机械设计中的工艺与材料（7）——玻璃的制作工艺

面壁深功

机械设计中的工艺与材料（七）玻璃的制作工艺
玻璃的制作工艺是一个复杂而精细的过程，每个步骤都需严格控制工艺参数以确保最终产品的质量和性能。玻璃的制作工艺通过精确控制原料配比、熔融温度与时间、成型方式、冷却速度以及后续处理等多个关键步骤，生产出来的。以下是详细阐述，并加入了完整的原料配比及具体的工艺参数：
一、原料准备
原料种类与配比：玻璃制作的原材料主要包括二氧化硅（SiO₂，占比约70%）、碳酸钠（Na₂CO₃，占比约15%）、石灰石（CaCO₃，占比约10%）、铝矾土（或其他铝源，占比约3%），以及剩余的5%可能包括其他辅料，如氧化镁（MgO）、氧化铝（Al₂O₃）等，用于调整玻璃的化学成分和性能。
筛选与配比：原料需经过精细筛分，去除杂质，并按既定配方精确配比，确保化学成分的稳定性和均匀性。
二、熔融
温度：熔融过程在1500-1600℃的高温下进行，具体温度根据原料种类和玻璃特性调整。时：熔融时间通常为6-8小时，确保原料完全熔化并达到均质状态。
增稠剂：如芒硝、硼砂等，按一定比例（通常为总原料量的1-3%）加入，以改善熔融液的粘度和流动性。
三、成型
方法：成型方法多样，以浮法为例，适用于平板玻璃生产。
浮法工艺：玻璃液均匀倒在温度约为590-600℃的熔融锡液面上，形成一层约6mm厚的玻璃带。玻璃带在锡液上缓慢移动，同时受到来自上方和下方的均匀冷却，逐渐硬化成型。
速度：玻璃带在锡槽中的前进速度通常为每分钟几米到十几米不等，根据玻璃厚度和生产线速度调整。
四、冷却
方式：平板玻璃多采用自然冷却，小型或特殊形状制品可能采用风冷或水冷加速冷却。
温度控制：冷却过程中需严格控制温度梯度，避免过快或过慢导致内应力增大，影响玻璃质量。
五、处理（视情况需要而定）
钢化处理：加热至约650℃后迅速冷却（如用风冷），使表面形成压应力层，增强抗冲击性能。
夹层玻璃：中间加入PVB等胶片，经高温高压处理，使玻璃与胶片紧密结合，提高安全性。
六、检验
外观检查：利用肉眼或光学仪器检测裂纹、气泡、划痕等缺陷。
物理性能测试：包括强度、硬度、耐热性等，通过标准试验机进行测试。
光学性能测试：如透光率、折射率等，使用专业仪器进行测量。
七、包装
包装材料：根据制品形状、尺寸和重量选用纸箱、木箱、托盘等包装材料。
防护措施：内部通常使用软质材料（如泡沫、气泡膜）进行缓冲，外部则标注清晰的产品信息和警示标志，确保安全运输和储存。
通过以上全部工艺后，才生产出满足各种需求的高质量玻璃制品。

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