材料成型与工艺课件

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1、第六章第六章 玻璃的性能及加工技术玻璃的性能及加工技术 6.1 6.1 玻璃玻璃概述概述 6.2 6.2 玻璃的性能玻璃的性能 6.3 6.3 玻璃的分类玻璃的分类 6.4 6.4 玻璃的玻璃的成型工艺成型工艺 6.5 6.5 玻璃的后处理玻璃的后处理1材料成型与工艺6.1 6.1 玻璃概述玻璃概述 玻璃是将原料加热熔融，经一定方式冷却，不经结晶不经结晶而冷却成固态的非晶态物质非晶态物质。玻璃的主要成分是SiOSiO2 2，工业上大量生产的普通玻璃是以石英石英为主要成分的硅酸盐玻璃硅酸盐玻璃。由于玻璃的非晶态结构，其性能具有各向同性的，其最大的缺点是性脆性脆。但随着科学技术的进步，现在已能够生

2、产高强度、高耐磨、不易破脆的玻璃高强度、高耐磨、不易破脆的玻璃。2材料成型与工艺(2)硬度 (5)热性能 (6)化学稳定性 (4)电学性质 (1)强度 (3)光学性质 玻璃具有很高的抗压强度，拉强度较低。玻璃的缺点和一般陶瓷一样，它们均是脆性材料脆性材料。玻璃的硬度对雕刻、加工和玻璃的耐磨性等方面具有很大意义。普通的刀、锯等不能切割。玻璃比石英软，用砂可进行研磨加工。 玻璃是一种高度透明高度透明的物质、具有一定的光学常数、光谱特性等一系列重要光学性质。常温下玻璃一般是绝缘体。到熔融状时，玻璃成为良导体 。玻璃的导热性能很差。 玻璃的化学性质较稳定。 6.2 6.2 玻璃的性能玻璃的性能材料成型

3、与工艺一、根据玻璃的特性用途，可对玻璃作如下分类 用 途 分类容器玻璃瓶罐、啤酒瓶、饮料瓶、食品瓶、调剂瓶、化妆瓶、玻璃杯、保温瓶、钢化器皿等仪器、医疗玻璃 仪器玻璃、温度计、体温计、玻璃管、医疗用玻璃 平板玻璃 电真空玻璃普通平板玻璃、特种平板玻璃、磨砂玻璃、磨光玻璃、夹丝玻璃、轧花玻璃、夹层玻璃等灯泡壳、芯柱、水银灯、显相管、整流管、电子管、汽车灯、X线管、杀菌灯等工艺美术玻璃 晶质玻璃、刻花玻璃、光珠、宝石、玻璃球、各种装饰品和工艺品 光学玻璃 镜头、反射镜、眼镜玻璃、保护镜、滤片、紫外线用玻璃等 光纤玻璃 芯、皮等 建筑用玻璃 玻璃砖、玻璃大理石、玻璃饰面装、玻璃瓦、微珠、玻璃泡沫等

4、照明器具玻璃 灯罩、反射器、导电玻璃、信号灯、灯塔玻璃、反射性微珠、感光玻璃等 纤维、泡沫玻璃 玻璃纤维、玻璃丝、玻璃布、棉、钢化泡沫玻璃等 特种玻璃具有特种用途的玻璃，如半导体玻璃、微晶玻璃等 其它水面计、仪表壳、绝缘子、浮球等6.3 6.3 玻璃的分类玻璃的分类4材料成型与工艺二、根据玻璃化学成分分类普通玻璃普通玻璃 普通玻璃又称纳普通玻璃又称纳钙玻璃。在没有钙玻璃。在没有杂质氧化时。纳杂质氧化时。纳钙玻璃是无色透钙玻璃是无色透明的。明的。铅玻璃铅玻璃无色光学玻璃按无色光学玻璃按光学特性分为光学特性分为“冕派冕派”(K)(K)玻璃玻璃和和“火石火石”(F)(F)玻玻璃。璃。硼硅酸盐玻璃又硼

