第四节 玻璃的成型与退火.
玻璃退火的四个阶段
玻璃退火的四个阶段玻璃退火是一种常用的玻璃加工方法，通过加热和冷却的过程，使玻璃获得理想的物理性能和外观效果。
玻璃退火的过程可以分为四个阶段：预热阶段、加热阶段、保温阶段和冷却阶段。
一、预热阶段在玻璃退火过程中，首先需要进行预热阶段。
预热阶段的目的是将玻璃的温度提高到一定程度，以便后续的加热和保温。
预热温度一般较低，通常在300°C左右。
预热时间的长短取决于玻璃的厚度和尺寸，一般为几分钟到几十分钟。
二、加热阶段在预热阶段之后，进入加热阶段。
加热阶段是玻璃退火的关键阶段，也是最耗时的阶段。
在这个阶段，需要将玻璃的温度逐渐提高到所需的退火温度。
退火温度的选择要根据玻璃的种类和要求来确定，一般在500°C到600°C之间。
加热温度的升降速度要适中，过快或过慢都会影响退火效果。
三、保温阶段当玻璃的温度达到所需的退火温度后，进入保温阶段。
保温阶段的目的是让玻璃在退火温度下保持一定的时间，使其内部的应力得到释放，晶体结构得到重组。
保温时间的长短取决于玻璃的厚度和尺寸，一般为几小时到几十小时。
四、冷却阶段在保温阶段结束后，进入冷却阶段。
冷却阶段的目的是将玻璃的温度逐渐降低到室温，使其内部的结构稳定。
冷却速度的选择要根据玻璃的种类和要求来确定，一般需要较慢的冷却速度，以避免因快速冷却导致的玻璃破裂。
玻璃退火的四个阶段相互关联，每个阶段都起到了关键的作用。
预热阶段为加热提供了条件，加热阶段使玻璃达到退火温度，保温阶段使玻璃内部的应力得到释放，冷却阶段使玻璃的结构稳定。
通过这四个阶段的有序进行，玻璃能够获得理想的退火效果。
玻璃退火的过程对于玻璃产品的性能和质量起着至关重要的作用。
通过适当的退火温度和时间，可以减少玻璃内部的应力，提高其抗压强度和耐热性能。
同时，退火还可以改善玻璃的外观效果，使其更加清澈透明。
玻璃退火是一项重要的玻璃加工工艺，通过预热、加热、保温和冷却四个阶段的有序进行，可以使玻璃获得理想的物理性能和外观效果。
玻璃烧制工艺详细流程
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玻璃生产工艺的课程设计
玻璃生产工艺的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解玻璃的基本成分、性质和分类。
2. 学生能够掌握玻璃生产的主要工艺流程，包括配料、熔融、成型、退火等环节。
3. 学生能够了解我国玻璃工业的发展现状及趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析玻璃生产过程中可能出现的问题及解决办法。
2. 学生能够设计简单的玻璃生产工艺流程，并对其进行优化。
3. 学生能够运用信息检索、数据分析等方法，对玻璃生产相关领域进行初步研究。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对玻璃工艺的热爱，激发对传统工艺的尊重和保护意识。
2. 学生能够认识到玻璃生产工艺在生活中的重要性，增强环保意识，关注可持续发展。
3. 学生能够培养团队协作精神，提高沟通与交流能力，增强解决问题的自信心。
课程性质：本课程为技术学科，旨在让学生了解玻璃生产工艺的基本知识，培养其实践操作能力和创新意识。
学生特点：六年级学生具有一定的逻辑思维能力和动手操作能力，对新鲜事物充满好奇心，但注意力集中时间较短。
