第11講玻璃及加工工藝

1、第,11,講,玻璃及加工工藝,3/28/2020,造型材料與工藝,1,玻璃,古老而又新穎,奇特而又美麗的”材料,3/28/2020,造型材料與工藝,2,11.1,玻璃的基本性能,玻璃是將原料加熱熔融，冷卻凝,固所得的非晶態(tài)無機材料,由于玻璃的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，其物理,性質(zhì)和力學性質(zhì)等都是各向同性,的,3/28/2020,造型材料與工藝,3,1,強度,玻璃的強度取決于其化學組成、雜質(zhì)含,量及分布、制品的形狀、表面狀態(tài)和性,質(zhì)、加工方法等,脆性材料，強度用抗壓、抗張強度來表,示,抗張強度較低，抗壓強度約為抗張強度,的,14,15,倍,3/28/2020,造型材料與工藝,4,2,硬度,硬度僅次于金剛石、碳

2、化硅等材料，比,一般金屬硬，不能用普通刀和鋸進行切,割,硬度值在摩氏硬度,5,7,之間?？筛鶕?jù)玻,璃的硬度選擇磨料、磨具和加工方法,如雕刻、拋光、研磨和切割等,3/28/2020,造型材料與工藝,5,3,光學性質(zhì),玻璃是一種高度透明的物質(zhì)，具有一定的光學,常數(shù)、光譜特性，具有吸收或透過紫外線和紅,外線、感光、光變色、光儲存和顯示等重要光,學性能,光線透過越多，玻璃質(zhì)量越好,各種玻璃的性能有很大的差別。一般通過改變,玻璃的成分及工藝條件，可使玻璃的性能有很,大的變化,3/28/2020,造型材料與工藝,6,4,電學性能,常溫下玻璃是電的不良導體。溫度,升高時，玻璃的導電性迅速提高,熔融狀態(tài)時則變

3、為良導體,3/28/2020,造型材料與工藝,7,5,熱性質(zhì),玻璃的導熱性很差，一般經(jīng)受不了,溫度的急劇變化,玻璃制品越厚，承受溫度急劇變化,的能力越差,3/28/2020,造型材料與工藝,8,6,化學穩(wěn)定性,玻璃的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定。大多數(shù)工業(yè)用,的玻璃都能抵抗除了氫氟酸以外酸的侵蝕,玻璃的耐蝕性較差。玻璃長期在大氣和雨,水的侵蝕下，表面光澤會失去，變得晦暗,尤其是一些化學玻璃儀器容易受周圍介質(zhì),如潮濕空氣）的作用，表面形成白色斑,點或霧膜，破壞玻璃的透光性，所以在使,用和保存時應(yīng)注意,3/28/2020,造型材料與工藝,9,11.2,玻璃的工藝特性,玻璃的成型工藝視制品的種類而異，但其過程,

4、基本上可以分為配料、融化和成型三個階段,一般采用連續(xù)性的工藝,如圖所示,3/28/2020,造型材料與工藝,10,1,玻璃原料,用于制備玻璃配合料,的各種物料統(tǒng)稱為玻,璃原料,根據(jù)用量和作用的不,同，玻璃原料分為,主,要原料,和,輔助原料,兩,類,主要原料,是指向玻璃,中引入各種主要成分,而配入的原料，它們,決定了玻璃制品的物,理化學性質(zhì),輔助原料,是為了賦予,玻璃制品具有某些特,殊性能和加速熔制過,程所加的原料,11,3/28/2020,造型材料與工藝,1,玻璃的主要原料,石英砂,硼酸、硼砂及含硼礦物,長石、瓷土、蠟石,純堿、芒硝,方解石、石灰石、白堊,硫酸鋇、碳酸鋇,鉛化合物,3/28/2

