玻璃成形

玻璃的成形是將熔融的玻璃液轉變為具有幾何形狀製品的過程，這一過程稱之為玻璃的一次成形或熱端成形。玻璃必須在一定的黏度(溫度)範圍內才能成形。在成形時，玻璃液除做機械運動之外，還同周圍介質進行連續的熱交換和熱傳遞。玻璃液首先由黏性液態轉變為塑性狀態，然後再轉變成脆性固態，因此，玻璃的成形過程是極其複雜的過程。

熱端成形的玻璃經過再次加工成為製品的過程，稱為玻璃的再成形(再加工)或冷端成形，其方法可以分為兩類：熱成形和冷成形。後者包括物理成形(研磨和拋光等)和化學成形(高矽氧的微孔玻璃等)。玻璃的成形通常指熱成形。

基本介紹

• 中文名：玻璃成形
• 外文名：glass forming
• 定義：轉變幾何形狀將熔融的玻璃液
• 工藝：熱成形和冷成形
• 方法：吹製法、壓製法
• 依據原理：玻璃液的黏度

浮法玻璃成型

浮法是指熔窯熔融質量符合要求的玻璃液，流入錫槽後在熔融金屬錫液的表面上成為平板玻璃的方法。

玻璃配合料人窯後經熔化、澄清、冷卻，成為1150～1100℃的玻璃液，通過熔窯與錫槽相連線的流槽流入熔融的錫液面上；在自身重力、表面張力以及拉引力的作用下，玻璃液在錫液面上攤開成為玻璃帶，在錫槽中完成自由展薄、拋光、拉薄或堆厚、拉引等過程；前行到錫槽末端的玻璃帶已冷卻到600℃左右，把即將硬化的玻璃帶拉引出錫槽，通過過渡輥台進人退火窯內。目前，國內外所有浮法線都採用拉邊機法。生產的玻璃厚度越薄，則拉邊機的對數就越多。

方法

玻璃的成形方法有：吹制法(空心玻璃等)、壓製法(煙缸、水杯等)、壓延法(壓花玻璃等)、澆鑄法(光學玻璃等)、拉製法(平板玻璃、玻璃管等)、離心法(玻璃棉等)、燒結法(泡沫玻璃、工藝玻璃等)、噴吹法(玻璃徽珠等)、浮法(平板玻璃等)、焊接法(儀器玻璃等)等。

上述成形方法，按照製品形狀產生的方法，可分為有模成形和無模成形兩大類，有模成形又分為單側模(吹制、離心成形)和雙側模(壓製成形)。

原理

在玻璃製品生產中，成形過程是利用玻璃液的黏度為基礎的。把熔制好的玻璃液冷卻到成形所要求的可塑程度，利用這種適度的可塑性使成形的製品固定成形，而後以一定的冷卻速度冷卻，套用玻璃黏度隨溫度變化的特性使製品成形。

從黏度-溫度曲線可以看出，在比較高的溫度範圍內，冷卻開始時，其黏度的增長速度很緩慢，隨著溫度下降，黏度的溫度梯度驟然增大，曲線呈彎曲狀，當溫度下降到900～1000%黏度開始快速增長。由此可知，玻璃成形的黏度一溫度範圍應選擇在曲線的彎曲部分，這時的玻璃液最適宜於成形。成形方法不同時，其初始的成形黏度也不相同。例如，噴棉的成形溫度高於拉絲的成形初始溫度。

表面張力總是力圖把物體的表面收縮成球狀，表面張力的這種特性在玻璃成形過程中起著極為重要的作用。例如，在吹製成形中，由於表面張力的作用，不用成形模就可以製得球狀玻璃泡等。玻璃製品表面火焰拋光和玻璃製品爆口均是充分利用玻璃表面張力作用。

表面張力則隨溫度降低而呈線性增加，而玻璃黏度隨溫度降低呈指數變化，因而兩者在不同溫度範圍內對成形作用的大小是不同的。在大多數情況下，玻璃液的黏度和表面張力對製品的成形是有利因素，但有時也是降低產量和質量的重要因素之一。例如，窗玻璃上的玻璃筋、壓花玻璃上的花紋清晰度等。

玻璃的熱膨脹係數對於套色玻璃、封接玻璃、電子玻璃、光學玻璃等極為重要。玻璃的其他熱學性能在成形過程中也有一定的影響。當玻璃成形時，玻璃液滴從黏彈性體到固體狀態，藉助模具成形時，模具表面因受熱膨脹，玻璃液滴此時處於收縮，兩者之間存在1%～2%的差值，這樣就在制品上產生殘餘應力，導致製品表面產生微裂紋。因此，在成形過程消除模具對玻璃質量的影響變得十分重要，設計好模具尺寸也是質量保障前提。

在生產電真空玻璃或成形套料製品時，玻璃的熱膨脹係數也是十分重要的。玻璃與玻璃的熱膨脹係數應當匹配，玻璃與封接金屬的熱膨脹係數也要匹配，否則會出現應力而破裂。

玻璃的熱性質是成形過程中影響熱傳遞的主要因素，與玻璃的冷卻速度以及成形的溫度制度有極大的關係。玻璃的比熱容決定著玻璃成形過程中需要放出的熱量。玻璃的比熱容隨溫度的下降而下降。高溫時，瓶罐玻璃的比熱容不論是長性玻璃或短性玻璃，不隨其組成發生明顯的變化。玻璃的熱導率表示單位時間內的傳熱量。表面輻射強度用輻射係數來表征。透熱性即為紅外線和可見光的透過能力。玻璃的熱導率、表面輻射強度和透熱性越大，冷卻速度就越快，成形速度也就越快。