5、硅酸盐玻璃又称耐热玻璃或硬称耐热玻璃或硬质玻璃，具有良质玻璃，具有良好的化学稳定性。好的化学稳定性。 高硅氧玻璃高硅氧玻璃 制造工艺简单，制造工艺简单，成本低，是石英成本低，是石英玻璃的代用品。玻璃的代用品。透过紫外线的件透过紫外线的件能也较好。能也较好。石英玻璃石英玻璃 由各种纯净的大由各种纯净的大然石英然石英( (水晶、水晶、脉石英、石英砂脉石英、石英砂) )熔化而成。熔化而成。钢化玻璃钢化玻璃 经钢化处理的玻经钢化处理的玻璃常称钢化玻璃。璃常称钢化玻璃。 微晶玻璃微晶玻璃在玻璃中加入在玻璃中加入成核物质，经成核物质，经热处理可制得热处理可制得各种性能的微各种性能的微晶玻璃晶玻璃其它玻璃其

6、它玻璃近年来出现了很近年来出现了很多新型的工业玻多新型的工业玻璃，在产品设计璃，在产品设计中运用很广泛。中运用很广泛。硼硅酸盐玻璃硼硅酸盐玻璃 钢化玻璃钢化玻璃石英玻璃石英玻璃材料成型与工艺6.4 6.4 玻璃加工工艺玻璃加工工艺 玻璃制品的工艺流程玻璃制品的工艺流程基本可分为配料、熔化、成型与后处理四个阶段。玻璃的原料玻璃的原料主要原料主要原料辅助原料辅助原料酸性氧化物原料（酸性氧化物原料（SiOSiO2 2、B B2 2O O3 3、P P2 2O O5 5、AlAl2 2O O3 3）碱金属氧化物原料（碱金属氧化物原料（ NaNa2 2O O、 K K2 2O O、LiLi2 20 0）

7、碱土金属氧化物和其它二价氧化物原料碱土金属氧化物和其它二价氧化物原料（CaOCaO、MgOMgO、BaOBaO、ZnOZnO、PbOPbO）多价氧化物原料（略）多价氧化物原料（略）碎玻璃碎玻璃一、一、玻璃的原料玻璃的原料澄清剂澄清剂: :在高温下本身能气化或分解放出气体以促进玻璃液中气泡的排除气泡的排除的物质。助熔剂助熔剂: :加速玻璃熔制过程的原料称助熔剂（加速剂）着色剂着色剂: :如离子着色，加铁Fe2+ （化物）呈蓝绿色蓝绿色 脱色剂脱色剂6材料成型与工艺二、玻璃的熔制二、玻璃的熔制 玻璃的熔制过程就是将配合料经高温加热熔融成为均匀的、无气泡均匀的、无气泡的符合成型要求的玻璃液的过程。

8、玻璃熔制过程是一个很复杂的过程复杂的过程，它包括一系列的物理、化学、物理化学反应。其结果是使各种原料的机械混合物变成复杂的熔融物，即玻璃液玻璃液。7材料成型与工艺池窑中玻璃熔融过程模型图工艺过程大致可分为硅酸盐的形成、玻璃工艺过程大致可分为硅酸盐的形成、玻璃液液的形成、澄清、均化、冷却五个阶段的形成、澄清、均化、冷却五个阶段8材料成型与工艺三、玻璃制品的成形三、玻璃制品的成形 玻璃的成形，是指熔融玻璃熔融玻璃转变为具有固定几何形状制品固定几何形状制品的过程。是极其复杂的多种性质不同作用的综合。其中，机械的和热的作用具有重要的意义。 成形的两个过程： 1 1、成形：赋予制品以一定的几何形状、成形

