玻璃配方组成设计与管理
玻璃配方计算和配合料制备.
实验三玻璃配方计算和配合料制备1 目的意义1.1 意义配方计算是根据原料化学成分和所制备的玻璃成分等计算各种原料的需要料。
配合料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。
配方计算和配合料制备是玻璃乃至各种无机非金属材料新品种研制和生产必不可少的工艺过程。
配方计算也是对后续玻璃熔制工艺参数的预测，配合料制备则直接影响玻璃的熔制效果和成品性能。
1.2 目的(1) 进一步掌握配方计算的方法；(2) 初步掌握配合料的制备方法和步骤；(3) 了解影响配合料均一性的因素。
2 实验原理2.1 玻璃成分的设计首先，要确定玻璃的物理化学性质及工艺性能，并依此选择能形成玻璃的氧化物系统，确定决定玻璃主要性质的氧化物，然后确定各氧化物的含量。
玻璃系统一般为三组分或四组分，其主要氧化物的总量往往要达到90％(质量)。
此外，为了改善玻璃某些性能还要适当加人一些既不使玻璃的主要性质变坏而同时使玻璃具有其他必要性质的氧化物。
因此，大部分工业玻璃都是五六个组分以上。
相图和玻璃形成区域图可作为确定玻璃成分的依据或参考。
在应用相图时，如果查阅三元相图，为使玻璃有较小的析晶倾向，或使玻璃的熔制温度降低，成分上就应当趋向于取多组分，应选取的成分应尽量接近相图的共熔点或相界线。
在应用玻璃形成区域图时，应当选择离开析晶区与玻璃形成区分界线较远的组成点，使成分具有较低的析晶倾向。
为使设计的玻璃成分能在工艺实践中实施，即能进行熔制、成型等工序，必须要加入一定量的促进熔制，调整料性的氧化物。
这些氧化物用量不多，但工艺上却不可少。
同时还要考虑选用适当的澄清剂。
在制造有色玻璃时，还须考虑基础玻璃对着色的影响。
以上各点是相互联系的，设计时要综合考虑。
当然，要确定一种优良配方不是一件简单的工作，实际上，为成功地设计一种具有实用意义，符合预定物化性质和工艺性能的玻璃成分，必须经过多次熔制实践和性能测定，对成分进行多次校正。
表2-1给出两种易熔的Na2O-CaO-SiO2系统玻璃配方，可根据自己的要求进行修改。
玻璃配方组成设计与管理
根 据经 验 、 配方 ， 直 觉建 立经 验 规则 的经 验性 凭
了玻璃 的性 质见 式 （ ）玻 璃 的组 成决定 了玻 璃 的结 １， 构 见式 （ ） 由此可 见 ， ２。 改变 玻璃 组成 可 以改 变玻璃 性 质见 式 （ ） ３ 。也 正 是 因为这 样 ， 以将顾客对 产 品 可
ｓ ａｌｂ ｉ ｇ ｓ ｒ ｕ ｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｒ ｃ ｓ ｏ ｔｏ ，ｓ ｃ ｓｍｅｔｎ ，ｆ ｒ ｎ ，ａ ｎ ａｉ ｇ ｔ ， ｎ ｖ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｓｏ ，Ｃ ｌ — ｈ ｌ ｒ ｅｉ ｓｃ ｎ ｅ ｕ ｎ ｅｔ ｐ ｏ ｅ ｓｃ ｎ ｒ ｌ ｕ ｈ ａ ｌ ｇ ｏ ｍｉ ｇ ｎ ｅ ｌ ，ｅ ｅ ａ ｄ ｅ ｅ ｒ ｄ ｃｉ ｔ ｐ ａｌ ｎ ｏ ｏ ｉ ｎ ｏ ｓ
（ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｒ ＆ Ｄ Ｃ ｎｅ ｆ ｌ ａ Ｇ ｏ ｐ Ｃ ， ｔ ． ｕ ａ ｇ ｅＧ ｏ ｐ Ｙ ｂｎ ６ ４ ０ ， ｈ ａ Ｔ ｃｎ ｌ ｇ ｅ ｔｒ ｏ ｌ ｒｕ ｏ Ｌ ｄ Ｗ ｌ ｎ ｙ ｒ ｕ ， ｉｉ ４ ０ ７ Ｃ ｉ ） ｏＧ ｂ ｉ ｎ
的要求 转化 对玻 璃 性质 要求 ， 而改 变组成 ， 进 生产 出 符 合顾 客要 求 的产 品 。
Ｇ ＝ｆ Ｓ） （ Ｐ （ ＝ Ｇ ） Ｇ ＝ （ ） Ｐｉ （） １ （） ２ （） ３