教学要求：结合学生特点，采用生动有趣的教学方法，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高课堂参与度。
通过课程学习，使学生在掌握知识技能的同时，培养正确的价值观和情感态度。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 玻璃的基本知识：- 玻璃的成分、性质和分类- 玻璃在生活中的应用2. 玻璃生产工艺：- 配料过程：原料的选择、配比及作用- 熔融过程：熔炉结构、熔融原理及控制参数- 成型过程：吹制、拉制、压制等成型方法- 退火过程：退火的目的、工艺及设备3. 玻璃生产中的问题及解决方法：- 分析生产过程中可能出现的缺陷，如气泡、结石等- 探讨缺陷产生的原因及解决办法4. 玻璃工业发展概况：- 我国玻璃工业的现状、发展趋势及政策- 国内外玻璃生产工艺的对比及优缺点分析5. 实践操作与创新能力培养：- 设计简单的玻璃生产工艺流程- 分析并优化现有工艺流程- 创新设计玻璃制品，培养创新意识教学内容安排与进度：第一课时：玻璃的基本知识、应用及分类第二课时：玻璃生产工艺（配料、熔融、成型、退火）第三课时：玻璃生产中的问题及解决方法第四课时：玻璃工业发展概况及国内外对比第五课时：实践操作与创新能力培养教材章节关联：《技术学科》六年级上册第五章“无机非金属材料”，第二节“玻璃及陶瓷”。
玻璃生产工艺流程(3篇)
2. 原料价格：在保证原料质量的前提下，尽量选择价格合理的原料。
3. 供应稳定性：原料供应商应具备稳定的供货能力，以保证生产线的正常运转。
4. 环保要求：选择环保型原料，降低生产过程中的环境污染。
三、熔制
熔制是将原料加热至熔融状态，形成玻璃液的过程。熔制工艺主要包括以下步骤：
三、原料准备
1. 原料选择：根据玻璃的种类和用途，选择合适的原料。常见的原料有石英砂、纯碱、石灰石、硼砂等。
2. 原料粉碎：将原料进行粉碎，使其达到一定的粒度要求。
3. 配方计算：根据原料的性质和玻璃的性能要求，计算出各原料的配比。
4. 混合：将计算好的原料进行混合，确保原料均匀分布。
四、熔制
1. 熔炉加热：将混合好的原料放入熔炉中，通过加热使其熔化。
六、切割
切割是将退火后的玻璃制品切割成所需尺寸的过程。常见的切割方法包括：
1. 机械切割：使用金刚石刀片、玻璃刀等工具，对玻璃制品进行切割。
2. 热切割：利用高温加热玻璃制品，使其软化后进行切割。
3. 激光切割：利用激光束对玻璃制品进行切割。
七、清洗
清洗是将切割后的玻璃制品表面杂质、油污等清理干净的过程。清洗方法包括：
4. 搅拌：在熔制过程中，对玻璃液进行搅拌，使其均匀熔化，提高玻璃质量。
四、成型
1. 拉制法：将熔融的玻璃液送入拉丝机，通过拉丝机的作用，将玻璃液拉制成一定厚度的玻璃板。
2. 浇铸法：将熔融的玻璃液送入模具，冷却凝固后形成玻璃板。
3. 滚制法：将熔融的玻璃液送入滚筒，通过滚筒的旋转，将玻璃液形成玻璃板。
九、包装
包装是将检验合格的玻璃制品进行封装，以防止在运输、储存过程中受到损坏。包装方式包括：
浮法玻璃成型工艺详解
浮法玻璃成型工艺详解第一部分浮法玻璃成型工艺浮法玻璃成型工艺流程：经熔化、澄清并冷却至1100℃左右的玻璃液，经流道（包括安全闸板和流量调节闸板）和流槽流进锡槽内的熔融锡液面上，在自身重力及表面张力的作用下，玻璃液开始进行摊开、抛光、均匀降温，在拉边机的作用下，进行拉薄或积厚形成一定厚度的玻璃带，在水包的强制冷却和槽体自热的降温的双重作用下，成型后的玻璃带降温到600℃左右，通过过渡辊台，出锡槽进入退火窑。
一、锡槽的工艺分区1.抛光区锡槽抛光区的功能是使从流槽流入锡槽的玻璃液在这里摊平抛光。
所谓抛光就是玻璃液在其重力和表面张力的作用下达到平衡，使玻璃表面光滑平整。
此区必须要有足够高的温度，而且横向温度必须均匀，以使玻璃的粘度小而均匀，才能使玻璃得以充分摊平。
●玻璃液在此区的粘度102.7---103.2Pa·s。
●玻璃液在此区的温度1000--1065℃。
●玻璃液在此区的冷却速度不得大于60℃/min。
●玻璃液在此区的停留时间不得小于72秒。
玻璃带的流动和边部液流玻璃液经唇砖流落在锡液面上，分为两部分流动，大部分玻璃液向下游流去，形成玻璃带的主体部分，很少一部分玻璃液反向流动，与背衬砖接触，然后缓慢的分成左右两股玻璃液流沿背衬砖和八字砖形成玻璃的左边部和右边部，这样与耐火材料接触的玻璃液形成的玻璃带边部质量较差，都将在冷端掰边作业中除去。
2.预冷区●玻璃液在此区的粘度103- 104Pa·s。
●玻璃液在此区的温度1000-900℃。
3.成型区●玻璃液在此区的粘度104.25- 105.75 Pa·s。
●玻璃液在此区的温度900-780℃。
4.冷却区冷却区长度包括收缩段在内的后面窄段的全部长度。
玻璃液在此区由于快速冷却，粘度急剧增大而不再收缩。
●玻璃液在此区的粘度范围105.75-107 Pa·s。
●玻璃液在此区的温度780-590℃。
二、锡槽的成型机理1.玻璃的粘度粘度是液体的一种内摩擦系数.当某层液体以速度ü运动时,邻近液层也将一起运动,不过速度要小些,并且距离愈远,速度愈小.这种流动称为粘滞流动。
玻璃退火过程介绍
在退火阶段（＜1014.5ρ)，玻璃经结构调整减小了结构差（长度差，密度差和热膨胀系数差），趋向于密实化。玻璃的各部在经历的时间， （弹塑性体）、 （弹塑性初态）、 （亚刚体）和 （三者之和）上说，是有差别的。 ，尤其是 较大的单位，相应的密度高，长度短和热膨胀率低。与 ， 较小的部位之间产生了结构差，冷至刚体被固定而不可逆转，形成了永久应力即是结构应力，绝无第二种应力可言。
[1]退火阶段（1011～1014.5ρ，595～516.05 ℃）和后续退火阶段（1014.5～10∞ρ，516.05～30 ℃）
玻璃作结构调整，减小由温差产生的结构差，使冷至刚体时，被固定的、不可逆转的结构差所致的永久应力，符合制品的规定值。历经了最佳、次佳和最次三种退火状态。分别与弹塑性体、弹性体初态和亚刚体的三种物理特性相对应。
冷却过程中，玻璃的黏度呈指数剧增。然而，玻璃的物理特性却是呈现出连续、渐变的规律，总共历经了六个物理特性阶段[1]：
（1）自由流动的熔体
η＝101.88～105ρ，1 500～918.30 ℃[2]Δt＝581.70℃
文献依据：“＜105ρ时，玻璃液能作自由流动；拉薄开始于105.25ρ，893.86 ℃”。
①最佳退火状态（弹塑性体）
温差所致的结构差是玻璃冷至弹塑性体时产生的。并不是冷至弹性体初态的终点，于～1013ρ才产生的。高温下，玻璃的黏度较低，结构基团位移活度大，在均匀的温度场作“顺向位移”结构调整容易进行，减小结构差的效果最好，使制品中残留的永久应力更小之贡献最大。玻璃在弹塑性体阶段处于最佳退火状态。
②次佳退火状态（弹性体初态）
