Реферат термическая обработка стекла
Обновлено: 02.07.2024
Огромное расширение применения безопасного стекла обусловлено растущим сознанием безопасности и развитием нормативных актов, требующих применения безопасного стекла.
В реферате решаются следующие цели и задачи:
способы закалки стекла;
Основные достоинства закаленного стекла;
Области применения закаленных стекол.
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………………………3
Основная часть
Способы закалки………………. ……………………………………………………. 5
Основные достоинства закаленного стекла …………………………………………..9
Область применения закаленных стекол……………………………………………. 11
Список используемой литературы…….………
Файлы: 1 файл
Реферат закалка стекол.doc
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Химическая технология тугоплавких
неметаллических и силикатных материалов
- Способы закалки………………. …………………………………… ………………. 5
- Основные достоинства закаленного стекла …………………………………………..9
- Область применения закаленных стекол……………………………………………. 11
Список используемой литературы…….………………. . . 12
Закаленное стекло находит свое применение в случаях, когда простое стекло не отвечает требованиям прочности и безопасности.
В последние годы закаленное стекло получило широкое распространение в строительстве и архитектуре. Такая тенденция связана с популярностью разного рода конструкций, пропускающих дневной свет. Для реализации подобных проектов как нельзя лучше подходит закаленное стекло, прочность которого почти в 3-5 раз превосходит аналогичный показатель обычного стекла. К тому же закаленный материал безопаснее в использовании.
Закаленные стекла применяется для отделки фасадов зданий и монтажа прозрачной кровли, для остекления террас, лоджий, беседок, балконов. Из данного материала изготовлены остановки общественного транспорта, перегородки внутри офисов, ограждения лестниц и даже душевые кабины.
В промышленности закаленное стекло служит материалом для изготовления торгового оборудования (витрин, прилавков) и мебели для медицинских учреждений, дверей для духовых шкафов и печей-гриль, полок для холодильников и мебели. Именно из закаленного стекла производится современная стеклянная мебель и т.д. Поэтому закалка стекла - современное решение для современной техники и прочего.
Закалкой стекла называется термическая обработка стекла, представляющая собой процесс создания в стекле значительных постоянных внутренних напряжений путем быстрого охлаждения стекла от температуры, лежащей выше температуры стеклования.
Закаленное стекло представляет собой листовое стекло, подвергнутое специальной термической обработке - закалке, в результате которой в объеме стекла возникают закономерно распределенные внутренние напряжения, повышающие механическую прочность стекла и обеспечивающие особый (безопасный) характер его разрушения. Увеличение механической прочности обуславливает повышение термостойкости стекла в 2-5 раза (с 70 до 180оС). У листового стекла термостойкость около 70оС, закаленного - до 180оС, что препятствует разрушению закаленного стекла при перегреве или перепаде температур. Это особенно важно при использовании в наружном остеклении тонированными и рефлекторными стеклами с коэффициентом поглощения тепловой энергии более 25%, когда стекло может разогреться до температуры 90оС.
Основные достоинства закаленного стекла.
- закаленное стекло обладает высокой термической стойкостью, что позволяет применять его в наружном остеклении.
- закаленное стекло не разрушается от случайных бытовых ударов.
-при разрушении закаленное стекло образует осколки размером от 1 до 10 мм и не выпадает большими кусками, которые могут травмировать человека.
оптические свойства стекла после закалки практически не изменяются.
Благодаря сочетанию таких свойств как прозрачность, высокая коррозионная стойкость, низкий коэффициент теплопроводности, повышенная механическая прочность, безопасный характер разрушения, закаленное стекло находит все большее применение как в практике отечественного, так и зарубежного строительства. Современная архитектурная индустрия требует более крупных размеров стекла, многофункциональности и требовательных применений.
Огромное расширение применения безопасного стекла обусловлено растущим сознанием безопасности и развитием нормативных актов, требующих применения безопасного стекла.
В реферате решаются следующие цели и задачи:
- способы закалки стекла;
- Основные достоинства закаленного стекла;
- Области применения закаленных стекол.