配方设 计将使 得 企业 面 临 ２个 致 命 的 问题 ： 是 无 一 法 将顾 客对产 品 的要 求 转 化 为玻 璃 的性 质 要 求 ， 进 而根 据性质 设计 出合 理 的配 方来 满足 顾客 要求 。在
ｉ ｇ ｓ ｒ ｕ ａ ｇ ｏ ｅ ｔ ｒ ｒｓ ｃ ｎ ｍｉ ｅ ｅｉ ａ ｄ ｃ ｅ ｉ．Ｔｈ ｓａｔｃｅｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｒｎ ｌ ｆ ｏ ｕ ａｃ ｍｐ ｉ ｏ ｐ — ｎ ｅ ｉ ｓ ｄ ｍａ ｅｔ ｎ ｅ ｐ ｉ ｅ ｏ ｏ ｃｂ ｎ ｆ ｎ ｒ ｄｔ ｏ ｅ ｔ ｉ ｒｉｌ ｒ ｄ ｃ ｔ ｅｐ Ｎｐ ｅｏ ｒ ｌ ｏ ｏ ｔ ｎ ｏ ｔ ｎ ｓ ｉ ｆｍ ｓ ｉ ｉ
各种玻璃配方知识
各种玻璃配方知识玻璃是一种无定形固体，主要由硅酸盐和氧化物组成。
它的基本成分是石英砂（二氧化硅）和碳酸钠（二氧化碳），同时还添加了控制玻璃的特性和性能的其他氧化物和物质。
下面将介绍几种常见的玻璃配方知识。
1.硅酸盐玻璃配方：硅酸盐玻璃是最常见的玻璃类型之一，主要成分是二氧化硅（SiO2）。
硅酸盐玻璃的配方可以根据不同的需求和应用进行调整，常见的控制元素有氧化钠（Na2O）、氧化铝（Al2O3）和氧化钙（CaO），它们对玻璃的特性和性能有显著影响。
2.硼硅酸盐玻璃配方：硼硅酸盐玻璃是一种特殊的玻璃类型，其基本成分是二氧化硼（B2O3）和二氧化硅（SiO2）。
硼硅酸盐玻璃的配方中添加了较高比例的二氧化硼，这使得玻璃具有较低的熔点和较高的热膨胀系数，适合用于制作耐热玻璃器皿和光学器件。
3.铅玻璃配方：铅玻璃是一种含有较高比例的氧化铅（PbO）的玻璃，它的主要成分是二氧化硅（SiO2）和氧化铅（PbO）。
铅玻璃具有较高的折射率和较高的密度，因此广泛用于光学器件和水晶制品。
由于铅的毒性，近年来铅玻璃的使用逐渐受到限制。
4.硼铝硅酸盐玻璃配方：硼铝硅酸盐玻璃是一种混合了硼酸盐、铝酸盐和硅酸盐的玻璃。
它的配方可以根据不同的需求进行调整，通常包括较高比例的硼酸盐（如硼酸）和铝酸盐（如氧化铝）。
硼铝硅酸盐玻璃具有较低的熔点和良好的耐用性，适合用于制作化学仪器和耐火材料。
5.镁铝硅酸盐玻璃配方：镁铝硅酸盐玻璃是一种含有较高比例的镁酸盐（如氧化镁）和铝酸盐（如氧化铝）的玻璃。
它具有较高的抗热震性能和较低的热膨胀系数，适合用于制作热电容器、电力电子器件和太阳能电池等。
玻璃的配方可以根据不同的需求和应用进行调整，以达到所需的特性和性能。
同时，配方的调整还可以影响玻璃的制备工艺和成本。
因此，在设计和制备玻璃产品时，选择合适的配方是至关重要的。
玻璃配方组成设计与管理
玻璃配方组成设计与管理何旭远(五粮液集团环球有限公司,宜宾644007)摘要:玻璃配方组成对产品的理化性质、生产成本和工艺控制均会产生重大的影响,组成设计不当,不但会造成产品质量下降、废品增加、成本提高,而且会给熔制、成形、退火等工艺控制带来严重后果,甚至无法生产,企业的经济效益和信誉将受到极大的损害。
文章主要介绍了配方组成优化设计的原理、计算机模拟设计方法、配方的计算、组成的监控与调整。
关键词:玻璃配方;新品开发;组成设计与管理Design of Glass Formula Composition and ManagementHE X u-yuan(T echnology R&D Center of G lobal Gr oup Co,L td.Wuliang ye Group,Y ibin644007,China)Abstract:Glass formula co mposition has significant impact on physical and chemical properties,production cost and pro-cess control.If composition desig n is not adequate,it shall result in low product quality,reject incr ease and cost rise,and also shall bring ser ious consequence to process control,such as melting,forming,annealing,etc,and even product ion stop,caus-ing serious damage to enterpr ise economic benefit and credit.T his article introduces the pr inciple of formula composition opt-i mizing design,metho d of computer simulation design,calculation of formula,monitoring and adjustment of composition. Key words:glass formula;new product development;composition design and manag ement根据经验、配方,凭直觉建立经验规则的经验性配方设计将使得企业面临2个致命的问题:一是无法将顾客对产品的要求转化为玻璃的性质要求,进而根据性质设计出合理的配方来满足顾客要求。
光伏玻璃生产配方
光伏玻璃生产配方光伏玻璃是一种能够将太阳能转化为电能的特殊玻璃材料。
它通常由钢化玻璃基材和具有光伏效应的薄膜材料组成。
在光伏玻璃的生产过程中，配方的选择和控制起着至关重要的作用，直接影响着光伏玻璃的性能和效率。
一、玻璃基材的配方光伏玻璃的基材通常采用钢化玻璃，其配方需要考虑以下几个方面：1. 玻璃成分的选择：玻璃基材需要具有较高的透光性和强度，因此选择适合的玻璃成分非常重要。
常见的玻璃成分有硅酸盐、硼酸盐等。
2. 添加剂的控制：为了改善玻璃的物理性能，常常需要添加一些辅助成分，如氧化物、氟化物等。
这些添加剂可以提高玻璃的耐热性、耐腐蚀性和抗震性能等。
3. 温度控制：玻璃的配方中还需要考虑熔化温度和冷却速度的控制，以保证玻璃的成型性能和质量。
二、光伏薄膜的配方光伏薄膜是光伏玻璃中起到光电转换作用的关键部分，其配方需要考虑以下几个方面：1. 半导体材料的选择：光伏薄膜中常用的材料有硅、铜铟镓硒等。
不同材料具有不同的能带结构和光电性能，因此需要根据具体需求选择合适的半导体材料。
2. 添加剂的控制：为了提高光伏薄膜的光电转换效率，常常需要添加一些掺杂剂，如磷、硼等。
这些添加剂可以调节光伏薄膜的导电性能和光吸收能力。
3. 膜层结构的设计：光伏薄膜可以采用多层结构，通过叠加不同材料的薄膜层来增强光伏效应。
因此，在配方设计中需要考虑不同膜层的材料组成和厚度控制。
三、工艺参数的控制除了配方的选择，光伏玻璃的生产还需要控制一系列的工艺参数，以确保最终产品的性能和质量：1. 温度控制：光伏玻璃的生产过程中需要进行高温处理，温度的控制直接影响薄膜的结晶度和晶粒尺寸，因此需要严格控制加热和冷却速度。
2. 气氛控制：光伏玻璃的生产过程中需要在一定的气氛环境下进行，如氮气、氧气等。
不同气氛对薄膜的形成和性能有着不同的影响，因此需要选择合适的气氛控制。
3. 设备参数的优化：在光伏玻璃的生产过程中，还需要对设备参数进行优化，如薄膜沉积速度、薄膜厚度的控制等。
第六章玻璃成分设计
3
②摩尔分数：玻璃组成中每种成分的摩尔含量
ni xi 100 ni
式中：xi——玻璃成分i的摩尔物质量分数，%； ni——玻璃成分i的物质的量； Σni——玻璃中所有成分物质的量的总和。 •在研究玻璃成分与性质关系时，常采用摩尔分数。 ③摩尔比 先将玻璃成分中各成分的量换算成物质的量，再 列出相互之间物质的量的比例 如：Na2O • CaO • 3SiO2 优点：可预测玻璃的性质 •在探讨不同成分对玻璃性质影响时，常用摩尔比法。
