Что такое напряжение в стекле

Внутренние напряжения в стекле

На многих интернет-ресурсах, посвященным витражам достаточно подробно освещается тема резки стекла. Но простое руководство, пусть даже самое подробное, не дает понимания зачем мы выполняем некоторые действия и какую они несут смысловую нагрузку. Поэтому мне хотелось бы затронуть такую сложную, но интересную и полезную для понимания процессов, происходящих в разрезаемом стекле тему, как внутренние напряжения в стекле. Важной особенностью стекла как физического тела является наличие внутренних напряжений, вследствие которых технология его резки кардинально отличается от резки других материалов.
Внутренние напряжения возникают в стекле по следующим причинам: стекло обладает низкой теплопроводностью (свойство материала распространять тепло по соседним слоям), высокой вязкостью, медленно уменьшающейся при очень высоких температурах, и аморфной структурой (в отличие от кристаллического строения, где соблюден и ближний порядок, и дальний, это отсутствие дальнего порядка в расположении молекул при наличии ближнего порядка). Возникают внутренние напряжения в стекле при его затвердевании, когда стекло остывает после варки.
Рассмотрим как ведет себя стекло в остывающем листе, который вышел с формовки. Остывание начинается с наружных слоев. Пока их температура не опустилась до значения, при котором вязкость не увеличилась и не затруднила пластическую деформацию, структура, изменяющаяся с охлаждением, имеет возможность выравниваться. С застыванием внешних слоев (около 600°С), когда эта возможность пропадает, во внешних слоях появляется напряжение растяжения, так как они стремятся сжаться вследствие охлаждения, а не успевшие отдать тепло внутренние слои с уменьшением объема запаздывают. Когда же внутренние слои отдают излишек тепла и начинают застывать, уже затвердевшие фиксирующие их внешние слои не позволяют им сжаться в нужной степени. Таким образом получается, что напряжение во внешних слоях, которые затвердевали при объеме, соответствующем более высоким температурам, меняет свое значение, и по мере остывания стекла переходит из напряжения растяжения в напряжение сжатия. Во внутренних же слоях, которым застывшие внешние слои не позволили занять меньший объем, формируется напряжение растяжения.
Теперь посмотрим, что происходит в толще стекла, когда мы производим действия по его резке. Сначала мы проводим по поверхности стекла линию стеклорезом. Стеклорез оставляет на поверхности V-образную канавку, правильность геометрии которой зависит и от используемого инструмента, и от навыка работающего с ним. Канавка, оставленная стеклорезом — источник микротрещин, одна или несколько из них увеличатся и распустят наше стекло. После проведения линии реза рекомендуется простучать стекло с обратной стороны. Ударные волны от простукивания, идущие снизу, со стороны окончаний микротрещин способствуют их раскалыванию и дальнейшему продвижению в толщу стекла. Жидкость для стеклореза так же способствует расхождению трещин. Она как по капилляру забирается между стенками трещины, продвигаясь с каждой ударной волной все глубже, и на молекулярном уровне не дает возможности трещине сойтись обратно. И когда такая постепенно увеличивающаяся микротрещина добирается до слоя, где стекло испытывает напряжение растяжения, то внутренние слои уже сами растягивают эту трещину, раскалывая стекло по всей толщине.

Как разламывается стекло при неверном приложении усилий — результат наличия разнонаправленных напряжений в стекле

Правда, часто трещина доходит до границы, где напряжения растяжения внутренних слоев сменяются напряжениями сжатия внешнего слоя и там останавливаются. Тогда чтобы распустить стекло его приходится разламывать. Если же вместо разламывания растягивать стекло в направлении его плоскости, результат будет как на фотографии, которая наглядно демонстрирует границу разнонаправленных напряжений в стекле.

Теперь посмотрим как средневековые мастера резали стекло, используя вышеперечисленные свойства. Обратимся к Теофилу, глава 18 книги 2.