Все способы производства закаленного стекла в зависимости от положения листов при закалке могут быть разделены на вертикальные и горизонтальные. Первые широко используются для производства стекол широкого ассортимента, плоских и гнутых.
Основным их недостатком является отсутствие полной автоматизации. Более прогрессивные горизонтальные способы позволяют полностью автоматизировать технологический процесс, расширить ассортимент изделий, как по толщине, так и по габаритам, повысить их качество. X - расстояние между насадками; L - расстояние от насадки до пластины стекла; Я - ширина насадки.
При подготовке стекла, осуществляемой на технологической линии производства заготовок проводится вырезка фигурных заготовок, обработка кромки листов, мойка и сушка стекла, контроль качества. Стекло не должно содержать видимых пороков (свилей, шлиров, крупных пузырей) или царапин, вызывающих разрушение стекла при закалке вследствие возникновения местных напряжений.
Вся механическая обработка стекла проводится до его закалки, после которой возможна лишь слабая обточка краев для устранения следов (деформации) от зажимов, так как при значительных повреждениях поверхности или краев закаленное стекло разрушается.
Контроль свойств и качества продукции осуществляется в соответствии с ГОСТ и ТУ на плоское и гнутое закаленные безопасные стекла различного назначения. При этом проверяют наличие внешних дефектов, габариты, толщину и форму (кривизну) стекол и определяют механические, оптические и теплофизические свойства.
Плоские листовые закаленные стекла изготовляют на закалочных установках вертикально-щелевого типа, состоящих из проходной электропечи сопротивления и обдувочного воздухоструйного устройства, над которыми проходит монорельс для передвижения листов стекла.
Заготовку стекла с помощью зажимов подвешивают в вертикальном-положении и автоматически продвигают в электропечь. Прогретое в течение определенного времени стекло, затем автоматически перемещается в обдувочное устройство, где резко охлаждается и передается на контроль. Температура закалки плоского стекла в печах вертикального типа - 630-670°С, продолжительность нагревания (на 1 мм толщины стекла) 35-40 с.
Электрические печи сопротивления представляют собой камеру с дверцами на торцовых стенках, в которых расположены вертикальные сквозные щели для перемещения несущей рамы каретки со стеклом. Спиральные нагревательные элементы располагаются на внутренней кладке стенок, выложенных шамотными кирпичами или плитами с пазами для спиралей. Пространство между внутренней кладкой и наружным железным кожухом печи заполнено термоизоляционным материалом.
Обдувочное устройство в качестве основного элемента содержит обдувочную решетку, подающую сжатый воздух под углом 90° к поверхности листа через круглые отверстия (сопла) малого диаметра (3- 5 мм), расположенные в шахматном порядке на расстоянии 25-50 мм. Для более равномерного охлаждения стекла решетка приводится в возвратно-поступательное или вращательное движение. Сжатый воздух подается в решетку воздуходувками или вентиляторами. В обдувочных устройствах применяют воздухоструйные решетки различного типа - коробчатые, трубчатые, ротационные, секционные (последние наиболее распространены).
Расстояние между решетками при закалке плоского стекла составляет 60-100 мм, давление воздуха - 6-10 кПа. Давление воздуха резко уменьшается с увеличением толщины листа: при
Отжиг - вид термообработки, применяющийся в процессе упрочнения поверхности изделий из кварцевого стекла. Схема формирования размера глобул в зависимости от переохлаждения расплава. Показатели разрушения образцов обработанных при разных температурах.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.05.2018 |
| Размер файла | 122,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Большую роль в упрочнении поверхности изделии из кварцевого стекла играет такой вид термообработки как отжиг [1], [2]. Подбирая различные температурные режимы, можно добиваться различного размера глобул от 10 до 300 мкм. Перед нами стояла задача получить наиболее прочную силоксановую поверхность механических резонаторов, используемых в авиационной и космической отрасли. Для этой цели была разработана индукционная печь, управляемая микроконтроллером, и обеспечивающая равномерный градиент температур по всей поверхности изделия. Стекло кварцевое ультрафиолетовое КУ-1 (содержание натрия менее 1%) получают из кварцевого видимого стекла (КВ). Стёкла КУ-1 пропускают ультрафиолетовое излучение, КВ - нет. Резонатор представлял собой полусферу с внешним диаметром 20 мм и толщиной 2 мм, изготовленную из стекла КУ-1. Восемь резонаторов, выполненных по нашей технологии, показали коэффициент добротности (10 - 22) миллионов единиц.
