Закалка стеклоизделий: назначение, режим закалки, характеристика свойств закаленного стекла

Экзаменационный билет N 3

Сырьевые материалы для производства листового стекла. Требования к сырьевым материалам и способы их подготовки, приготовление шихты для варки стекла.

К составам листового оконного стекла предъявляется ряд требований:

1. высокая скорость варки;

2. оптимальная скорость твердения, для обеспечения высокой скорости формования;

3. температура кристаллизации должна быть ниже температуры формования;

4. низкая склонность расплава к кристаллизации;

5. придание стеклу необходимых физико-механических свойств и химической устойчивости.

Современное листовое стекло в своем составе имеет следующие оксиды: SiO₂ (71,7-72,4%), Na₂O (14,5-14,9%), Al₂O₃ (2-2,4%), CaO (6,4-6,8%), MgO (3,9-4,3%), Fe₂O₃ (~0,2%), SO_3.

Общие требования, предъявляемые к сырьевым материалам, включают: постоянство химического состава; минимальное содержание примесей; определенный гранулометрический состав; заданную влажность. Взависимости от вида и состояния исходных материалов их подвергают различным видам обработки.

Песок. Необогащенный песок проходит сложную обработку, основная цель которой удаление оксидов железа до установленных нормами пределов. Для обезжелезивания применяют разные методы обогащения: промывку, оттирку, флотацию, флотооттирку, электромагнитную сепарацию, химическую обработку. После обогащения песок сушится и просеивается (сито №8). Известняк и доломит на заводы обычно поступают в виде кусков. Их обработка осуществляется по следующей схеме: дробление, сушка, тонкий помол, грохочение, магнитная сепарация. По этой же схеме подготавливают другие кусковые материалы, включая полевой и плавиковый шпаты.

Стекольный бой. Его подготовка заключается в удалении загрязнений (магнитная сепарация, сортировка, промывка) и дроблении. Приготовление шихты - одна из важнейших технологических операций. Шихта - это однородная смесь компонентов для стекловарения, которую готовят путем дозирования по заданному рецепту подготовленных сырьевых материалов и их тщательного перемешивания. От точности и тщательности подготовки исходных компонентов и их смешивания зависит качество сваренной стекломассы. Допустимые отклонения от заданного содержания компонентов в шихте устанавливаются отдельно для каждого вида стекла и обычно не превышают ±0,5 - 1%. Дозирование производят порционными или роторными питателями. Смешивание осуществляют в смесителях периодического действия: тарельчатых, барабанных, а также конусных бетономешалках. Влажность шихты рекомендуется поддерживать на уровне 4 - 5%. Влага благоприятно влияет на однородность шихты и позволяет избежать расслаивания и пыления. Увлажнение производят в специальных смесителях. Дополнительные возможности интенсификации процесса стекловарения дает агломерация стекольных шихт путем ее грануляции или прессования. В уплотненном материале возрастает теплопроводность, что сокращает время прогрева и компенсирует затраты на уплотнение.

Закалка стеклоизделий: назначение, режим закалки, характеристика свойств закаленного стекла.

Закалкой называется процесс создания в стекле значительных постоянных внутренних напряжений путем быстрого охлаждения стекла от температуры, превышающей температуру стеклования на 80 - 100 °С. Резкое охлаждение размягченного стекла сначала вызывает уплотнение поверхностных слоев, в то время как внутренние остаются в размягченном состоянии. При дальнейшем охлаждении поверхностные отвердевшие слои препятствуют сокращению внутренних, которые остаются растянутыми и стремятся сжать слои поверхностные. Образующиеся при такой обработке напряжения сжатия в поверхностном слое стекла существенно (в 4 - 6 раз) повышают его механическую прочность.

При испытании стекла на изгиб разрушение его происходит под действием временных напряжений растяжения, возникающих на нижней поверхности стекла, при достижении ими значений, превышающих предел прочности стекла при растяженииПри нагружении закаленного стекла эпюра результирующих напряжений (рис.2.8,в) складывается из остаточных напряжений, созданных закалкой (рис.2.8,6), и временных напряжений, вызванных нагружающей силой Р. Наиболее распространенной средой при производстве закаленных стекол является воздух. Закалочные установки состоят из электропечи сопротивления и обдувочного воздухоструйного устройства.

Закаленные стекла имеют повышенную механическую прочность, термостойкость и безопасный характер разрушения - образуются мелкие осколки с округлыми нережущими краями.