2．玻璃成分设计
（1）玻璃成分设计原则
①设计的玻璃性能达到要求 根据组成、性质和结构的关系 ②玻璃成分体系稳定可靠 •设计的组成能形成玻璃而析晶倾向小。 •以玻璃形成图为依据时，透明玻璃成分要在玻璃形 成区内。 •以相图为依据时，玻璃成分应位于相图中相交界线 和低共熔点附近。 还要考虑玻璃是否容易分相和析晶的问题， 微晶玻璃应获得要求的晶相和形貌
（2）玻璃成分设计方法
经验设计、计算机辅助设计 ①玻璃成分经验设计 •提出设计玻璃的性能要求 根据玻璃制品使用要求，列出以下主要性能 要求： 膨胀系数、软化点、热稳性、化稳性、机械强度 、电学性质、光学性质等以及如熔制温度、成形温 度、退火温度等工艺性能。
•拟定玻璃的组成
一般有两类情况： 对于玻璃新成分的确定： 有关相图 选择玻璃组成点，拟定玻璃组成； 玻璃形成区图 对于已有成分作局部调整： 首先：根据性能要求，参考已有成分，结合生 产条件，调整玻璃中各氧化物的比例，拟定出原始 组成； 然后：按照有关性质计算公式算出主要性质， 并与预期要求对照，不符和要求时，反复调整组成 ，最终拟定玻璃的组成。 •实验、测试、确定组成 经反复试验、性能测试后确定合理的玻璃组成。
③符合绿色制造概念 尽量不用或少用对环境有害的成分，如 Pb、Hg、F等，但目前还很难做到理想。 ④符合熔制、成形、退火等工艺要求 ⑤原料质量的稳定和供应 原料易得，成本低，玻璃价格低。
第二章玻璃原料及配合料制备2
白砒和三氧化二锑
氧化作用。还能消除用硒和氧化锰脱色时， 氧化作用。还能消除用硒和氧化锰脱色时，因用量过多而 形成的淡红色。 形成的淡红色。
二氧化铈
用作脱色剂时能保证最好的脱色，其脱色作用基于在玻璃 用作脱色剂时能保证最好的脱色， 熔制的温度下分解放出氧，通常与硝酸盐共同使用。 熔制的温度下分解放出氧，通常与硝酸盐共同使用。
3、硫、硒化合物
硒与硫化镉 单体硒的胶体粒子，使玻璃着成玫瑰红色。 单体硒的胶体粒子，使玻璃着成玫瑰红色。硒与硫化镉共用 可以制成由黄色到红色的玻璃。 可以制成由黄色到红色的玻璃。 锑化合物 在钠—钙玻璃中加入三氧化二锑、硫和煤粉， 在钠—钙玻璃中加入三氧化二锑、硫和煤粉，在熔制过程 中生成硫化钠，经过加热显色，硫化钠与三氧化二锑形成 中生成硫化钠，经过加热显色， 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。
1、离子着色剂
锰化合物——与铁共用 与铁共用， 一、锰化合物——与铁共用，可以获得橙黄色到暗红紫色的 玻璃。与重铬酸盐共用，可以制成黑色玻璃。 玻璃。与重铬酸盐共用，可以制成黑色玻璃。 二、钴化合物——它使玻璃能获得略带红色的蓝色，加入0.1％ 钴化合物——它使玻璃能获得略带红色的蓝色 加入0.1％ 它使玻璃能获得略带红色的蓝色， 的一氧化钴，可以获得明亮的蓝色。 的一氧化钴，可以获得明亮的蓝色。 三、镍化合物——能使钾—钙玻璃着成浅红紫色，钠—钙玻璃 镍化合物——能使钾 钙玻璃着成浅红紫色， 能使钾— 着成紫色(有生成棕色的趋向) 着成紫色(有生成棕色的趋向)。 四、铜化合物——与Cr2O3或Fe2O3共用，可制得绿色玻璃。 铜化合物——与 共用，可制得绿色玻璃。
玻璃的生产配方
玻璃的生产配方玻璃是一种非晶体材料，经常被人们广泛使用。
不管是用于建筑行业还是日常生活中，执行玻璃都是必不可少的。
那么，制造玻璃的过程是怎样的呢？下面就来一步步讲解。
首先，制造玻璃的重要组成部分是什么呢？牢记，这里所说的一些相关的配方，只是玻璃的制造过程中的原料的比例，而真正决定玻璃品质的还有其他诸多因素。
第一步：硅砂制造玻璃最主要的材料是硅酸盐，而这其中最重要的一部分就是硅砂。
硅砂是一种自然形成的矿物质，也可以利用玻璃废料进行回收利用。
第二步：碳酸钠除了硅砂，另外一个主要的原材料是碳酸钠（Na2CO3），是由琼脂石和菜苔灰烧制而成的碱性物质。
