃产量多年位居世界第一，日用玻璃在世界也有一席之地，新型玻璃(特种玻璃)研制方面也取得较大成绩，对不同玻璃制品的制造方法更是各具特色。

玻璃制作方式多种多样，但主要制造工艺是相似的。现就我国玻璃制作的选料和制作工艺全过程介绍如下：

原料包括主要原料和辅助原料。前者指引入玻璃的形成网络结构的氧化物、中间体氧化物和网络外氧化物等原料；后者可以加速玻璃熔制，或使其获得某种必要的性质。

主要原料根据引入氧化物的性质，分为酸性氧化物原料、碱金属氧化物原料和碱土金属氧化物原料。

①酸性氧化物原料:有SiO2、B2O3、Al2O3等的原料。

②碱金属氧化物原料:有Na2O、K2O的原料

③碱土金属氧化物原料：有CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO的原料。

此外，碎玻璃也是一种主要原料，常称为熟料，能够在较低的温度下熔融，有助于玻璃配合料的溶化。

辅助原料一般包括澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、助熔剂等。

①澄清剂：在玻璃熔制时分解排放气体，加速玻璃熔体排出气泡。有白砒、氧化锑、硝酸盐、锑酸钠、芒硝等。

②着色剂：使玻璃具有各种不同颜色，通常是过渡金属Co、Ni、Mn、Cr、Cu、Fe的化合物,CdS、CdSe及Se、Au、Ag的化合物等。

③脱色剂：脱色分化学脱色和物理脱色。化学脱色是加入氧化剂，将带色化合物氧化成无色或浅色。物理脱色是根据互补色原理，加入着色剂以抵消FeO、Fe2O3、Cr2O3、TiO2等杂质呈现的颜色。

④乳浊剂：使玻璃冷却时析出密布晶体，对光线产生散射而不透明。常用水晶石、氟硅酸钠等氟化物和磷酸钙等磷酸盐。

生产过程主要包括配合料制备、熔制、成型、退火和后加工等步骤。

配合料制备首先对原料进行预加工，包括对块状原料的粉碎、潮湿原料的预干燥和含铁原料的除铁处理等。粉碎的颗粒度以0.25～0.5mm为宜,将具有一定颗粒度的原料按配方精确称量，再用转鼓式、桨叶式或盘式混合机进行混合。

熔制将玻璃配合料进行高温熔化、澄清，形成均匀的无气泡、无结石的玻璃液。玻璃配合料的熔制温度随成分不同而异，通常为1300～1600℃。配合料在高温下发生一系列物理化学反应，逐步熔融完全。

熔制在玻璃熔窑中进行。大批量生产时在池窑中连续熔制。配合料在窑的一端加入，供成型的玻璃液在另一端排出。小量生产时在坩埚窑中间歇熔制。

成型将玻璃液加工成固定几何形状的制品。玻璃降温时由液态、可塑态至固态，将玻璃的供取料、赋形和定型的制作阶段连接起来。

①吹制法：用以制造空心玻璃制品，如水杯、器皿、瓶、罐、灯泡等。人工吹制时使用长约1.5m中空铁吹管，一端蘸取玻璃液（挑料），一端为吹嘴。机

械吹制时，玻璃液由玻璃熔窑出口流出，经供料机形成设定重量和形状的料滴。吹成初型再吹成制品的称吹－吹法，适宜制成小口器皿和瓶罐。压成初型再吹成制品的称压－吹法，适宜制成大口器皿和薄壁瓶罐。

②压制法:用以制造敞口和实心制品,如碗、盘、缸、镜片、显像屏和锥、砖等。人工压制以铁杆取料，按设定量剪落入模，模芯（冲头）压下将玻璃液挤满模腔压成制品。机械压制采用和吹制法相同的供料方法将玻璃液剪入多模压制机的模中,自动落下模芯成型。

③拉引法：用以制造玻璃管、棒、纤维以及窗片与平板等。人工拉管时用铁管反复挑料，集起大量玻璃液滚匀后形成料泡，料泡顶端用另一铁杆取料粘住、吹气，以一定速度慢慢拉开。机械拉引分上引、下引和水平拉引。机械拉制玻璃管时，玻璃液流入拉管池，依靠耐热合金或耐火材料的芯轴和轴中心通入的空气形成管根,由牵引辊连续拉成管。

④浇注法：用以生产光学玻璃、建筑装饰制品等。其中离心浇注法用以生产大直径玻璃管、器皿、大容量反应锅和玻璃锥等。用于浇注的玻璃液粘度要小，在模子中凝固成型。离心浇注时，玻璃液注入模中，然后高速旋转，玻璃液受离心力作用紧贴到模子壁上，直到固化。

⑤压延法：用以制造厚玻璃板、压花平板玻璃、夹丝平板玻璃。可将玻璃液倾倒在金属平台上，用压辊延展成板，也可将玻璃液连续流入两个滚筒间隙中滚压成平板。滚筒上刻有花纹即成压花平板。滚筒间夹入金属丝便成夹丝玻璃。

退火目的是消除玻璃制品中永久应力和结构不平衡性。玻璃是不良导热体，制品成型后，表层与内层在降温过程中产生温差,当表层凝固状、内层粘滞

状时,温差存在而应力松弛不存在，这一温差于表层冷却至室温时，内层继续降温收缩,受到表层阻碍产生张应力,同时使表层产生压应力，永久存在。制品各部位由于热过程引起的永久应力的大小和分布都不会均匀一致,因此,会影响玻璃制品强度，甚至会因应力集中而自行破裂。退火时将玻璃制品加热或在热成型后保持到退火温度，使原有应力得到松弛和消除，然后缓慢地冷却到应变温度以下，玻璃完全进入刚性体状态以后，内外层温度差只产生暂时应力。

与退火消除永久热应力相反，玻璃的淬火，是通过热处理在玻璃表面造成压应力以提高玻璃的强度。玻璃制品加热到接近软化温度后立即用空气或油等冷却介质骤冷，可以有控制地使玻璃制品的表层产生具有均匀的永久压应力，这一压应力可以抵消外力作用于玻璃制品引起破坏的张应力，使制品强度提高4～5倍，成为钢化玻璃制品。

后加工玻璃经成型和退火后，还需进行各种加工，制成制品。玻璃的后加工分为冷加工、热加工和化学处理3大类。冷加工包括研磨抛光、切割、喷砂、钻孔。热加工包括烧口、火抛光、火切割、火钻孔、真空成型和玻璃灯工,此外还包括烧釉等装饰，以及通过热处理,使玻璃微晶化、烧结，产生结构的转变。化学处理包括化学蚀刻、化学抛光、玻璃表面涂膜、离子交换等。

①研磨抛光：研磨是将制品粗糙不平或成型时余留部分的玻璃磨去，使制品具有平整的表面或需要的形状和尺寸。有光泽。磨料的硬度必须大于玻璃的硬度。

②切割:冷切割是利用玻璃的脆性和残余应力,在切割点加一刻痕造成应力集中，使之易于折断。一般的管、板可用金刚石、合金刀等坚韧的工具在表面刻痕，直接折断。厚玻璃可用电热丝在切割的部位加热，用水或冷空气使受热处急冷，