5、020,造型材料與工藝,12,2,玻璃的輔助原料,澄清劑,著色劑,脫色劑,乳濁劑,助熔劑,3/28/2020,造型材料與工藝,13,2,玻璃的熔制,玻璃的熔制是指將配合料經(jīng)過高溫,熔融，形成均勻無氣泡并符合成形,要求的玻璃液的過程，它是玻璃生,產(chǎn)中很重要的環(huán)節(jié)，是獲得優(yōu)質(zhì)玻,璃制品的重要保證,3/28/2020,造型材料與工藝,14,玻璃的熔制是一個非常復雜的工藝過程,它包括一系列物,理的、化學的,物理化學的現(xiàn)象,和反應(yīng)，其結(jié)果,是使各種原料混,合物變成復雜的,熔融物，即玻璃,液,3/28/2020,各種配料在加熱至高,溫并形成玻璃的過程,中所發(fā)生的變化，從,工藝角度而論，大致,可以分為硅酸鹽

6、的形,成、玻璃的形成、澄,清、均化和冷卻五個,階段，如圖表,造型材料與工藝,15,鈉,鈣,硅玻璃的熔制過程,3/28/2020,造型材料與工藝,16,3,玻璃的成型,玻璃的成型是將熔融的玻璃液加工,成具有一定形狀和尺寸的玻璃制品,的工藝過程,常見的玻璃成型方法有：壓制成型,吹制成型和拉制成型,3/28/2020,造型材料與工藝,17,1,壓制成型,壓制成型是在模具中加入玻璃熔料,加壓成形，多用于玻璃盤碟、玻璃,磚,3/28/2020,造型材料與工藝,18,玻璃壓制成型示意圖,3/28/2020,造型材料與工藝,19,2,吹制成型,吹制成型是先將玻璃粘料壓制成雛形型,塊，再將壓縮氣體吹入處于熱融

7、狀態(tài)的,玻璃型塊中，使之膨脹成為中空制品,吹制成型可以分為機械吹制成型和人工,吹制成型，用來制造瓶、罐、器皿、燈,泡等。如圖所示,3/28/2020,造型材料與工藝,20,吹制成型示意圖,3/28/2020,造型材料與工藝,21,人工吹杯示意圖,3/28/2020,造型材料與工藝,22,3,拉制成型,拉制成型是利用機械拉引力將玻璃,熔體制成制品,分為垂直拉制和水平拉制，主要用,來生產(chǎn)平板玻璃、玻璃管、玻璃纖,維等,3/28/2020,造型材料與工藝,23,垂直引上拉管示意圖,3/28/2020,造型材料與工藝,24,玻璃板水平拉制示意圖,1,玻璃板,2,轉(zhuǎn)動輥,3,成型輥,4,水冷擋板,5,燃

8、燒器,6,熔融玻璃,造型材料與工藝,25,3/28/2020,4,壓延成型,壓延成型是用金,屬錕將玻璃熔體,壓成板狀制品,主要用來生產(chǎn)壓,花玻璃、夾絲玻,璃等，該成型分,為平面壓延和錕,間壓延成型,3/28/2020,造型材料與工藝,26,4,玻璃的熱處理,玻璃的熱處理，一般包括退火和淬火兩種工藝,退火就是消除或減小玻璃制品中的熱應(yīng)力的熱,處理過程。對光學玻璃和某種特種玻璃制品,通過退火可使內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，以達到要求的光,學性能,淬火就是使玻璃表面形成一個有規(guī)律、均勻分,布的壓力層，以提高玻璃制品的機械強度和熱,穩(wěn)定性,3/28/2020,造型材料與工藝,27,5,玻璃制品的二次加工,玻璃制品的

9、二次加工分為冷加工,熱加工和表面處理三大類,3/28/2020,造型材料與工藝,28,1,玻璃制品的冷加工,冷加工是指在常溫下通過機械方法來改,變玻璃制品的外形和表面狀態(tài)所進行的,工藝過程,冷加工的基本方法包括研磨、拋光、切,割、噴砂、鉆孔和車刻等,3/28/2020,造型材料與工藝,29,2,玻璃制品的熱加工,有很多形狀復雜和要求特殊的玻璃制品,需要通過熱加工進行最后成型。此外,熱加工還用來改善制品的性能和外觀質(zhì),量,熱加工的方法主要有火焰切割、火拋光,鉆孔、鋒利邊緣的燒口等,3/28/2020,造型材料與工藝,30,3,玻璃制品的表面處理,表面處理包括玻璃制品的光滑面與散光面,的形成（如器