第三步：石灰第三个主要原材料是石灰CaO，这个物质通常用石灰石（CaCO3）进行加热解离（即石灰岩）。
石灰是为了确保玻璃制品的柔韧性和耐用性而加入的。
第四步：其他材料在玻璃制造的过程中，还需要添加其他一些成分，使得玻璃的性能更加展现优势。
这里我们就需要根据公式来计算各种元素和化合物的浓度和比例。
光是添加硅砂、碳酸钠、和石灰并不足以制造好玻璃。
制造好的玻璃还需要加入一些微小的其他元素，例如氧化铁、氧化铜、氟化物、磷酸盐等等。
这些元素的浓度和比例都需要根据情况来确定。
综上所述，玻璃的生产配方应该是：SiO2（硅砂）: 70-74%，Na2O（碳酸钠）:12-16%，CaO（石灰）:10-15%。
其他元素和化合物的浓度和比例也需要根据具体的情况来确定。
在制造完毕玻璃之后，还需要熔化它，然后立即将其冷却，以确保其具有均匀的外观和结构。
制造玻璃的最终过程是因其制造方法而异的，但通常会涉及到将材料融化以形成燃烧或电弧。
随着它的熔化和冷却，玻璃的形成过程就完成了。
总之，制造玻璃的生产配方需要牢记它是硅砂、碳酸钠、石灰和其他元素和化合物的比例组合，不同的原料比例可以决定我们所制造的不同类型的玻璃，应该根据具体的应用情况来确定。
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玻璃配方组成设计与管理何旭远(五粮液集团环球有限公司,宜宾644007)摘要:玻璃配方组成对产品的理化性质、生产成本和工艺控制均会产生重大的影响,组成设计不当,不但会造成产品质量下降、废品增加、成本提高,而且会给熔制、成形、退火等工艺控制带来严重后果,甚至无法生产,企业的经济效益和信誉将受到极大的损害。
文章主要介绍了配方组成优化设计的原理、计算机模拟设计方法、配方的计算、组成的监控与调整。
关键词:玻璃配方;新品开发;组成设计与管理Design of Glass Formula Composition and ManagementHE X u-yuan(T echnology R&D Center of G lobal Gr oup Co,L td.Wuliang ye Group,Y ibin644007,China)Abstract:Glass formula co mposition has significant impact on physical and chemical properties,production cost and pro-cess control.If composition desig n is not adequate,it shall result in low product quality,reject incr ease and cost rise,and also shall bring ser ious consequence to process control,such as melting,forming,annealing,etc,and even product ion stop,caus-ing serious damage to enterpr ise economic benefit and credit.T his article introduces the pr inciple of formula composition opt-i mizing design,metho d of computer simulation design,calculation of formula,monitoring and adjustment of composition. Key words:glass formula;new product development;composition design and manag ement根据经验、配方,凭直觉建立经验规则的经验性配方设计将使得企业面临2个致命的问题:一是无法将顾客对产品的要求转化为玻璃的性质要求,进而根据性质设计出合理的配方来满足顾客要求。