Глава 18 из книги 2 Теофила (лат. Theophilus Presbyter)

Теофил рекомендует резать стекло, используя точечный нагрев, который, усиливая имеющиеся в наружном слое напряжения сжатия, разрушает поверхность стекла. В случае, если не удается получить разрушение внешнего слоя с помощью точечного нагрева, Теофил предлагает быстрое точечное охлаждение места нагрева, которое вызовет в резко охлаждаемой небольшой области напряжения растяжения, которые уже наверняка победят силы, соединяющие материал.

Источник

Что такое напряжение в стекле

Методы контроля остаточных напряжений после отжига

Glass containers. Methods of testing the residual stresses after annealing

Дата введения 2007-07-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-97 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 74 «Стеклянная тара»

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 29 от 24 июня 2006 г.)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2006 г. N 281-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 31292-2006 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2007 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе «Национальные стандарты».

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 1, 2021 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

1 Область применения

2 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1 остаточное напряжение: Напряжение, возникающее и сохраняющееся в стеклянном образце в процессе его перехода из пластичного в хрупкое состояние.

2.2 отжиг: Процесс тепловой обработки, при котором достигается ослабление остаточных напряжений в образце.

2.3 двойное лучепреломление в стекле: Способность стекла, имеющего внутреннее напряжение, разлагать падающий свет на два линейно-поляризованных во взаимно перпендикулярных направлениях луча, имеющих различные скорости распространения и преломляемых под разными углами.

2.4 разность хода лучей: Разность оптических длин путей, пройденных линейно-поляризованными лучами при двойном лучепреломлении в стекле.

2.5 удельная разность хода лучей: Разность хода лучей, приведенная к единице пути луча в стекле.

3 Средства контроля

Полярископ и/или полярископ-поляриметр любого типа (например ПКС-250, ПКС-250 М).

Прибор или устройство для измерения толщины стенок и дна образца, обеспечивающее заданную точность измерения согласно нормативных документов на тару конкретных видов.

Ступенчатые клинья с указанной разностью хода лучей.

4 Подготовка к проведению контроля

4.1 Порядок отбора и подготовка образцов для контроля

4.1.1 Порядок отбора и количество образцов для контроля устанавливают в нормативных документах на тару конкретных видов.

4.1.2 Для контроля отбирают образцы, прошедшие отжиг, которые не подвергались воздействию термических и/или механических нагрузок.

4.1.3 Перед проведением контроля образцы выдерживают не менее 30 мин в помещении с температурой не ниже 18 °С.

4.2 Подготовка полярископа или полярископа-поляриметра

4.2.1 Полярископ или полярископ-поляриметр во время контроля должен находиться в полузатемненном помещении при температуре окружающей среды от 10 °С до 30 °С и относительной влажности не более 80%.

4.2.2 Подготовку полярископа или полярископа-поляриметра к работе проводят в соответствии с инструкцией к конкретному типу прибора.

В приборах других типов введение одноволновой фазовой пластины проводится в соответствии с инструкцией к прибору.

5 Порядок проведения контроля

5.1 Условия проведения контроля должны быть одинаковыми для всех образцов одной выборки.

5.2 Образец помещают между анализатором и поляризатором (для приборов типов ПКС-250 и ПКС-250М используют анализатор диаметром 250 мм) так, чтобы просматриваемый участок был перпендикулярен к направлению распространения луча света в полярископе или полярископе-поляриметре.

При контроле образцов просматриваемым участком является дно или узкий участок стенки, максимально приближенный к плоскому образцу.

Дно образца просматривают через горловину.

Вращая установленный образец, отмечают наблюдаемый цвет в просматриваемом участке. Сравнивая его с цветом, указанным в нормативном документе, находят на образце участки с недопустимым цветом, который соответствует максимальному напряжению.

5.4.1 Вращая установленный образец, находят по методу А участок, имеющий максимальное напряжение. Ступенчатый клин располагают рядом с образцом так, чтобы наблюдаемые цвета в клине и образце имели одинаковую последовательность.

