книги из ГПНТБ / Саркисов, П. Д. Технология стеклодувных работ учеб. пособие

деновой проволоки. Аналогично впаивается в стекло и ковар.

следующим образом. Один из концов медной трубки срезают до толщины стенки не более 0,1 мм. Сильно размягчив палочку и нагрев стенки цилиндра, обматыва­ ют внутреннюю поверхность тонкой части. Внутреннюю часть стекла развертывают металлической разверткой, а наружную — обкатывают. В результате этих операций

ОБРАБОТКА СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ

§50. КЛАССИФИКАЦИЯ ВИДОВ ОБРАБОТКИ

СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ Для придания стеклоизделиям необходимых свойств

водят свободным абразивом и полирующим зерном, свя­

ских деталей оптического и технического стекла и юве­ лирных изделий, резка, фрезеровка, обработка торцов и фацетирование, сверление, токарная обточка, огранка, гравирование и др. Они различаются по своему виду и типу используемого оборудования в зависимости от раз­ меров и назначения обрабатываемых стеклоизделий.

поверхности путем химического травления, нанесения различных пленочных покрытий и рисунков с целью де­ коративно-художественного оформления, клеймения, ме­ таллизации и гидрофобизации поверхности, упрочнения

180

стеклоизделий. Физико-химическая обработка изделий из стекла включает живопись неорганическими красками, катодное напыление, испарение и пульверизацию, элек­ трохимическое осаждение металлов, металлизацию и гидрофобизацию поверхности, травление и т. п.

В следующих параграфах будут рассмотрены некото­ рые основные виды обработки изделий из стекла.

§ 5 1 . М Е Х А Н И Ч Е С К А Я О Б Р А Б О Т К А

Механическая обработка занимает значительное мес­ то в производстве многих изделий из стекла.

Шлифовка и полировка. Шлифовка и полировка стек­ лоизделий производятся при изготовлении сортовых, оптических, технических стекол и листового полирован­ ного стекла. В последние годы листовое полированное стекло производят все в большей степени без механиче­ ской обработки поверхности—-методом «плавающего стекла», когда прокатываемая лента стекла проходит через ванну с расплавленным металлом, где поверхность стекла выравнивается, сглаживается. Тем не менее про­

Шлифовка и полировка стекла представляют собой две стадии единого процесса изготовления изделий. Лишь в

разрушения твердыми зернами абразивного материала, передающими стеклу усилия, создаваемые вращающей­ ся массой шлифовальника. Шлифовкой придают изделию правильную геометрическую форму, точные размеры и, кроме того, подготавливают структуру шлифованной по­ верхности к последующей полировке.

следовательно все более мелкие фракции абразива. Глу­

Сущность процесса шлифовки заключается в следую­ щем. Вращающийся в горизонтальной плоскости чугун-

181

ный диск — шлифовальный опирается своей тяжестью на зерна абразива, лежащие в один слой на поверхности обрабатываемого стекла. Стекло на специальном столе перемещают в горизонтальной плоскости вращательным или прямолинейным движением. При этом зерна абрази­ ва перекатываются и проникают в пространство между стеклом и шлифовальником. Шлифовалы-шк опирается одновременно на значительное число зерен — 15—20% от общего количества. Эти зерна совершают работу шлифовки. Размеры зерен, действующих в различных направлениях, неодинаковы, поэтому их воздействие на стекло имеет вибрационно-ударный характер. В точках воздействия зерен на стекло возникают трещины, глуби­ ну которых регулируют выбором абразива.

После многократного воздействия зерен весь поверх­

или к а в е р н ы. Глубина их 20—30 мкм. В конечном сче­ те образуется матовая поверхность.

Ниже слоя выколок находится подслой — зона, где абразив проводит свою подготовительную работу. Его толщина в 1,2—1,3 раза больше верхнего.

Так готовится поверхность для дальнейшей тонкой обработки — полировки.

На процесс шлифовки влияют: крупность зерен и материал абразива, количество подаваемого абразива, давление и скорость шлифовальника, материал шлифовальника, жидкая среда, состав стекла.

П о л и р о в к а с т е к л а представляет собой совокуп­ ность механических, химических и физико-химических процессов. Полировкой окончательно сглаживают микро­ неровности на поверхности шлифованного стекла до полной прозрачности и блеска.

Как известно, на поверхности всякого искусственного или природного силиката даже при наличии только ат­ мосферной влаги происходит процесс гидролиза, продук­ ты которого образуют тончайшую поверхностную пленку, защищающую силикат от дальнейшего разрушения. По составу эта пленка представляет в основном кремниевую кислоту. Пленка на свежей поверхности стекла образует­ ся чрезвычайно быстро. В зависимости от состава стекла и природы реагента толщина пленки колеблется от 10

182

до 100 А. Защитная пленка имеет большую адсорбцион­ ную способность и механическую прочность. Механизм полировки стекла может быть представлен следующим образом. Мягкий полировальщик с закрепившимися на нем зернами полировального порошка снимает при своем движении защитную пленку с вершин бугорков шлифо­ вальной поверхности стекла. На обнажившихся участ­ ках поверхности сразу же образуется пленка, которую снова снимает полировальник. Это происходит до тех пор, пока все микронеровности не будут удалены и поверх­ ность не приобретет блеска.