在现代玻璃制造业中这个矛盾尤为突出;二是经验性配方工艺人员个人的经验总结停留在感性阶段,无法从理论上去验证经验总结的正确性,不能及时分析和处理生产中的问题。
也正是因为经验的缘故,很难尽快地去改进已有产品的性能。
文章详细介绍玻璃配方组成设计的原理及方法、配方及性质计算和应用实例。
1配方组成设计的意义物质的结构决定了它的性质,改变物质结构就可以改变它的性质。
玻璃也一样,玻璃的结构决定了玻璃的性质见式(1),玻璃的组成决定了玻璃的结构见式(2)。
由此可见,改变玻璃组成可以改变玻璃性质见式(3)。
也正是因为这样,可以将顾客对产品的要求转化对玻璃性质要求,进而改变组成,生产出符合顾客要求的产品。
G p=f(S g)(1)P i=U(G p)(2)G p=U(P i)(3)式中:G p为玻璃的性质;f、U为函数形式;S g为玻璃结构;P i为玻璃组成。
从式(2)中可以看出,P i与G p对应关系的非唯一性,也就是说可以有多种组成满足同一性质指标的要求,因为有的性质与组成之间呈简单的加和关系,如密度、折射率等;有的性质与组成之间不呈简单的加和关系,而与玻璃系统中各组分间化学作用9导致形式结构基团,与离子相互间的键特性有关,如导电率、粘度、表面张力等;还有的性质与外界条件有很大关系,如化学稳定性。
那么,在多种组成满足性质要求的前提下,如何选择最佳组成来满足生产需要呢?这就为优化提供了课题。
2 配方组成设计的依据2.1 符合环保要求Jonson 引用瑞典学者根据环境要求提出了禁用和限制使用的元素,见图1。
目前,国内出口欧盟的产品对有毒有害物含量都作了明确规定,如PAR 灯和节能灯产品要求玻璃A s [100ppm,同时对重金属Cd 、H g 、Pb 等元素也做了规定。
这个要求就只有通过组成设计来实现。
图1 禁止和限制使用元素图注:1禁止使用元素,2明显减少使用元素,3严格限制使用元素,4限制沉积物最大含量元素,5特殊需要引入的元素。
2.2 确保组成在相图中处于玻璃形成区透明玻璃成分必须要在玻璃形成区内,以避免玻璃在熔化、冷却、成形工艺过程中分相和析晶形成产品缺陷;微晶玻璃则要根据产品要求确定晶相及形貌,根据晶相在相图上选择合适的组成。
2.3 符合产品质量要求产品的质量要求来源于2个方面,一是产品标准,一是顾客要求。
产品质量的影响因素是多方面的,除了与设备、工艺有关外,还与组成设计密切相关,而且有些质量要求必须通过组成设计来解决,如高硼硅酸盐玻璃的膨胀系数、食品包装用产品有毒有害物的含量及浸出量、产品曝光着色等。
2.4 符合工艺性能要求在满足产品质量要求的前提下,就得考虑工艺要求,如熔化温度低、澄清均化时间短、熔窑侵蚀小、熔化工艺易掌握、熔化中不产生条纹与结石、温度、粘度与成形方式相适应、退火易于消除应力等。
2.5 符合原料选用要求原料选用要求价格低廉、质量稳定、能长期批量供应等。
3 配方组成设计方法配方组成设计可分为经验设计与计算机设计。
经验设计基本上是完全依靠于经验,根据产品质量要求、理化性质、生产工艺、原料选用、成本及成分等要素在大量的原始文献资料中找出工艺、性质基本符合要求的成分做依据,结合自身工艺条件进行组分计算或试验,择性质最佳、成本最廉的组成投入生产。
计算机设计是利用计算机对真实的玻璃成分进行模拟试验,提供实验结果,指导成分设计。
由于计算机的发展与普及及现代制造业对产品质量的高要求,经验设计已经存在太多不足,这里重点介绍计算机组成的设计与优选。
3.1 计算机组成设计的发展我国计算机组成设计最早是1981年干福熹院士的/电子计算机自动计算玻璃性质与设计玻璃成分0;之后有1985年吴锡其、李立华的/微型计算机辅助设计0;1987年浙江大学将性质和成分设计用于玻璃综合试验;1988年王承遇教授的研究组将计算机用于轻量瓶组成优化设计;1998年笔者与蒋志明开发了/玻璃配方优化设计系统0,成功运用于高硼硅灯饰玻璃、铅晶质玻璃、玻璃熔块、啤酒瓶及白酒瓶配方组成设计。