10、皿玻璃的化學刻蝕、燈泡的,毛蝕、玻璃化學拋光等,表面著色,表面涂層（如鏡子鍍銀、表面導電,3/28/2020,造型材料與工藝,31,玻璃彩飾,玻璃彩飾是利用釉料對玻璃制品進行裝飾,的過程,常見的彩飾方法有：描繪、噴花、貼花和,印花等,彩飾方法可以單獨采用，也可以組合采用,3/28/2020,造型材料與工藝,32,描繪是按照圖案設(shè)計要求用筆將釉料涂繪在制,品表面,噴花是將圖案花樣制成鏤空型版緊貼在制品表,面，用噴槍將釉料噴在制品上,貼花是先用彩色釉料將圖案印刷在特殊紙上或,薄膜上制成花紙，然后將花紙貼到制品表面,印花是采用絲網(wǎng)印刷方式用釉料將花紋圖案印,在制品表面,所有玻璃制品彩飾后都需要進行彩

11、燒，才能使,釉料牢固的熔附在玻璃表面，并使色釉平滑,光亮、鮮艷，且經(jīng)久耐用,3/28/2020,造型材料與工藝,33,玻璃蝕刻,利用氫氟酸的腐蝕作用，使玻璃獲得不透,明毛面的方法,先在玻璃表面涂覆石蠟、松節(jié)油等作為保,護層并在其上刻繪圖案，再用氫氟酸溶液,腐蝕刻繪所露出的部分。蝕刻程度可以通,過調(diào)節(jié)酸液濃度和腐蝕時間來控制，蝕刻,完畢除去保護層。多用于玻璃儀器的刻度,和標字，玻璃器皿和平板玻璃的裝飾等,3/28/2020,造型材料與工藝,34,11.3,常用玻璃材料,1,玻璃材料的分類,1,按玻璃的用途和使用環(huán)境分類,日用玻璃,瓶罐玻璃、器皿玻璃、裝飾玻璃,等,技術(shù)玻璃,光學玻璃、儀器玻璃、管

12、道玻璃,電器用玻璃、醫(yī)藥用玻璃、特種玻璃等,3/28/2020,造型材料與工藝,35,建筑玻璃,窗用平板玻璃、鏡用平板玻,璃、裝飾用平板玻璃、安全玻璃,玻璃纖維,無堿纖維、低堿纖維、中堿,纖維、高堿纖維等,3/28/2020,造型材料與工藝,36,2,按玻璃的特性分類,3/28/2020,造型材料與工藝,37,3,按玻璃化學成份分類,鈉鈣硅酸鹽玻璃,鉛玻璃,石英玻璃,特殊成分玻璃,另外，按制造方法可以分為吹制玻璃、拉,制玻璃、壓制玻璃和鑄造玻璃,3/28/2020,造型材料與工藝,38,2,常用玻璃品種,1,平板玻璃,是板狀玻璃的統(tǒng)稱。上下表面平行，成份多屬,于鈉,鈣,硅酸鹽,主要采用浮法、垂

13、直引上法、平拉法和壓延法,生產(chǎn),平板玻璃具有透光、透視、隔熱、隔聲、耐磨,耐候等特性，并且通過著色、表面處理、強化,復合等方法制成彩色玻璃、鍍膜玻璃、鋼化玻,璃、夾層玻璃等特殊制品,3/28/2020,造型材料與工藝,39,浮法玻璃,采用浮法制造技術(shù)生,產(chǎn)的平板玻璃稱為浮,法玻璃,3/28/2020,造型材料與工藝,40,磨砂玻璃,又稱毛玻璃或暗玻璃，采用噴砂或研磨等,機械方法，或者用氫氟酸溶液磨蝕等化學,方法將玻璃表面處理成均勻毛面。其表面,呈微細凹凸，可使光線產(chǎn)生漫射，只有透,光性而不能透視，具有均勻柔和的效果,常用于建筑物中要求透光而不透像的門窗,以及玻璃黑板、照相屏板等,3/28/20