Исследование поверхности на микротвёрдость проводилось с помощью микротвёрдомера ПМТ-3 с алмазным индентором в виде пирамидки Виккерса с углом при вершине 136о. Этот метод не разрушает образец, исследование проводится до глубины 10 - 30 мкм.
В качестве экспресс метода использовали метод лежачей капли. При помощи компьютера и микроскопа МИИ - 4М х 500, оснащенного видео окуляром, соединённых USB - шиной, замеряли высоту капли и диаметр её основания, количество пикселей на полученных микрофотографиях определяли при помощи программы TSview v7.3.1.7. Микрофотографии для каждого образца делали через 1, 3, 5, 10 минут. Высоту капли и диаметр ее основания брали как среднее по трём измерениям. Погрешность измерений оставила не более ±0,3 градуса. Для увеличения точности измерения, использовали жидкости с разным коэффициентом поверхностного натяжения для дистиллированной воды ув = 71,96 MH/м и для глицерина уг = 59,4 MH/м.
Для ускоренной обработки результатов использовали компьютерную программу [3], написанную на языке Delphi 7.0 и выдающую следующую информацию по образцу: температуру отжига по шкале Цельсия; среднее квадратическое отклонение; среднюю квадратическую ошибку выборки; величину угла в градусах; доверительный интервал; доверительную вероятность; коэффициент Стьюдента.
Согласно теории свободной энергии Гиббса, размер глобул будет зависеть от градиента температур при охлаждении [4]:
где DGs - поверхностная энергия Гиббса, Дж/м2; DGV - объёмная энергия Гиббса, Дж/м3; d - размер зародышей глобул, м; б - удельная поверхностная энергия, Дж/м2; q - удельная теплота плавления, Дж/м3; To - температура фазового перехода, К; DТ - градиент температур при охлаждении, К.
При температуре Т 0 происходит процесс растворения. Следовательно,
где ДH - энтальпия системы, TДS - энтропийный фактор.
Кристаллизация сопровождается увеличением упорядоченности в системе и понижением энтропии. Неравномерность развития глобул изображена на рис. 2. Равномерный размер обеспечивается постоянством температуры охлаждения, при нестабильной температуре охлаждения происходит нагромождение глобул различного размера. Для поддержки стабильности процесса, нами была создана индукционная печь, управляемая контроллером, а замер температуры в камере происходит с помощью четырёх термопар. Оптимальная температура охлаждения подобрана экспериментально и составляет 300 C в час. При больших градиентах температур внутренние напряжения создают микротрещины в стекле, что незамедлительно сказывается на коэффициенте добротности.
Рис. 2 - a) Равномерный рост глобул; b) неравномерный рост глобул (микроскоп оптический МИИ-4М х500)
Мы подвергли отжигу 10 пластин кварцевого стекла КУ-1 при температурах соответственно 900, 950, 1000, 1025, 1050, 1080, 1100, 1125, 1200, 1300С в течение 5 часов, 3 часов прогрева и 3 часов отпуска. Одна пластина термообработке не подвергалась и находилась при комнатной температуре. Эксперимент проводили по методу Виккерса микротвёрдомером ПМТ-3 с алмазным индентором в виде пирамидки с углом при вершине 136. Нагрузка подавалась на пирамидку до тех пор, пока на образце не появлялась первая трещина, указывающая на его разрушение.
При обработке исходных данных, зависимости усилия воздействия индентора до появления первой трещины от температуры отжига [6], [7] были получены результаты, представленные в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристики разрушения образцов обработанных при различных температурах
Читайте также: