玻璃加工熱應力簡析之厚玻璃退火和改進

　　退火基本原理玻璃在成型過程中，由于經受了劇烈的溫度變化，使內外層產生溫度梯度，并且由于制品的形狀、厚度、受冷卻程度等的不同，引起制品中產生不規則的熱應力。這種熱應力能降低制品的機械強度和熱穩定性，也影響玻璃的光學均一性，若應力超過制品的極限強度，便會自行破裂。所以玻璃制品中存在不均勻的熱應力是一個嚴重的缺陷。  


　　退火是一種熱處理過程，可使玻璃中存在的熱應力盡可能消除或減小至允許值。除玻璃纖維和薄壁小型空心制品外，幾乎所有玻璃制品都需要進行退火。玻璃制品中的熱應力，按其存在的特點，分為暫時應力和永久應力兩種。  


　　①暫時應力。玻璃在應變點溫度以下加熱或冷卻時，由于其導熱性較差，各部位將形成溫度梯度，從而產生一定的熱應力。這種熱應力，隨著溫差的存在而存在，溫差越大，暫時應力也越大，并隨著溫差的消失而消失。這種熱應力稱為暫時應力。  


　　應該注意的是，雖然暫時應力可以自行消除，但在溫度均衡之前，當暫時應力值超過玻璃的極限強度時，玻璃同樣會自行破裂，所以玻璃在脆性溫度范圍內的加熱或冷卻速度不宜過快。  


　　②永久應力。玻璃從應變點溫度以上開始冷卻時，由溫差產生的熱應力，到玻璃冷卻至室溫、內外層溫度均衡后，并不能完全消失，玻璃中仍然殘存著一定的應力，這種應力稱為水久應力。永久應力的大小取決于制品在應變點溫度以上時的冷卻速度、玻璃的黏度、熱膨脹系數及制品的厚度等。  


　　玻璃的退火，就是把具有永久應力的玻璃制品重新加熱到玻璃內部質點可以移動的溫度，利用質點的位移使應力分散（稱為應力松弛）來消除或減弱永久應力。應力松弛速度取決于玻璃溫度，溫度越高，松弛速度越快。因此，一個合適的退火溫度范圍，是玻璃獲得良好退火質量的關鍵。  


　　實際生產過程中，完全消除永久應力是不可能的。通過退火希望殘余應力減少或均化到最低限度之內，以增強玻璃的機械強度和熱穩定性。  


　　厚玻璃退火的特點厚玻璃的生產方法主要有反向法和擋板法兩種，這里主要討論擋板法生產厚玻璃時的退火。擋板法生產的厚玻璃其主要原理是將玻璃液“凍結”在擋板區域。其退火的主要特點如下，1.此種方法生產的厚玻璃由于邊部較冷，玻璃的邊部厚度較薄，因此邊部的壓應力很大。2.玻璃越厚，熱量保持在玻璃體內的時間越長。3.為了滿足切割要求，必須減小鋼化應力。4.要防止邊子在后退火區冷卻太快，在邊子處產生較高的暫時張應力，導致縱裂損失。  


　　退火改進改進厚度曲線，控制邊部厚度厚玻璃的退火好壞和玻璃的厚度曲線密切相關，特別是玻璃板的邊部厚度，一般要求厚度曲線要保證邊子25毫米處的厚度比平均厚度薄約1毫米。在以往的生產中我們往往做不到這一點，主要是邊部太薄。  


　　降低負載，以降低鋼化應力厚玻璃生產由于厚度的增加，導致熱量在玻璃體內的保持時間延長，如果在高負載下生產厚玻璃會導致玻璃體內的鋼化應力增加，給后面的切割和客戶的改切帶來困難，也會使退火造成麻煩，炸裂增加，降低成品率。因此必須降低負載，以滿足合適的鋼化應力。  


　　在A區增加煤氣噴槍和在清洗機后增加冷凍水如前所述，邊部應力的好壞直接影響縱切的好壞，這就要求玻璃在退火窯的A區和B區盡量提高邊部的溫度，由于在退火窯的進口處已加了間隙噴槍，因此在A區加一對煤氣噴槍是一個不錯的選擇，以提高玻璃邊部的張應力。同理在清洗機后增加冷凍水也同樣能提高邊部的臨時張應力，達到改善縱切的目的。  


　　適當降低A區溫度如前所述玻璃越厚，其熱量保持在玻璃體內的時間越長，相應其退火時間也就越長。由于退火窯的退火長度是固定的，因此可以通過適當降低A區的溫度來延長退火區，最終達到降低玻璃鋼化應力的目的。在RET區增加邊部煤氣噴槍。在厚玻璃的生產中損失最大的是玻璃的縱裂，如果一旦發生縱裂少則半小時，多的時候有可能需要幾小時，因此我們要特別防止類似情況發生。  


　　在厚玻璃的生產中，我們可以采取改進厚度曲線，控制邊部厚度；降低負載；在A區增加煤氣噴槍和在清洗機后增加冷凍水；適當降低A區溫度；在RET區增加邊部煤氣噴槍等措施來達到最佳成品率和最佳切割質量。

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