14、20,造型材料與工藝,41,磨光玻璃,又稱鏡面玻璃，采用平板玻璃拋光而得,分為單面磨光和雙面磨光兩種。磨光玻璃,表面平整光滑，有光澤、透光率達,84,物像透過玻璃不變形,磨光玻璃主要用于安裝大型門窗，制作鏡,子等,3/28/2020,造型材料與工藝,42,夾層玻璃,是利用透明、粘接力強的塑料膜片將兩塊,或兩塊以上的平板玻璃在高溫高壓下粘接,起來的玻璃,主要用在汽車、飛機的風擋玻璃、防彈玻,璃，也用于有特殊安全要求的建筑物門窗,幕墻及展示陳列方面,3/28/2020,造型材料與工藝,43,夾層玻璃示意圖和典型防彈玻璃示意圖,3/28/2020,造型材料與工藝,44,鋼化玻璃,又叫強化玻璃，經(jīng)強化

15、處理而具有良好機械性,能和耐熱震性能的玻璃,強化處理方式有：物理方式,如風淬火、油,淬火和熔鹽淬火；化學方式,如表面離子交,換、表面晶化、酸處理等,通常鋼化玻璃多是指經(jīng)過風淬火處理的玻璃,鋼化玻璃不能進行機械切割、鉆孔等加工，多,用于交通運輸車輛的車窗和建筑門窗、隔墻等,3/28/2020,造型材料與工藝,45,夾絲玻璃,又叫防碎玻璃和鋼絲玻璃,它是將普通平板玻璃加熱到紅熱軟化狀態(tài)，將,預(yù)熱處理的金屬絲或金屬網(wǎng)壓入玻璃中間而制,成的。如圖為玻璃的夾絲形式,3/28/2020,造型材料與工藝,46,彩色玻璃,彩色玻璃是對通過的可見光具有一定的,選擇性吸收的玻璃。根據(jù)著色工藝，可,以分為本體著色和

16、表面著色兩種,本體著色是在玻璃原料中加入金屬氧化,物，熔融后能產(chǎn)生的顏色有茶色、藍色,灰色、綠色等,3/28/2020,造型材料與工藝,47,表面著色是在玻璃表面覆敷一層金屬,的、金屬氧化物或有機物的顏色涂層,使玻璃呈色,彩色玻璃分為透明和不透明兩種，其,色澤有多種，可拼成各種花紋圖案,產(chǎn)生獨特的裝飾效果,3/28/2020,造型材料與工藝,48,釉面玻璃,在玻璃表面涂覆一層彩色易溶性色釉,然后加熱到彩釉的熔融溫度，使釉層,與,玻璃牢固結(jié)合在一起，經(jīng)退火或鋼化等,不同熱處理方式而制成,3/28/2020,造型材料與工藝,49,花紋玻璃,將玻璃按設(shè)計圖案加以雕刻、印刻等無彩,色處理，使表面呈現(xiàn)透

17、明與不透明的花紋,圖案，具有良好的藝術(shù)裝飾效果。根據(jù)加,工方法分為：壓花玻璃、噴花玻璃和刻畫,玻璃,3/28/2020,造型材料與工藝,50,壓花玻璃,又稱滾花玻璃，是熔融玻璃經(jīng)刻,有花紋圖案的壓延錕而制成，分為單面壓,花和雙面壓花玻璃,噴花玻璃,又稱膠花玻璃，是在玻璃表面貼,以刻有花紋圖案的紙型作為保護層，通過,噴砂處理而成,刻花玻璃,是由平板玻璃經(jīng)涂覆、雕刻、圍,臘、酸蝕、研磨而成,3/28/2020,造型材料與工藝,51,中空玻璃,又叫隔熱玻璃,是在兩塊或多塊,平板玻璃之間充,溢干燥氣體，四,周邊緣用膠接,焊接或熔接的方,法秘封而成的玻,璃制品,3/28/2020,造型材料與工藝,52,