9、：赋予制品以一定的几何形状 决定因素：玻璃的流变性。即粘度、表面张力、可塑性、弹性以及这些性质的温度变化特征。 2 2、定形、定形：制品的形状固定下来制品的形状固定下来 决定因素：玻璃的热性质和周围介质影响下玻璃的硬化速度。9材料成型与工艺分类： 1、玻璃的热塑成形热塑成形 2、玻璃的冷成形冷成形，包括物理成形（研磨和抛光）、化学成形（高硅氧的微孔玻璃），也称为玻璃的冷加工。成形的方法： 1 1、吹制法（瓶罐类）、吹制法（瓶罐类） 2 2、压制法（烟缸、玻璃杯）、压制法（烟缸、玻璃杯） 3 3、压延法（压花玻璃）、压延法（压花玻璃） 4 4、浇注法（光学玻璃）、浇注法（光学玻璃） 5 5、拉制

10、法（平板玻璃）、拉制法（平板玻璃） 6 6、烧结法（泡沫玻璃）、烧结法（泡沫玻璃） 7 7、喷吹法（玻璃微珠）、喷吹法（玻璃微珠） 8 8、浮法（平板玻璃）、浮法（平板玻璃） 9 9、焊接法（仪器玻璃）、焊接法（仪器玻璃）10材料成型与工艺6.5 6.5 玻璃的后处理玻璃的后处理玻璃的缺陷（1）气泡气泡（气体夹杂物）（2）结石结石（固体夹杂物）（3）条纹和节瘤条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）一、玻璃的热处理一、玻璃的热处理 玻璃制品在生产中，由于受激烈和不均匀的温度变化，会产生热应力热应力，通常用退退火火消除和减小热应力或者使内部结构均匀；又通常用淬火淬火来提高制品的机械强度和热稳定性。11材料成型

11、与工艺二、玻璃制品的后加工 成形后的玻璃制品，除了极少（如瓶罐）能直接符合使用要求极少（如瓶罐）能直接符合使用要求外，大多数还需加工，以得到符合使用要求的制品。 1、冷加工冷加工：在常温下，通过机械的方法，来改变玻璃制品的外形和表面状态过过程。冷加工的基本方法：研磨抛光；切割；喷砂、钻孔和切削研磨抛光；切割；喷砂、钻孔和切削 2、热加工热加工：玻璃制品的热加工主要是进行某些复杂形状与特殊玻璃制品的最后定型。主要热加工方法有：吹制等成型的玻璃制品切割后锋利边缘的烧口锋利边缘的烧口和火抛光火抛光、火焰切割火焰切割与钻孔钻孔等热加工过程。12材料成型与工艺 从清洁玻璃表面起，直到制造各种涂层的玻璃，

12、表面技术应用很广，使用的材料和方法也是多种多样的。主要有以下几种： （1）玻璃的化学蚀刻化学蚀刻 玻璃的化学蚀刻是用氢氟酸氢氟酸溶掉玻璃表面层的硅氧膜硅氧膜，根据残留在表面盐类溶解度的不同而得到有光泽有光泽的表面或无光泽无光泽的表面。 （2）玻璃的化学抛光化学抛光 玻璃的化学抛光的原理与玻璃的化学蚀刻原理一样，是利用氢氟酸破坏玻璃原有的硅氧膜生成一层新的硅氧膜来使玻璃得到很高的光洁度与透光度光洁度与透光度。13材料成型与工艺3、玻璃的表面涂层表面涂层 玻璃表面上涂一层新的物质，称为玻璃的涂层。 按涂层的性质分类：有机涂层，无机涂层 （金属、金属氧化物、陶瓷涂层） 按表面涂层的方法分类：物理法（真空蒸发镀膜、阳极溅射法、真空电子枪蒸镀法）、化学法（液相沉积法、气相沉积法） 几种常见的表面涂层：表面金属涂层；表面导电膜；表面憎水涂层；表面着色涂层；表面金属涂层；表面导电膜；表面憎水涂层；表面着色涂层；表面光学薄膜表面光学薄膜。4、玻璃增强增强 物理钢化（淬火）：使玻璃表面产生均匀分布的压应力层物理钢化（淬火）：使玻璃表面产生均匀分布的压应力层。 化学钢化 贴层玻璃：在玻璃表面贴一层物质（陶瓷釉） 火抛光：使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。火抛光：使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。14材料成型与工艺THE END, THANKS15材料成型与工艺