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玻璃制品在退火炉里面总是炸是为什么 玻璃的退火工艺包括哪几个阶段

中国玻璃网 2018/8/6 15:23:52

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        玻璃品种多,用途广,除了常见常用的石英玻璃、钢化玻璃以外,还有光学玻璃、变色玻璃、夹层玻璃等各种类型。为了能够找到更合适的玻璃制品,我们需要对各种玻璃有所了解,再从中挑选心仪的类型。接下来请看我们解释玻璃制品退火时为何会炸裂。

一、玻璃制品在退火炉里面总是炸是为什么



        玻璃制品的应力可分为:热应力、结构应力和机械应力.热应力是由温差而产生的,又可细分为暂时应力和永久应力.

        暂时应力是玻璃受不均匀的温度变化时所产生的热应力随温度差存在而存在,随温度差消失而消失. 也就是说只有玻璃中存在温度梯度的阶段才存在的应力, 而这个温度梯度是玻璃处于 不可能发生可塑性变形的温度范围内,即处于脆性状态下,玻璃在Tg转转变温度下(1013泊)粘度较大,玻璃内无质点流动.冷却时,玻璃外层冷却速度快,外部的温度低,就力求收缩,而较热的内层要阻碍外层的压缩,所以在冷却过程中玻璃的外层产生张应力,内层产生压应力,当玻璃内外温度均衡以后,这种应力就消失了,但当产生这种应力值超过了玻璃所承受的抗张强度的极限时,就会使制品产生碎裂. 

        在我们日常生产中,由暂时应力引起的玻璃制品碎裂的事例很多,例如:我们有些质量大壁厚的制品,由于降温制度或窑结构等因素,在出退火窑时,发出的碎裂声音就是这种原因产生的破裂,夏季生产在制品的冷端喷涂处,也可以听到制品的碎裂声,都是暂时应力的恶作剧.如果制品出窑时温度过高,碎裂将更严重. 暂时应力也产生在制品的加热过程,如二次退火消除应力,将常温下的制品送入退火窑,这时制品的外部温度高、膨胀大,内部温度低,阻碍制品的外部膨胀,外部产生压应力,内部产生张应力.当这种力超过极限时也会使制品碎裂,当然,玻璃制品的抗压强度 是抗张强度的近百倍,也是我们做温差时都作急冷的原因,也是很多制品从常温下到退火温度上升几百度而不爆的原因.但是如果制品的壁厚很大,二次退火时如果不是采用二次退火窑进行退火,很可能从退火窑中出来的制品会变成一堆碎玻璃,因为需要退火的制品 一定存在永久外应力,应力是可以叠加的.应力叠加后对制品的破坏力更强.

二、玻璃的退火工艺包括哪几个阶段



        为了消除玻璃中的永久应力,必须把玻璃加热到低于玻璃转变温度 Tg 附近某一温度进行保温均热,以消除玻璃各部分的温度梯度,使应力松弛,这个选定的保温均热温度称玻璃的退火温度.玻璃在退火温度下,由于粘度很大还不会发生可测得的变形.玻璃的最高退火温度是指在此温度下经过 3min 能消除 95 %的应力,此温度亦称退火上限温度;最低退火温度是指在此温度下经 3min 只能消除 5 %的应力,此温度亦称退火下限温度.最高退火温度和最低退火温度之间为退火温度范围.

        大部分器皿玻璃的最高退火温度为 550 ± 20 ℃ ,平板玻璃为 550 ~ 570 ℃ 、瓶罐玻璃为 550 ~ 600 ℃ .实际上,一般采用的退火温度都比最高退火温度低 20 ~ 30 ℃ ,低于最高退火温度 50 ~ 150 ℃ 的为最低退火温度. 玻璃的退火温度与其化学组成有关.凡能降低玻璃粘度的组成也能降低退火温度,如碱金属氧化物 Na 2 0 、 K 2 O 等. SiO 2 、 Al 2 O 3 、 CaO 等都增加玻璃粘度,所以随着它们含量的增加其退火温度都提高.

        玻璃的退火制度与制品的种类、形状、大小、容许的应力值、退火炉内温度分布等情况有关.目前采用的退火制度有多种形式.根据退火原理,退火工艺可分为四个阶段:加热阶段、均热阶段、慢冷阶段和快冷阶段.按上述四个阶段可作出温度-时间曲线,此曲线称退火曲线.

        2.1 加热阶段

        不同品种的玻璃有不同的退火工艺.有的玻璃在成型后直接进入退火炉进行退火,称为一次退火;有的制品在成型冷却后再经加热退火,称为二次退火.所以加热阶段对有些制品并不是必要的.在加热过程中,玻璃表面产生压应力,所以加热速率可相应高些,例如 20 ℃ 的平板玻璃可直接进入 700 ℃ 的退火炉,其加热速率可高达 300 ℃ / rain .考虑到制品大小、形状、炉内温度分布的不均性等因时间素,在生产中一般采用的加热速率为 20/a 2 ~ 30/a 2 ( ℃ /min) ,对光学玻璃制品的要求更高.

        2.2 均热阶段

        把制品加热到退火温度进行保温、均热以消除应力.在本阶段中首先要确定退火温度,其次是保温时间.一般把比退火上限温度低 20 ~ 30 ℃ 作为退火温度.退火温度除直接测定外,也可根据玻璃成分计算粘度为 10 12 Pa ? s 时的温度.当退火温度确定后,保温时间可按 70a 2 ~ 120a 2 进行计算,或者按应力容许值进行计算.

        2.3 慢冷阶段

        为了使玻璃制品在冷却后不产生永久应力,或减小到制品所要求的应力范围内,在均热后进行慢冷是必要的,以防止过大的温差.

        2.4 快冷阶段

        玻璃在应变点以下冷却时,如前述只产生暂时应力,只要它不超过玻璃的极限强度,就可以加快冷却速度以缩短整个退火过程、降低燃料消耗、提高生产率.

在生产上,一般都采用较低的冷却速度,这是由于制品或多或少存在某些缺陷,以免在缺陷与主体玻璃间的界面上产生张应力.对一般技术玻璃采用此值的 15 %~ 20 %,通;褂υ谏导屑右缘髡.


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