18、熱反射玻璃,又叫鍍膜玻璃，是在平板玻璃表面涂覆金,屬或金屬氧化物磨層的玻璃,具有良好的隔熱性能和遮光性，并有單向,透象性，對太陽輻射熱有較高的反射能力,可節(jié)約室內(nèi)空調(diào)的能量,鍍膜玻璃外觀具有多種色彩及鏡面效果,增加建筑物的美觀，用作建筑物門窗、幕,墻等,3/28/2020,造型材料與工藝,53,吸熱玻璃,能吸收大量的熱射線并保持良好的透明度,具有控制陽光和熱能透過的功能,吸熱玻璃是在普通硅酸鹽玻璃中引入一定,量的著色氧化物或在玻璃表面噴涂著色氧,化物薄膜而具有吸熱性,常見的吸熱玻璃有茶色、藍色、灰色和綠,色,3/28/2020,造型材料與工藝,54,光柵玻璃,光柵玻璃又稱鐳射玻璃。以玻璃為基材

19、，用特,殊材料或特殊工藝使玻璃表面形成全息光柵或,幾何光柵的玻璃。在光源照射下，光柵玻璃發(fā),生物埋衍射現(xiàn)象產(chǎn)生七彩光,按結(jié)構(gòu)可分為單層光柵玻璃、普通夾層光柵玻,璃和鋼化夾層光柵玻璃。品種有透明光柵玻璃,印刷圖案光柵玻璃、半透明半反射光柵玻璃和,金屬質(zhì)感光柵玻璃,主要用作建筑物的裝飾材料及輕工產(chǎn)品的外觀,裝飾材料,3/28/2020,造型材料與工藝,55,光致變色玻璃,隨光線強弱而變色的玻璃，又稱光色玻璃,在玻璃中引入鹵化銀等光敏劑而得。光照,時玻璃顏色隨光線增強而漸漸變暗，照射,停止后，玻璃又恢復到原來的顏色。可用,于變色眼鏡、防光材料顯示裝置的制作及,全息存儲等,3/28/2020,造型材料

20、與工藝,56,2,器皿玻璃,是一種用于制造日用器皿、藝術(shù)品和裝飾,品的玻璃。用這種玻璃制成的器皿有很好,的透明度和白度,日光下呈無色或很弱的,藍色,或具有鮮艷的顏色和清晰美觀的,圖案，表面潔凈有一定光澤，有較好的熱,抗震性、化學穩(wěn)定性、機械強度,器皿玻璃分為一般器皿玻璃和晶質(zhì)玻璃,主要用于制作茶具、餐具、炊具、藝術(shù)制,品等,3/28/2020,造型材料與工藝,57,3,泡沫玻璃,泡沫玻璃又稱多孔玻璃，是一種氣孔率在,80,以上，由均勻氣孔組成的玻璃。將玻,璃粉與發(fā)泡劑混合并置于模具中加熱，發(fā),泡劑受熱產(chǎn)生大量氣體使軟化的玻璃膨脹,成型，冷卻后脫模再退火而得。根據(jù)配料,與生成工藝的不同，其氣孔可

21、分為封閉的,非連通孔、連通孔和部分連通孔,3/28/2020,造型材料與工藝,58,氣孔封閉的泡沫玻璃機械強度高、不透氣,不燃、導熱系數(shù)小，不變形，經(jīng)久耐用,可進行鋸、鉆、釘?shù)燃庸?，是一種良好的,保溫絕熱材料。氣孔相連或部分相連的泡,沫玻璃具有較大的吸聲系數(shù)，多作吸聲材,料。泡沫玻璃還可制成各種不同顏色，且,永不褪色，是良好的裝飾材料,3/28/2020,造型材料與工藝,59,3/28/2020,造型材料與工藝,60,4,微晶玻璃,又稱玻璃陶瓷，是將含有晶核生成劑的玻璃在,一定條件下進行熱處理，玻璃相中析出大量微,晶體相，形成由晶體相和玻璃相構(gòu)成的復合體,微晶玻璃的結(jié)構(gòu)、性能及生成方法與玻璃、