结构基团位移→分子位移。黏度剧增使位移活度锐减，减小结构差的调整明显削弱。玻璃在弹性体初态阶段处于次佳退火状态。
玻璃制造工艺
玻璃制造工艺玻璃是一种常见且重要的建筑材料，它具有透明、坚固、耐腐蚀等优点，广泛应用于建筑、家居、食品等领域。
而玻璃的制造工艺则是将玻璃原料经过熔化、成型、退火等一系列工序制成成品玻璃的过程。
首先，玻璃的制造过程始于选择合适的原料。
玻璃的主要原料包括石英砂、碳酸钠、石灰石和氟化物。
其中石英砂是主要的成分，而碳酸钠则是增加玻璃熔化温度的关键。
制造高质量的玻璃需要精确控制原料含量和均匀混合。
其次，选定了原料后，将其置于玻璃窑中进行熔化。
玻璃窑一般采用高温电炉，将原料加热到接近1400摄氏度的高温，使其熔化成为高粘度的玻璃液体。
在熔化的过程中，需要加入适量的气体和助熔剂，以调整玻璃的流动性和成分。
接着，熔化的玻璃液体会被送入成型机中进行成型。
成型机通常采用两种方式：一种是浮法成型，将熔化的玻璃液流注在熔锡表面上，使其平稳流动，并形成平整的玻璃薄板。
另一种是吹制成型，将熔化的玻璃液注入吹制机内，利用气压的作用使其膨胀并成型成为容器或其他形状。
成型后的玻璃被送入退火炉进行退火处理。
退火是将玻璃加热到较高温度后缓慢冷却的过程，目的是消除内部应力，提高玻璃的强度和稳定性。
退火过程中需要严格控制温度和冷却速度，以避免出现裂纹和变形。
最后，退火后的玻璃将经过切割、打磨等加工工序，变成符合需求的成品玻璃。
切割工序将玻璃切割成各种尺寸和形状，而打磨则使其表面光滑度达到要求。
这些加工工序需要高度的精确性和专业技术，确保玻璃的质量和外观。
总结起来，玻璃的制造过程包括原料选择、熔化、成型、退火和加工等关键步骤。
在制造过程中，需要严格控制各个环节的参数，确保玻璃的品质和性能。
同时，为了推动玻璃制造工艺的发展和创新，我们也需要不断改进生产设备和技术，提高效率和质量。
对于从事玻璃制造业的企业和从业人员而言，掌握和了解玻璃制造工艺是至关重要的。
只有通过科学合理的工艺流程和严谨的操作，才能生产出高质量、符合标准的玻璃制品。
因此，希望相关行业能够加强技术培训和交流，共同推动玻璃制造工艺的进步和发展。
精退火工艺要点(玻璃制品)
精退火工艺要点光学毛坯的精退火主要是保证光学毛坯的应力和光学均匀性质量，同时还可以适当调整光学常数(折射率nd和中部色散nf-nc)一、退火的目的和要求1.消除毛坯在压制成型后冷却速度不一致(或速度过快)而使毛坯不同程度的产生的内应力，使毛坯的应力达到加工和使用要求。
2.消除毛坯在压制后的光学常数不一致，利用降温速度的快慢和保温温度的高低以及保温时间的长短对光学常数进行微量调整，从而达到毛坯使用要求。
3.改变毛坯冷却过程所造成的玻璃分子结构的不规则分布，以及内应力造成的玻璃不均匀从而达到使用要求。
二、退火前的准备工作1.保证电器和配电设备的正常使用。
2.检查控温仪和热电偶是否正常使用。
3.据所退火毛坯的牌号和要求的精度，结合炉子的实际使用情况制定退火工艺。
三、装炉应注意的几个问题1.至允许退火温度不超过10℃的不同牌号的玻璃同炉退火，各牌号方能保证理想和高精度的效果。
但牌号。
件号须分开，同时标计清楚。
2.对应力。
光学均匀性等要求高的毛坯和大件，装炉时应尽量装在中盘。
3.炉内加热器和毛坯的位置应适中，同时不允许有异物将加热器或电偶盖住。
4.炉盖必须盖好，不能有漏气现象。
四、精退火工艺曲线及操作控制要求H1.升温阶段：在升温阶段毛坯按一定的升温速度升到规定温度，从而保证产品在升温过程中不致炸裂。
升温的速度受炉子的功率。
结构和产品的大小以及要求等因素而定，一般升温速度如下：(1)从通电起始温度到150或200℃可按直接升温并在150或200℃点保℃温2-3小时，这样做主要是为了消除炉内及零件和毛坯表面的水气，并且使炉温各部分均匀，为下面的工艺创造条件。
(2)从150或200℃升到规定的保温温度点(这个温度点是据不同的玻璃牌号而定的)的升温速率一般据毛坯的大小情况作以下规定。
A.小件毛坯：最大直径或边长在22mm以下，可采用20℃/0.5小时的速度。
B.中件毛坯：直径或边长在22-60mm的毛坯。
一般可采用15℃/0.5小时的速度。
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一般玻璃的成型温度范围：接近粘度-温度曲线弯曲 处，以保证玻璃具有自动定形的某种速度。 一般玻璃的成型粘度范围为102~106Pa•s
（2）表面张力
熔融玻璃的表面张力在玻璃的澄清、均化、成型等方面起 着重要作用。 如，成型时表面张力可使玻璃料滴自动形成球形，不用模 型即可吹制圆形料泡；在玻璃纤维和玻璃管的拉制中能自然得 到圆形截面。
b、模型的温度制度
成型前，模型应加热到适当的操作温度。 由于玻璃的热传导能力很差，玻璃表面的热量 很快传出而又得不到内部热量的迅速补充，所以玻璃 表面的温度会迅速下降，若冷却进行的过快，就会在 玻璃表面层产生张应力，导致制品出现裂纹和破裂。 所以要求模具温度不能太低。
4. 成型方法
与其它材料的不同之处：
玻璃的粘度与表面张力随温度变化，成型和定形能连
续进行，使得玻璃具有各种各样的成型方法。 玻璃成型经历了手工→半机械化→机械化→计算机控制。 主要的机械成型方法有： 吹制法、压制法、拉制法、浮法、压延法与浇铸法。
（1）吹制法
采用吹管或吹气头将熔制好的玻璃液在模型中吹制成制品。
人工吹制
挑料
ห้องสมุดไป่ตู้
滚料
吹小泡
吹料泡
定义： 玻璃液漂浮在熔融金属（如锡液）表面上生产 平板玻璃的方法。
锡液熔点低、沸点高、密度大、不易挥发 --------良好的浮抛介质，主要承托和抛光玻璃
成型原理： 让处于高温熔融态的玻璃液浮在比它重的金属 液表面上，受表面张力作用使玻璃液具有光洁平整 的表面，并在其后的冷却硬化过程中加以保持，从 而生产出接近于抛光表面的平板玻璃。
应用：生产广口瓶、 小口瓶等各类 空心制品
（2）浮法生产平板玻璃
平板玻璃的现存的成型方法有：浮法、垂直引上法、 平拉法、压延法。其中，浮法具有优质高产、易操作和 易实现自动化等优点。除了压延法仍用于生产牙花、夹 丝玻璃外，其他方法现已被占主导地位的浮法所取代。
浮法生产平板玻璃是由英国Pilkington公司1959年研 究成功。中国的第一条浮法玻璃生产线于1981年在洛阳通 过鉴定，现有浮法线近百条，占世界1/3以上。
冲头 口模
雏形模
(a)落料
吹气头
(b)压制雏形
成形模
(c)重热伸长
(d)吹制成形
压-吹法成形广口瓶示意图
吹-吹法：先在带有口模的雏形模中制成口模和吹成 雏形，再将雏形移入成型模中吹成制品。 主要用于生产小口瓶。
转-吹法：是吹-吹法的一种，但是在吹制时料泡不 停地旋转。 主要用于吹制薄壁器皿、电灯泡、热水瓶胆等。 机械吹制
第四章 玻璃材料
第四节 玻璃的成型与退火
一、玻璃的成型
1. 成型与定形
玻璃成型：熔融的玻璃液转变为具有固定几何形 状制品的过程。
