浮法玻璃生產技術和設備

　　中國洛陽浮法玻璃的發明者之一，姜宏先生等人的專著《浮法玻璃生產技術和設備》談到，上世紀初Hitchcook和 Heal提出的使玻璃液在熔融的金屬液表面進行熱處理的設想是浮法玻璃發明的雛形。以后經歷了約五十余年的努力，最終誕生的浮法玻璃生產技術的發明，對玻璃制品的發展和世界文明的推動，做出了多么巨大的貢獻！熔融金屬的本質一是對玻璃的支撐、二是對玻璃表面的加熱。這種作用的本質一直是玻璃制品制造的精髓，可以追溯到對玻璃制品的發展有劃時代意義的玻璃吹制技術的發明，至今仍然是容器玻璃制造的最重要的方法之一，吹制技術的原理就是火焰的利用和氣力成型的巧妙結合，火焰可使玻璃分離、結合、成型、又可使玻璃具有光亮的表面，所以玻璃火焰技術的機理及合理使用值得我們永不停頓的探討和發展。


    一.火焰用于玻璃制品的切割、爆口

    玻璃制品的切割，爆口工藝就是生產過程中制品分解成部分，或者去掉工藝性的部分。在機器吹吹、壓吹法生產中吹口的去除，人工吹制時冒蓋和制品的分離，管制安瓿針劑瓶自動拉延后的一分為二，玻璃儀器制造中燈工的基礎操作等。主要有下面一些方法：a，在切割處噴射高溫尖銳火焰，隨后用傳熱很快的金屬刀鋒輕觸受熱的玻璃，制品就會在切割處分離。這是利用玻璃受急冷急熱時瞬間產生極大的溫度因力，超過了玻璃的強度極限。因為割口時伴有玻璃的爆裂聲，這一工藝在一般的玻璃制品廠稱為爆口。此方法的進一步發展是利用硬度高于玻璃的割刀，先在玻璃的切割處劃痕，留下裂紋，然后再用火焰噴燒 此時制品也會自行分開，究其本質火焰在裂紋上下產生熱應力，使裂紋迅速擴大而斷裂。由于玻璃是一種脆性材料，表面一旦有微小的裂紋，其強度就大大降低，一般只有原來的百分之一。這樣熱應力就可以小些，也即加熱的火焰溫度可以低些，同樣情況下能源就可節約。也因為玻璃切割工具的發展，成本已低。爆裂應力小，割口處易平整，所以這種方法值得推廣。所用的設備只有一些單工位的手工機械，效果不大，在一些品種規格較多的工廠，還是直接由人工在完成。這是造成玻璃制品質量不穩定，廢品多的主要原因。b，純火焰切割法，在玻璃制品要切割處設置圈火，制品做一定的轉動，在切割火焰的加熱下達到玻璃的熔融溫度，被切去的部分可以靠重力落去，或手動挑去，也有的正好利用玻璃熔融時的表面應力的收縮作為成型工藝形成制品的一部分，視制品的不同采用不同的方法。在機械化大規模壓吹法生產的玻璃杯、壺中，使制品倒置，切割下來的吹口隨重力分離，但要保持均勻。如和全自動壓吹法H28機配套的30工位愛而特里烘爆口機就是按此原理工作的。在安瓿針劑瓶的制造時，需要割口后封口，在使一個連體瓶分開的同時，割口的火焰使玻璃收成瓶底。


    二.火焰用于玻璃制品的烘口

    玻璃制品的烘口工序，一是因為玻璃制品切割后，其切割部分由于應力的不均勻性，存在一定的不平度及邊緣爆裂。二是在模具成型的制品中，由于模具對制品的成型封口作用，或多或少總會留下過渡的痕跡，需用進一步提高質量。對不同的玻璃制品，要求不同的處理方法。一般有兩種：砂輪磨削和火焰烘口。砂輪磨削機理是砂輪的磨粒在高速旋轉的動力下對玻璃表面的切削作用，切削面的質量取決于砂輪切削的程度，玻璃表面質量要求越高、切削程度要求越精細。一般采用分:粗、半精、精磨、拋光工序，采用不同的砂輪和不同的磨削參數以提高生產的速度。磨削的特點是整體平整度高，見棱見角，僅管費時費工，但對高檔的玻璃制品是唯一的選擇。烘口機理是玻璃在熔融狀態下產生的表面張力，在其作用下切割處的尖端狀態變圓滑。分析玻璃制品磨口特點，可加深對火焰烘口的認識，世界能源價格不斷上漲，而玻璃工業是用能的大戶，降低玻璃制品的能耗一直是玻璃工作者追求的目標和重大挑戰。玻璃在加熱時會產生表面張力這是所有液態物質的一大特性，就像玻璃的成型是利用了玻璃具有的粘性隨溫度變化的特性一樣，這是制造玻璃制品的理論基礎。同時熔融的物質表面具有最為光滑的表面，就象我們常常形容湖水的表面，在沒有風的狀態下是一平如鏡。所以，火焰烘口也是高效、高質制造玻璃制品的一大技術，其關鍵就是掌握如何控制火焰正好使口部光滑張開，而制品的口部整體又不發生變形。由于重力的作用，過渡高溫的地方將產生局部下突的波浪形變型，對正立的制品則為局部增厚。從能源利用的角度也是一種浪費。要求烘口的噴槍能集中均勻的加熱，及采用和制品口部形狀相吻合的火焰，要比單個燒槍的組合好的多。