22、陶,瓷有所不同，兼具了兩者的性能，具有優(yōu)良的,機械強度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及機械加工,性,適當選擇晶核生成劑及晶化條件，可獲得性能,極不相同的微晶玻璃品種，如耐熱微晶玻璃,可切削微晶玻璃、耐腐蝕微晶玻璃、光敏微晶,玻璃、熱敏微晶玻璃等,3/28/2020,造型材料與工藝,61,5,其他玻璃,玻璃馬賽克,玻璃馬賽克又稱玻璃錦轉(zhuǎn)，一種小規(guī)格的乳濁,狀半透明彩色飾面玻璃。尺可一般為,20mm,20mm,30mm,30mm,40mm,40mm,厚度為,46mm,表面平整光滑,背面有凹槽紋利于砂漿粘結(jié)。玻璃馬賽克色彩,豐富、色調(diào)柔和；質(zhì)地堅硬，不積塵，雨天自,洗，經(jīng)久常新；化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。多,

23、拼合成各種圖案，用于建筑物的外墻裝飾,3/28/2020,造型材料與工藝,62,玻璃空心磚,將兩塊模壓成凹形的玻璃熔接或膠接成一,整體，中間充入干燥空氣，經(jīng)退火處理和,涂飾側(cè)面而成。有單孔腔和雙孔腔之分,玻璃空心磚強度高，絕熱、隔音、耐火,多用來砌筑透光墻壁,3/28/2020,造型材料與工藝,63,3/28/2020,造型材料與工藝,64,3,新穎奇特的玻璃,1,可釘玻璃,日本研制成功一種可,釘玻璃，它是把硼酸玻璃分與碳化纖維混,合后加熱制成的，這種玻璃的最大斷裂力,為一般玻璃的,2,倍以上，無脆性，在上面,釘釘子不需擔心破碎,3/28/2020,造型材料與工藝,65,2,天線玻璃,日本研制

24、成功一種電,視天線窗戶玻璃，這種玻璃內(nèi)層嵌有很細,的天線，安裝后，室內(nèi)電視機就能呈現(xiàn)更,為清晰的畫面,3,滅菌玻璃,在制造玻璃時，加入,適當?shù)你~離子，制造出的玻璃就具有滅菌,防霉的功效。用此玻璃制成器皿盛裝食品,能在,24,小時內(nèi)殺死所有大腸桿菌和葡萄球,菌，還能防止食物霉變,3/28/2020,造型材料與工藝,66,4,導電玻璃,這種玻璃導電后，不,但可直接用于飛機、汽車玻璃窗的防霧防,霜層，還可作各種光學器件及儀器儀表的,面板和液晶顯示,5,發(fā)電玻璃,這種玻璃吸收太陽光,的能量后可以發(fā)電，把它安裝在窗戶上可,供室內(nèi)照明甚至提供電視機和收音機的電,源,3/28/2020,造型材料與工藝,67,6,折光玻璃,一種由美國研制的玻,璃能把太陽光折射到房間的陰暗角落，使,處于室內(nèi)的人能享受陽光的溫暖。對那些,光線不足的房間，還是一種節(jié)電的用品,據(jù)稱，這種玻璃是因涂上了一種能折射光,線的涂層，因此具有折射光線的作用,3/28/2020,造型材料與工藝,68,7,調(diào)光玻璃,一種可調(diào)透明度的玻璃，可,以免用窗簾，只要根據(jù)需要按一下遙控開關(guān),玻璃就會自動由暗變亮和由亮變暗。它是在兩,層玻璃中間夾一層透明導電膜，打開開關(guān)時,