3.2 计算机组成设计方法3.2.1 正交试验方法计算机设计其实现方法有正交试验法和全面实验法。
正交试验设计是多因子试验设计中最重要的一种设计方法。
它根据因子设计的分式原理,采用由组合理论推导而成的正交表来安排设计试验,并对试验结果进行统计分析的试验方法。
根据设计玻璃的组分数目、组成范围及交互作用组分的数目选择合适的正交表安排试验,试验结果进行直观分析和方差分析,根据分析结果确定最优组成设计。
3.2.2 全面试验法根据已有经验,选择玻璃设计组成数目和组成大致范围,根据成分与性质间的数学模型进行性质计算,从中选出符合要求的组成。
相对于正交试验来讲,此法的计算量很大,但它不受优选组成数目和交互作用组成数目的限制,也正是它的这个特点,使得我们在优选多目标性质时,同一范围内的组成优选成功的几率会更大。
3.3 计算机组成优选的实现3.3.1 优选框图,见图2。
3.3.2 构建数学模型10图2配方优化设计1)性质计算G=E i g i r i(4)式中,G为玻璃的性质;g i为各组分的性质;r i为各组分的摩尔分数。
2)目标性质与性质计算值绝对误差最小化$i=(G i-b i/2)(5)S=E i$i(6)式中,G i为第i种性质的计算值;b i为第i种性质的目标值;$i为第i种性质的计算值与目标值的绝对误差;S为i种性质绝对误差之和;$i>0;b i/2为第i中目标性质的平均值。
3)成本目标值最小化S c=E i X i y i(7)式中,S c为成本计算值;X i为第i种组分的含量;y i 为引入第i种组分原料的成本。
4)最优组分优选You=S/S c(8) You值最大的作为最终优选组成。
3.3.3计算机组成优选的实现1)组成优选选择好目标性质、组分及其范围,运用/玻璃配方优化设计系统0软件的优选功能进行优选,优选结束后显示最优质量百分比组成和最优摩尔百分比组成及优选组成的性质。
下面我们以优选目前市场上高硼硅玻璃管、棒的配方组成为例进行演示,见图3。
图3优选结果见表1,从表1中可以看出,优选组成符合要求,这个组成得到了实验室和生产实践的验证。
表1组成优选结果氧化物SiO2A l2O3N a2O B2O3K2O 氧化物范围/%74.00~80.00 3.00~3.50 4.00~5.0012.50~16.500.20~0.50优选结果/%80.04 3.12 4.1612.470.21优选的目标性质性质名称膨胀系数密度折射率目标性质范围 3.2~3.3 2.2~2.3 1.45~1.50优选目标性质 4.48 2.25 1.47552)配方计算组成优选出来后就是根据产品和工艺要求,选择适中的原料进行配合料的制备。
各主要原料和辅助原料选用及配料单计算见图4。
4配方管理玻璃的理化性质与其化学组成是相关的,组成的变化必然导致一系列性质的变化,因而对玻璃组成实施有效管理是保证产品性能的重要技术措施。
4.1组成控制类型4.1.1特性控制根据产品质量要求,对其相关性质进行监控,如高硼硅玻璃的膨胀系数、显像管玻璃的电性能等,由于一个性质的变化必然导致相关性质的变化,所以11图4检测中如果发现有2个以上的特性不受控时即说明产品性能已经存在严重问题,需要及时查找原因以排除组成对产品性能的危害。
4.1.2例行控制例行控制的目的是确保生产在受控状态下稳定进行。
组成的例行控制是为了保证产品符合使用要求,检验物理性能测试的正确性;物理性能的控制是为了检验组成的合理性,保证组成设计符合预期的性能要求。
企业可根据自己产品的质量要求和工艺情况,制定自己的特性和例行监控计划。
4.2组成控制方法组成分析和性能控制图是比较好的控制手段,它可以连续地反映玻璃组成和特性变化趋势的全部过程,根据控制图曲线的变化对组成进行调整以确保产品性能处于受控状态。
控制图的绘制和使用在质量管理中的应用已经非常普遍,在此不再赘述。