成型过程：
低温 高温 成型： 赋予制品以一定的几何形状。 决定因素：玻璃的流变性（黏度、表面张力、可塑 性、弹性以及这些性质的温度变化特征）。
定形： 使玻璃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玻璃 的硬化速度。
自身的比热、导热率、热膨胀、透热性等有关。
比热----决定在成型过程中放出的热量，随温度下降，玻璃的比 热减小。 导热率、透热性----越大，玻璃的冷却速度越快，成型速度越快。
3. 成型制度的制定
玻璃的成型制度是指成型各个阶段的黏度-时间或温度-
时间关系曲线。
在具体的成型条件下确定成型温度范围、各个操作工序的持 续时间、冷却介质或模型的温度等工艺参数。
吹制及 击脱吹管
割口 烘口
人工吹制法示意图
人工吹制
特点：制品表面光滑， 尺寸较精确； 局限：效率低。 应用：批量小，制作高 级器皿、艺术玻璃
机械吹制：
压-吹法、吹-吹法、转吹法、 带式吹制法等。 压-吹特点： 先用压制的方法制成制品 口部和雏形，然后再移入成型 模中吹制成制品。 主要用于生产大口瓶。
但是，表面张力对成型也有不利之处。压制成型时制品的 锐棱会自动变圆，难以得到清晰的花纹。
（3）弹性
粘滞性液体
106Pa.s 高 温度 粘-弹体
弹性固体 1014Pa.s
低
玻璃只要是在粘滞流动状态，就不会产生 永久应力，也不会产生玻璃缺陷。
（4）比热、导热率、热膨胀、透热性
玻璃成型时的冷却速度决定于外界的冷却条件，也和玻璃、
2. 成型性质
玻璃的黏弹性（黏度、表面张力和弹性性能） 和热学性质（热传导系数、比热、热膨胀系数、玻 璃的透光系数、辐射系数和热交换系数）。 在众多的性质中，黏度和表面张力起着最重要 的作用。
（1）粘度
粘度不仅对玻璃的成型有 重要影响，而且还影响玻璃 的熔制和退火过程。 利用玻璃粘度随温度变化 的可逆性，可以在成型过程 中多次加热玻璃，使之反复 达到所需的成型粘度，可进 行局部的反复加工，以制造 复杂的制品。
合理的成型制度：
应使玻璃在成型各工序的温度和持续时间同玻璃液的 流变性质及表面热性质协调一致，即在需要变形的工序，玻
璃应有充分的流动度，使其迅速充满模具，表面得到迅速的冷 却，出模时不变形，表面不产生裂纹等缺陷。
成型制度的确定
a、成型粘度范围
玻璃液在成型粘度范围内易于成型，有一定的冷
却硬化速度，又不产生析晶等缺陷。 成型开始所需的粘度还和许多因素有关，如成型 方法、制品的外形和重量等。 一般工业玻璃的成型粘度范围为102~106Pa•s。
避免锡的氧化或 与硫反应
浮法玻璃工艺示意图
浮法生产平板玻璃的优点
表面质量高（相当于机械抛光玻璃）； 拉引速度快，产量大； 厚度可控制在1.7mm~30mm，宽度可达 5.6m； 便于大规模生产。
二、玻璃的退火
在生产过程中, 玻璃制品经受激烈而又不均匀的温度变化， 会产生热应力；溶制不良会造成玻璃中的不均匀区，导致热学 性质差异而产生应力。
这些都会降低制品的强度和热稳定性，故一般玻璃产品
成型后，需经过退火处理，使其应力限定在一定范围内，以防 在冷却、存放、再加工及使用过程中自行破裂或太易破裂。
（1）玻璃应力的分类:
a. 以产生原因为标准： 热应力 结构应力 机械应力 b. 以作用范围为标准： 宏观应力： 由外力作用或热作用产生； 微观应力： 玻璃的微观不均匀区域中存在的或分相 引起的应力; 超微观应力： 玻璃中相当于晶胞大小的体积范围内