5.4.2 Сравнивая цвет различных ступеней клина с наблюдаемым цветом в образце, определяют разность хода лучей. Если цвет одной из ступеней клина близок или совпадает с цветом контролируемого участка образца, то разность хода лучей (нм) в образце принимают равной разности хода лучей этой ступени клина.

Если цвет контролируемого участка образца окажется промежуточным между цветом двух соседних ступеней клина, то разность хода лучей (нм) образца принимают равной полусумме разностей хода лучей этих ступеней.

5.5.1 Для контроля отжига полярископом или полярископом-поляриметром вводят четвертьволновую фазовую пластину анализатора путем переключения компенсатора в положение /4. Шкалу лимба анализатора измерительной головки устанавливают в нулевое положение.

Для образцов из неокрашенного и слабоокрашенного стекла дополнительно вводят зеленый светофильтр.

В полярископе-поляриметре типа ПКС-250М:

— устанавливают в рабочее положение измерительную головку и приводят диск переключения пластин в положение С (вводят четвертьволновую фазовую пластину);

— ручку переключения пластин на столике прибора устанавливают в положение 0;

— шкалу лимба матового стекла поляризатора и шкалу лимба измерительной головки анализатора устанавливают в нулевое положение.

5.5.2 Контроль стенок образца

Вращая образец, находят участок с максимальным просветлением поля, ограниченного двумя темными полосами, что соответствует максимальному напряжению.

Медленно вращают лимб измерительной головки анализатора в направлении сведения темных полос. При этом в неокрашенных или слабоокрашенных стеклах темные полосы приобретают коричневатый оттенок, а светлое поле постепенно приобретает серо-голубой оттенок. Вращение лимба анализатора продолжают до тех пор, пока наблюдаемые в поле зрения темные полосы не сольются в одну полосу и полностью не исчезнет серо-голубой оттенок.

Отмечают угол поворота по шкале лимба анализатора от нулевой точки.

Определение повторяют не менее трех раз для образцов из неокрашенного и слабоокрашенного стекла и не менее шести раз для образцов из окрашенного стекла.

При просмотре дна образца в случае наличия напряжений на светлом поле наблюдается темный «крест». Медленно вращают лимб анализатора, при этом происходит разделение темного «креста» на две дуги, расходящиеся в разных направлениях к участкам перехода дна в стенку. В неокрашенных или слабоокрашенных стеклах дуги «креста» приобретают коричневатый оттенок, а светлое поле постепенно приобретает серо-голубой оттенок. Вращение лимба анализатора продолжают до тех пор, пока не произойдет полное смещение дуг «креста» к стенкам образца и полностью не исчезнет серо-голубой оттенок.

Для того, чтобы определить область максимального напряжения при просмотре дна, образец поворачивают вокруг своей оси до положения, при котором изображение «креста» приобретает наибольшую контрастность.

У образцов с овальным или прямоугольным дном при наличии напряжений наблюдается светлое поле, ограниченное двумя темными полосами. В данном случае необходимо проводить контроль в соответствии с 5.5.2.

Источник

Виды напряжений в стекле, закалка, моллирование

Напряжения в стекле

При быстром охлаждении нагретого стекла наружные слои его остывают быстрее, чем внутренние. Разность температуры объясняется главным образом плохой теплопроводностью стекла. В результате неравномерного остывания поверхностных и внутренних слоев в стекле возникают напряжения сжатия и растяжения. Когда процесс охлаждения полностью закончится и температура различных слоев стекла выравняется, напряжения, возникшие в момент охлаждения, либо останутся (остаточные), либо исчезнут (временные).

Остаточные, или постоянные, напряжения возникают в стекле в процессе его перехода из пластичного в хрупкое состояние, т. е. когда частицы стекла постепенно теряют свою подвижность. Временные напряжения возникают в процессе дальнейшего охлаждения уже хрупкого стекла, когда подвижность частиц стекломассы практически равна нулю.

Для того чтобы представить, как возникают остаточные напряжения в стекле, мысленно выделим в стеклянном шаре, находящемся в полуразмягченном состоянии, наружный слой и ядро. При быстром охлаждении шара со всех сторон наружный слой будет остывать значительно быстрее, чем ядро. По мере охлаждения ядро стремится сжаться, но встречает сильное сопротивление со стороны наружной, неэластичной оболочки. В ядре возникают напряжения растяжения, а в наружном слое, который ядро стремится притянуть внутрь к себе, напряжения сжатия. Между сжатым и растянутым слоем будет находиться нейтральная зона, свободная от напряжений..

Временные напряжения распределены иначе, чем остаточные. При возникновения разности температур в хрупком стекле наружные остывшие слои также стремятся сжаться, а внутренние, более нагретые, препятствуют этому сжатию. Однако, поскольку в хрупком стекле пластические деформации невозможны, наружные слои не могут сжаться в должной степени и остаются растянутыми. Внутренние слои в это время испытывают напряжения сжатия.

В практике стеклоделия временные напряжения редко бывают причиной разрушения изделий, так как с устранением перепада температур они исчезают. В подавляющем большинстве случаев изделие разрушается от остаточных напряжений.

При естественном остывании отформованного изделия в нем возникают неравномерно распределенные остаточные напряжения, вызывающие разрушение изделия.

Процесс тепловой обработки стекла (нагрев и быстрое охлаждение), приводящий к образованию равномерно распределенных остаточных напряжений сжатия во внешних слоях и растяжения во внутренних называют закалкой.

Повышенную прочность закаленного стекла можно объяснить следующим. В закаленном стекле, не испытывающем внешней изгибающей нагрузки, поверхностный слой стекла оказывается сильно сжатым, причем по мере удаления от поверхности напряжения сжатия уменьшаются и на некотором расстоянии от нее, в так называемом нейтральном слое, они совсем исчезают. Далее расположены слои стекла, испытывающие растяжение, постепенно возрастающее по мере приближения к середине, где оно достигает максимума. Напряжения во второй половине расположены симметрично по отношению к первой.

Для закалки основное значение имеют режимы нагревания и охлаждения. Прежде всего изделие необходимо равномерно нагреть до так называемой температуры закалки. Температура закалки зависит от химического состава стекла и всегда выше температуры стеклования. Под температурой закалки понимают оптимальную температуру, выше которой при данном режиме охлаждения не наблюдается увеличения степени закалки.

Закаленным стеклом называют листовое стекло, которому специальной термической обработкой придают повышенные механическую прочность и термическую устойчивость. Термическая обработка стекла заключается в нагревании его в электропечи до температуры закалки и в последующем быстром и равномерном охлаждении потоками воздуха в обдувочной решетке.

При особо сильном ударе закаленное стекло, разрушаясь, рассыпается на множество мелких осколков (размером до 100 мм 2 ) с тупыми ребрами и краями, благодаря чему опасность ранения ими сравнительно невелика. Такая особенность закаленного стекла в сочетании с высокой механической прочностью позволяет широко применять его наряду с триплексом для остекления автомобилей и самолетов.

Для панорамного остекления автомобилей выпускают гнутое закаленное стекло.

В процессе закалки на поверхность стекла может быть нанесена токопроводящая пленка, предотвращающая обледенение стекол автомобилей и самолетов.

Промышленностью освоен выпуск стемалита – цветного закаленного стекла, покрытого с одной стороны керамической краской.

Закалке подвергают полированное и неполированное стекло. Закаленное стекло изготовляют толщиной 4,5; 5; 5,5; 6 мм. Остальные размеры в конфигурация зависят от назначения стекла.

Производство гнутого стекла

Технологическая схема производства гнутого стекла подобна схеме производства плоского. Дополнительной стадией процесса является моллирование стекла, при котором его изгибают по заданному профилю. Моллирование обычно используют для триплекса.

На всех внутренних плоскостях печи смонтированы нагреватели, собранные в самостоятельно регулируемые зоны, что создает возможность получать большое тепловое напряжение в местах максимального прогиба листов стекла. Для этой же цели служат дополнительные нагреватели, которые устанавливают там, где требуется максимальный прогиб. После моллирования стекло на тележке перемещают обратно в форкамеру с температурой 520° С, где оно отжигается. Отожженные листы стекла вместе с формой переносят в отделение резки, где им придают требуемые размеры и конфигурацию. При резке и последующей обработке необходимо следить за тем, чтобы листы стекла не смещались по отношению друг к другу. В ином случае при склейке нельзя получить монолитное трехслойное стекло.

Дата добавления: 2015-09-10 ; просмотров: 36 | Нарушение авторских прав

Источник

Определение и снятие внутреннего напряжения в стекле

Факторы и причины возникновения внутреннего напряжения при термообработке стекла. Определение деформации или величины двойного лучепреломления элементов стеклянного изделия. Технология, стадии отжига стекла и методы контроля за качеством производства.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Внутренние напряжения в стекле

2. Факторы и причины возникновения внутреннего напряжения при термообработке стекла

3. Определение внутренних напряжений в стекле

4. Снятие внутренних напряжений. Отжиг

5. Контроль качества отжига

1. Внутренние напряжения в стекле

2. Факторы и причины возникновения внутреннего напряжения при термообработке стекла

При изменении температуры окружающей среды (воздуха, воды и др.) в помещенном в нее стекле возникают напряжения, под действием которых стекло может разрушиться.

Возникновение напряжений обусловлено следующими факторами:

— низкой теплопроводностью стекла;

— появлением значительных температурных градиентов при нагреве или охлаждении;

— неравномерным изменением размеров и объема отдельных участков нагревающегося или охлаждающегося стекла.

Рассмотрим механизм возникновения напряжений в твердом стекле применительно к условиям эксплуатации изделий. Для наиболее массовых изделий (стеклянная тара, бытовая посуда, термосные колбы), температуры окружающей среды (воды) не превышают 100°С.

В этом случае стекло реагирует на температурные изменения как упругое тело и возникают временные термоупругие напряжения, исчезающие (если стекло не разрушилось) при выравнивании температуры. Пусть имеется стеклянный шар, который мысленно можно разделить на ядро и внешний слой. Последний в свою очередь разделен на Если шар нагрет, все его части имеют одинаковую температуру, поэтому напряжения внутри шара нет. При резком охлаждении внешний слой будет остывать значительно быстрее, чем ядро, поэтому объем шара уменьшается неравномерно. Если бы секторы внешнего слоя не были связаны между собой, то каждый из них сжался бы, а между ними образовались свободные пространства. Но так как частицы стекла во внешнем слое связаны, между ними возникают напряжения растяжения, которые могут довести внешний слой до разрушения, т.е. до образования радиальных трещин, идущих от поверхности. Между внешним слоем и ядром будут создаваться напряжения сжатия, так как ядро противодействует сжатию внешнего слоя под действием более резкого охлаждения последнего.

При резком нагревании внешний слой, нагреваясь быстрее ядра, стремится увеличиться в объеме и отслоиться от ядра. Но так как он связан с ядром, то между ними возникают напряжения растяжения. Между частицами внешнего слоя, которые не могут оторваться от ядра, но увеличиваются в объеме, возникают напряжения сжатия.

Термостойкость стекла зависит главным образом от температурного коэффициента линейного расширения, модуля упругости, предела прочности при растяжении.

Плохая теплопроводность способствует неравномерному распределению напряжений по сечению охлаждающего стекла при термическом воздействии, поэтому, чем тоньше и равномернее по сечению стенки изделия, тем выше его термостойкость. Именно этими факторами обеспечивается высокая термостойкость термосных колб.

3. Определение внутренних напряжений в стекле

Качественный анализ остаточных внутренних напряжений в стекле проводят при помощи полярископов типа ПКС, ПКС-500 и ряда других. Их чаще всего используют для определения качества отжига изделий в производственных условиях. Количественное определение остаточных внутренних напряжений в стекле производят поляриметрами. Наиболее распространен метод определения остаточных внутренних напряжений в стекле полярископом-поляриметром, принципиальная схема которого приведена на рис. 96.

Устройство прибора. Прибор состоит из осветителя /, в металлическом корпусе которого установлена лампа 2 мощностью не менее 100 вт, матового стеклянного экрана 3, поляризатора 4, представляющего собой поляроидную пластинку или призму николя, предметного столика 5 с расположенной на нем стеклянной ванночкой 6, заполняемой иммерсионной жидкостью, в которую погружают образец 7. Мерительная головка 8 состоит из линзы 9, движка 10 (с тремя щелями), окуляра // с вмонтированными в него поляроидом-анализатором, угломерным диском или лимбом со шкалой и визирной стрелкой. Все узлы прибора расположены на Т-образной станине 12, и каждый из них за креплен соответствующим винтом.

Измерение напряжений. Внутренние остаточные напряжения в стекле определяют на образцах различных конфигураций и размеров, например: пластинки шириной 3— 3,5 см и длиной около 10 см или кольца высотой 10—15 мм, которые вырезают из труб различного диаметра и толщины; в последнем случае пап ряжения измеряют на целых (неразрезанных) кольцах для того, чтобы не нарушить установившиеся внутренние напряжения в стекле.

Образцы стекла должны быть однородными, так как шлиры, свили и камни вызывают местные остаточные напряжения.

Образцы погружают в стеклянную ванночку, наполненную иммерсионной жидкостью (бензолом, керосином и пр.), или смазывают с торцов керосином. Торцы колец, как правило, предварительно подвергают тонкому шлифованию. Все это направлено к устранению деполяризации и рассеивания света неровностями граней образцов.

Перед установкой образца включают осветитель прибора и устанавливают анализатор вместе с пластинкой в V4 X «на темноту». Для этого глаз наблюдателя должен быть расположен перед анализатором, вращением которого вокруг горизонтальной оси добиваются полного затемнения поля зрения поляриметра. Данное положение анализатора обычно соответствует нулевому положению указательной стрелки на шкале угломерного диска. Если при нулевом положении стрелки полного затемнения поля зрения не наблюдается, следует, сохраняя нулевое положение анализатора, поворачивать поляризатор до появления максимальной темноты в поле зрения поляриметра и закрепить это положение обоймой, в которую вмонтирован поляризатор.

После этого ванночку, наполненную соответствующей иммерсионной жидкостью, устанавливают на столик прибора и опускают в нее образец стекла, ориентируя его так, чтобы поток поляризованных лучей проходил перпендикулярно длинной торцовой грани образца (в случае пластинки). При наблюдении в поле зрения анализатора в торце образца отчетливо видны две темные нейтральные линии, близко расположенные к периферии пластинки с наличием между ними беловато-серого фона.

После этого медленно вращают анализатор до тех пор, пока наблюдаемые в поле зрения черные линии не сольются в одну утолщенную линию. Затем анализатор слегка поворачивают в обратную сторону, в результате чего образуется небольшой просвет между линиями, которые затем снова доводят до соприкосновения. В момент слияния линий их цвет из черного переходит в коричневый. Угол поворота анализатора отсчитывают по лимбу поляриметра. Ширину образца стекла (пластинки) на исследуемом участке обычно измеряют в трех точках и принимают среднее арифметическое. Величину разности хода А лучей рассчитывают по формуле

Разности хода лучей в одну волну соответствует угол поворота анализатора в 180

Так же В. Л. Инденбом предложил метод экспериментального определения внутренних напряжений по сечению пластинки закаленного стекла. Сущность его заключается в том, что по изменению двупреломления, наблюдаемого в поляризованном свете в средней части пластинки при постепенном послойном ее сошлифовании, определяют напряжения, существующие на поверхности стекла. Этот метод дает более точную характеристику «степени закалки» стекла, чем измерение двупреломления в средней плоскости образца.

