玻璃的退火工艺包括哪几个阶段?

玻璃的退火工艺包括哪几个阶段?

为了消除玻璃中的永久应力，必须把玻璃加热到低于玻璃转变温度 Tg 附近某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛，这个选定的保温均热温度称玻璃的退火温度。玻璃在退火温度下，由于粘度很大还不会发生可测得的变形。玻璃的最高退火温度是指在此温度下经过 3min 能消除 95 %的应力，此温度亦称退火上限温度;最低退火温度是指在此温度下经 3min 只能消除 5 %的应力，此温度亦称退火下限温度。最高退火温度和最低退火温度之间为退火温度范围。大部分器皿玻璃的最高退火温度为 550 ± 20 ℃ ，平板玻璃为 550 ~ 570 ℃ 、瓶罐玻璃为 550 ~ 600 ℃ 。实际上，一般采用的退火温度都比最高退火温度低 20 ~ 30 ℃ ，低于最高退火温度 50 ~ 150 ℃ 的为最低退火温度。 玻璃的退火温度与其化学组成有关。凡能降低玻璃粘度的组成也能降低退火温度，如碱金属氧化物 Na 2 0 、 K 2 O 等。 SiO 2 、 Al 2 O 3 、 CaO 等都增加玻璃粘度，所以随着它们含量的增加其退火温度都提高。玻璃的退火制度与制品的种类、形状、大小、容许的应力值、退火炉内温度分布等情况有关。目前采用的退火制度有多种形式。根据退火原理，退火工艺可分为四个阶段:加热阶段、均热阶段、慢冷阶段和快冷阶段。按上述四个阶段可作出温度-时间曲线，此曲线称退火曲线。1 .加热阶段不同品种的玻璃有不同的退火工艺。有的玻璃在成型后直接进入退火炉进行退火，称为一次退火;有的制品在成型冷却后再经加热退火，称为二次退火。所以加热阶段对有些制品并不是必要的。在加热过程中，玻璃表面产生压应力，所以加热速率可相应高些，例如 20 ℃ 的平板玻璃可直接进入 700 ℃ 的退火炉，其加热速率可高达 300 ℃ / rain 。考虑到制品大小、形状、炉内温度分布的不均性等因时间素，在生产中一般采用的加热速率为 20/a 2 ~ 30/a 2 ( ℃ /min) ，对光学玻璃制品的要求更高。2 .均热阶段把制品加热到退火温度进行保温、均热以消除应力。在本阶段中首先要确定退火温度，其次是保温时间。一般把比退火上限温度低 20 ~ 30 ℃ 作为退火温度。退火温度除直接测定外，也可根据玻璃成分计算粘度为 10 12 Pa ? s 时的温度。当退火温度确定后，保温时间可按 70a 2 ~ 120a 2 进行计算，或者按应力容许值进行计算。3 .慢冷阶段为了使玻璃制品在冷却后不产生永久应力，或减小到制品所要求的应力范围内，在均热后进行慢冷是必要的，以防止过大的温差。4 .快冷阶段玻璃在应变点以下冷却时，如前述只产生暂时应力，只要它不超过玻璃的极限强度，就可以加快冷却速度以缩短整个退火过程、降低燃料消耗、提高生产率。在生产上，一般都采用较低的冷却速度，这是由于制品或多或少存在某些缺陷，以免在缺陷与主体玻璃间的界面上产生张应力。对一般技术玻璃采用此值的 15 %~ 20 %，通常还应在生产实践中加以调整。