玻璃制品成形与成形机械概述
一、玻璃的成形性质
玻璃的成形是玻璃制品生产过程中的主要环节。玻璃的成形过程与玻璃的一些性质有密切关系,这些性质我们把它叫做玻璃的成形性质。玻璃的成形性质包括粘度、表面张力以及其他物理性质等。
1.粘度
粘度是玻璃的主要性质之一,它贯穿着玻璃生产的各个阶段。从熔制、澄清、均化、成形、加工、直到退火都与粘度有密切关系。
玻璃成形温度范围对应的粘度为102—107Pa.s。上限为开始成形的粘度,下限为成终了(即足以保持住形状)的粘度。对于不同的制品、不同系统的玻璃和不同的成形方法,其上限和下限略有不同。
玻璃的成形过程就是粘度随温度降低而增大的过程。不同的成形方法要求玻璃粘度增大的速度不同。如机械化高速成形要求粘度增大的速度快(即“短性玻璃”),而人工成形则要求粘度增大的速度慢(即“长性玻璃”)。普通玻璃制品成形过程粘度增大速度快慢的排列顺序为灯泡玻璃、瓶罐玻璃、管玻璃、压制(模压)玻璃、艺术玻璃。
粘度随温度变化的关系与玻璃组成有密切关系。改变玻璃组成可使玻璃粘度与温度的关系在较为广泛的范围内变动,因而可以获得适合成形的各种温度粘度曲线。在实际生产中可根据这一关系选择最佳成形机速。
2.表面张力
表面张力在玻璃制品成形过程中起重要作用。如人工挑料、吹料泡或滴料式供料机,都是借助玻璃的表面张力而形成球形表面的初形或料滴的。在拉制玻璃管和玻璃棒时,由于表面张力的作用才获得了正确的圆柱形体。有些玻璃制品成形后还要进行爆口和烧口,也是借助玻璃的表面张力使锋利不齐的边口加热软化变圆滑的。表面张力还可以使尖锐的粒状玻璃在穿过火焰区时变为球形(如用玻璃粉制造微珠)。
表面张力在成形过程中也有不利的影响。如压制制品时,使尖棱变圆,得不到清晰的花纹。引上平板玻璃时,会使原板发生收缩。
玻璃的表面张力取决于玻璃的组成和温度。在一般情况下,温度升高则玻璃的表面张力降低。
3.其他物理性质
玻璃的其他物理性质对玻璃成形也有相当的影响。玻璃的成形过程是热交换的过程,因此玻璃的传热性质对成形过程有很大影响。玻璃的比热、导热率、辐射强度、透热率越大,传热越快,玻璃的冷却速度越快,成形速度就可以相应加快。此外,玻璃的热膨胀、热稳定性、透光度、结晶性能等对玻璃的成形都有不同程度的影响。
二、玻璃的成形方法
玻璃制品应用范围广泛,种类繁多,因而成形方法也各不相同。如浇注、气炼、压制、压—吹、吹——吹、吹制、拉制和轧制等。日用玻璃的成形方法主要有压制、吹制、吹—吹、压——吹
四种方法。
1.压制法
将玻璃料放入模具中受机械压力作用而成形的方法叫压制法成形。它是玻璃制品成形的最简单方法,适合于成形形状简单的玻璃制品,也可以成形带有图案和花纹的制品。如眼镜片、口杯、盘子和烟灰缸等。
2.吹制法
用人工或压缩空气将玻璃料吹成各种形状的制品的成形方法叫吹制法成形。此种方法适合成形各种空心玻璃制品。如灯泡、烧杯、保温瓶胆、瓶罐等。
3.吹吹法
将玻璃料先放入初型模中,用吹制的方法制成初形,再将初形移至成型模中吹制成最终形状。此种成形方法适合成形空心厚壁制品,特别是小口瓶,如酒瓶、汽水瓶、果汁瓶等。
4.压吹法
将玻璃料先放入初型模中,用压制的方法制成初形,再将初形移至成型模中吹制成最终形状。此法多用于成形大口瓶,如罐头瓶、果酱瓶等。西德试验成功用此法在行列式制瓶机上成形小口轻量瓶,实现了玻璃瓶罐的轻量化。
三、成形机的种类、使用情况及其发展
成形机的种类很多,例如欧文斯制瓶机、自动奶瓶机、自动压吹机、林取机、罗兰特制瓶机、吹泡机、吹胆机、吹杯机、压杯机、行列式制瓶机、海叶式制瓶机以及拉管机、平板玻璃垂直引上机、浮法玻璃生产设备、制球机等。日用玻璃工厂使用的成形机主要有各种制瓶机、压杯机、吹杯机等。
欧文斯制瓶机于1905年问世,是最早的自动成形机。该机生产的玻璃制品质量高,但生产率低,不适合普通玻璃瓶的高速生产。目前只有很少的高质量的玻璃制品还由这类成形机生产。
1923年随着滴料式供料机的出现,用此法供料的各种成形机相继问世。如自动奶瓶机、自动压吹机、林取机、罗兰特制瓶机以及吹泡机、吹胆机、吹杯机等。这种类型成形机为了连续装料,模子随工作台一起转动,因此称为转台式成形机。
林取机是我国较早使用的自动成形机。它是气动的,采用吹—吹法生产小口瓶。我国仿林取机自制了气动六模制瓶机(相当于林取10型机)。目前我国还有少数小型玻璃厂使用这种成形机,但终将被行列式制瓶机取代。
罗兰特SIO型制瓶机于1968年首先由西德试制成功,是较先进的转台式制瓶机。它完全是机械传动,适合用吹——吹法生产小口瓶。我 |