Известно, что в хорошо отожженном стекле разность хода световых лучей находится в пределах одной волны, при этом интерференция показывает характерные серовато-белые цвета первого порядка, которые являются надежным критерием для установления хорошего качества отжига стекла (отсутствие значительных остаточных напряжений). Однако они не позволяют точно определить численное значение разности хода обыкновенного и необыкновенного лучей.

В плохо отожженном или закаленном стекле в результате значительных остаточных напряжений разность хода световых лучей становится уже весьма большой и характеризуется интерференционными окрасками высших порядков, которые качественно (визуально) хорошо определяются при помощи любого поляриметра.

4. Снятие внутренних напряжений. Отжиг

Под высшей температурой отжига подразумевают ту температуру, которая отвечает вязкости стекла 1013 П. При этой температуре напряжения в стекле уменьшаются в 10 раз за время, равное 5 мин. Эта температура соответствует границе хрупкого состояния стекла.

Под низшей температурой отжига подразумевают температуру при которой вязкость стекла соответствует 1015 П. При этой температуре напряжения уменьшаются в 10 раз за время, в 100 раз большее, чем при верхней температуре отжига, т. е. за 500 мин.

Температура, скорость охлаждения и продолжительность каждой стадии зависят от вида изделия, его конфигурации, химического состава. Поэтому для каждого производственного процесса устанавливают свой особый режим отжига. При отжиге листового стекла, вырабатываемого машиной ВВС, II стадия отсутствует. При изготовлении стеклоизделий большое значение имеет контроль качества отжига. Методы контроля качества отжига основаны на том, что в стекле под действием внутренних напряжений возникает двойное лучепреломление, которое проявляется в виде окраски при просмотре в полярископе.

Рис 2. Печи для отжига стекла

Стеклоизделия отжигают в камерных, вагонеточных, муфельных, роликовых, циркуляционных и вертикальных печах. Наибольшее распространение получили муфельные отжигательные печи ЛМН-1000-18 (рис. 3) и 2ПО-180. В этой печи изделия непрерывно перемещаются на сетчатом конвейере 7, последовательно проходя все стадии отжига.

Эффективность муфельных печей высока, так как для тепловой обработки стеклоизделий максимально используется тепло самих отжигаемых изделий. Печь состоит из чугунных секций, скрепленных болтами. Головная часть обогревается жидким или газообразным топливом, которое сжигается в камере 8, футерованной шамотным кирпичом. Продукты горения движутся по трубопроводу 2 и по горизонтальным нижним и верхним подовым каналам 9 к отсасывающему вентилятору 3.

Золотники 6 служат для подачи в горячую зону холодного воздуха (в случае необходимости). В холодной части за туннелем 1 отжига находится открытый конвейер для окончательного охлаждения и сортировки изделий. Сетчатый конвейер перемещается приводом 5. Листовое стекло отжигают также в электрических отжигательных печах ЭПО-160. Стекло в них перемещается с помощью вращающихся валков. Туннель печи выполнен в виде металлического каркаса, футерованного огнеупором. Вращающиеся от электродвигателя валки в горячей зоне асбестированы и охлаждаются водой. Температурный режим отжига стекла в этих печах поддерживается автоматически.

Так же для отжига стеклоизделий используется печь с газовыми горелками (Рис. 4)

Печь состоит из трех камер: нагрева, выдержки (отжига) и охлаждения ампул. На верхнем своде камеры нагрева и выдержки в тоннеле установлены газовые горелки инфракрасного излучения типа ГИИВ-2, под нижними чугунными плитами, образующими пол печи, помещены горелки инжекторного типа.