    三.火焰用于玻璃制品的拋光

    玻璃制品的表面拋光的應用范圍更廣，要使玻璃制品具有一定的形狀，在實際的生產中都要使用一定的工裝模具，這樣玻璃表面就會留下模具接觸印記，同時在成型口部小底部大的制品時為了取出制品，模具需要采用剖分式，制品的表面就會留下外突的線痕，這些都隨模具的制造精度，新舊，成型時鎖模力，成型力大小，以及玻璃料和模具的溫度，模具的冷卻結構等有密切相關，但總會存在。特別是在大批大量的機械化生產中，要達到質量與成本的經濟性，就要統籌、綜合考慮。按玻璃制品成型的理論和烘口機理，玻璃制品這些缺陷可以通過表面火焰處理來提高，這就是玻璃制品的表面火焰拋光。順理成章，在火焰烘口的基礎上，增加結構相同的工位，只要對火焰的大小及部位進行適當的調整，就可來進行玻璃制品的火焰拋光工序。但是，由于制品的表面比口部大的多，形狀豐富的多，同時整體受熱，制品更易變形。同時，如果冷卻不當，將使制品產生新的應力。如何考慮這些特點，設計合理的機構和燒槍，達到可控的加熱及冷卻，這是玻璃火焰機械設備需理解、分析的關鍵。常見的傳統烘口、拋光設備有帶式和圓盤式兩類，習慣稱為燒口機，玻璃制品在成型后放入其上進行烘口、拋光處理。帶式燒口機有兩種形式：一種是水平長圓形，一種是垂直長圓形。兩種功能類似，只是所在的平面的面積大小。網帶上在制品走過區域設有多道火焰燒槍，形成烘口、拋光工位。在此區域設有制品自身轉動機構，一般也是由鏈輪、鏈條自動嚙合組成。制品在輸送前進的同時完成口部和外表面的火焰處理�；鹧娴慕Y構傾向于短而高溫，使熱影響區域僅停留在制品的表面，減少變形。此類設備適應于形狀為圓形，高度接近的大批大量生產的制品，由于鏈式燒口機兼有制品輸送的作用，通常可以做得較長，這樣可以設一些控制保溫的措施，減少制品產生新的熱應力而爆裂。圓盤式燒口機也有兩種形式：一為單層轉盤式，制品在轉盤上公轉同時自轉，采用的加熱方式同帶式烘口機，火焰固定。由于是圓盤，在同樣的功能下結構可以做的緊湊，所以設備成本最小。二為雙層轉盤式，分別為制品層和火盤層，制品在作公轉和自轉時，火盤層跟著制品作同步公轉。這樣制品在烘口及上側的拋光過程中，火焰始終跟隨，保持火焰的效率，穩定性最好。不足的是結構龐大，中間的旋轉配氣混合系統要求高，僅適合大規摸生產的玻璃制品。


    根據玻璃制品火焰技術運用的原理，結合最新的機械及控制技術，為了高效、高質的生產玻璃制品，開發能適應不同玻璃制品需求的火焰機械設備顯得非常重要�？梢钥吹綉�在下面幾個方面做出努力：a，燒口制品增加劃線工序，提高爆口的質量。b，帶式烘口拋光機發展隨動火頭，保持制品和火頭的相對精度。c，單圓盤式采用最新的轉盤驅動定位技術，做到轉位時間盡可能短，定位精度高，火盤加燒槍組合拋光，減少新的熱應力，減低能耗。d，對異型玻璃制品，研發跟制品形狀相似的拋光頭機構。德國瓦爾特公司已推出CNC控制的燒槍。e，對大量手工制品，開發高效、低價的割口、烘口、拋光多工位機械，上海暉弘公司已推出這樣的一體機，用機器來保證玻璃制品火焰處理的均勻、穩定。

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