Для отжига ампулы загружаются в металлические контейнеры капиллярами вверх; в одном контейнере помещается около 500 ампул вместимостью 10 мл. Кассеты в туннеле перемещаются с помощью цепного конвейера. В камерах нагрева и выдержки ампулы нагреваются до температуры 560-580°С с выдержкой при этой температуре около 10 минут. Зона охлаждения разделена на две части: в первую часть (по ходу движения) подается противотоком воздух, прошедший вторую часть и имеющий температуру около 200°С.

В первой зоне этой камеры происходит постепенное охлаждение ампул в течение 30 минут. Во второй зоне ампулы быстро охлаждаются воздухом до 60°С за 5 минут, затем до комнатной температуры и проходят к столу выгрузки. Принятый двухступенчатый процесс охлаждения исключает возможность возникновения повторных напряжений в стекле ампул. Над верхним сводом печи установлен вентилятор подачи воздуха для охлаждения ампул. Боковые стены печи имеют смотровые окна для наблюдения за работой горелок.

5. Контроль качества отжига

В промышленности для отжига стеклянных изделий используются в основном следующие типы непрерывно действующих печей: вагонеточные с горизонтальным перемещением стеклянных изделий; горизонтальные конвейерные с непрерывным перемещением стеклянных изделий на различных конвейерах (сетчатых, пластинчатых, роликовых и др.); вертикальные конвейерные с конвейерами люлечного типа. Обычно выбирают такую температуру отжига стеклянных изделий, при которой выдержка составляет от 3 до 20 мин.

Вертикальная печь может применяться для отжига стеклянных изделий и одновременной их транспортировки с этажа на этаж.

Любая стеклодувная мастерская должна иметь большую печь для отжига крупногабаритных стеклянных изделий и обязательно несколько малых муфельных печей.

термообработка стекло деформация отжиг

Рис 5. Управление печами отжига.

1.Волгина Ю.М. Теплотехническое оборудование стекольных заводов. М.: Стройиздат, 1982

2.Химическая технология стекла и ситаллов// Под ред. Н.М.Павлушкина. М.: Стройиздат, 1983

3. Аппен А.А. Химия стекла, М., Химия, 1974.

4. Бутт И.М., Попляк В.В. Технология стекла. М., Стройиздат, 1971.

5. Гинзбуг Д.Б. Стекловаренные печи. М., Стройиздат, 1967.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Технологическая схема производства светотехнического стекла. Сырьевые материалы для производства стекла. Расчет шихты по листовому стеклу. Пересчет состава стекла из весовых процентов в молярные, метод А.А. Аппена. Расчет режима отжига стеклоизделия.

реферат [40,4 K], добавлен 08.11.2012

История возникновения стеклоделия в Кыргызстане и за рубежом, принципы, на которых оно построено. Технологии изготовления стекла, его характеристика, виды, свойства, резка и упаковка. Применение листового стекла в сфере производства и потребления.

курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.04.2011

презентация [8,5 M], добавлен 22.10.2013

Технология производства стекла. Шлифовка и полировка стекла, его металлизация и окрашивание. Основные стеклообразующие вещества. Плавление кремнезёмистого сырья. Промышленные виды стекла. Производство свинцового, бросиликатного и пористых стекол.

презентация [1,0 M], добавлен 10.03.2014

Оценка потребности и определение ассортимента выпускаемого листового стекла. Технология производства листового стекла флоат-способом формования на расплаве олова, пути и средства его совершенствования. Теплотехнический расчет стекловаренной печи.

дипломная работа [4,1 M], добавлен 27.06.2011

Технология создания бронированного стекла. Безопасные, пожаростойкие и ударостойкие стекла, их применение. Пленки SUN GARD. Окупаемость установленной на окна полимерной защиты. Эксклюзивные технологии производства безопасных стеклянных конструкций.

реферат [42,8 K], добавлен 30.10.2013

Стекло, его производство и свойства. История возникновения стеклоделия. Технологии изготовления, виды стекла. Свойства, характеристики стекол. Разработка, изготовление установки для проверки стекла на прогиб. Исследование различных видов стекла на прогиб.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 26.04.2009

Источник