На процесс полировки оказывает влияние качество шлифованной поверхности, количество и концентрация крокусной суспензии (взвешенная в воде окись железа), давление и скорость полировальника, температура, каче­ ство войлока полировальника.

В настоящее время листовое стекло шлифуют и поли­ руют на специальных конвейерах ШПС.

На рис. 64—67 приведены схемы конвейеров для шли­ фовки и полировки стекла различных типов. Однолиней­ ный конвейер ШПС периодического действия (рис. 64) имеет 15 шлифовальных и 20 полировальных станков и производит около 1,5 млн. м2 полированного стекла в год. Стекло укладывается на байку и закрепляется специаль­ ными шипами по краю стола. После шлифовки стекло промывается от остатков абразива и поступает на поли­

и полировки. Стекло шлифуется, а затем полируется, пе­

(рис. 66) первая линия предназначена для шлифовки и полировки одной стороны листа, а вторая линия — другой его стороны. В конце второй линии непрерывно выпус­ кается полированное стекло. В нашей стране конвейером такого типа является установка ШС-1000.

Наиболее перспективны конвейеры, осуществляющие двустороннюю шлифовку и полировку ленты стекла (рис. 67). Отожженная лента стекла поступает на шлифовку в

183

станки, имеющие нижний и верхний шлифовальники. После шлифовки ленту стекла, как правило, разрезают на требуемые форматы, которые поступают на специаль­ ный конвейер, полирующий одну, а затем и другую сто­ рону стекла. Возможна и такая конструкция конвейера, когда после шлифовки стекло сразу же подвергается дву­ сторонней полировке.

Конвейеры двусторонней шлифовки и полировки без­ условно наиболее производительны. Они занимают малые производственные площади и не требуют многочислен­ ных транспортных операций по укладке и съему стекла. Однако наладка и эксплуатация таких установок требует решения многих технических и технологических вопросов.

Резка. Механическую резку стекла производят алма­ зами, роликами из твердых сплавов, алмазными и абра­

Алмазные стеклорезы в СССР выпускают двух видов: с алмазами 0,02—0,12 карата (группа А) и 0,12—0,2 кара­ та (группа Б) . Одним алмазом нарезают примерно 5000 м2 листового стекла. Режущую способность алмаза можно восстановить шлифовкой алмазным порошком.

Для резки утолщенного стекла (более 8 мм) целесо­ образнее применять в качестве заменителей алмаза роли­ ки из твердого сплава. С этой целью рекомендуется ис­ пользовать твердые сплавы марок ВК-3, ВК-8 и закален­ ные стали У-8, У-10. Ролики изготовляют диаметром 6— 14 мм, причем наилучший угол заточки 90°. Резку стекол толщиной более 15 мм рекомендуется проводить отрез­ ными алмазными кругами типа АОК- В этих кругах зер­ на закрепляют различными способами в виде кольца ши­ риной 2,5—5 мм по краю металлического диска. Диаметр

Таким образом, диск может работать непрерывно 5—7 ч. Фацетирование. Для фацетирования (снятия фаски с торца) стекла до последнего времени применялись мало­ производительные фацетные станки, на которых листы стекла, поставленные под некоторым углом, приходилось

184

1011 12 1J 14 15

Рис. 67. Конвейер для двусторонней шлифовки стекла:

вручную прижимать .к вращающемуся чугунному или абразивному диску. Созданная на заводе «Автостекло» поточная линия фацетирования предназначена для обра­ ботки прямоугольных листов стекла размером от 350X Х350 до 1600X1600 мм и толщиной 4—9 мм. Ширина получаемого при этом фацета составляет от 10 до 35 мм при обработке под углом наклона к поверхности стекла 5—45°. Фацетирование листов стекла производят во вре­ мя их движения на конвейере фрезерными, шлифоваль­ ными и полировальными станками. Производительность такой поточной линии 12—18 пог. м/ч.

Фацетирование, или обработка края, приводит к улуч­ шению внешнего вида изделия, удалению острых ребер и сколов.

Фацетирование и дистировку (доводку фацета .края на тонком абразиве) сортовой посуды и других изделий, требующих объемного фацета, ведут вручную на абразив­ ных кругах.

Другие виды обработки. Зачастую возникает необхо­ димость обработки торцов плит для аналитических весов, прямоугольных и треугольных деталей для остекления грузовых автомобилей и т. д. Для этих целей применяют плоскошлифовальные станки.

Для обработки торцов круглых стекол для иллюмина­ торов, цилиндрической поверхности светорассеивающих линз и других изделий с цилиндрическими поверхностями применяют круглошлифовальные станки.

В случае необходимости токарной обточки стекла для нанесения наружной и внутренней резьб, для наружной и внутренней обточки стекла и других операций в качестве режущего инструмента используют пластинки из твер­ дых сплавов, напаиваемые на стальные державки.

Сверление стекла до последнего времени осуществля­ лось при помощи металлической трубы с подачей под нее суспензии абразивного порошка с водой. Процесс этот малопроизводителен, но позволяет изготовлять отверстия большого диаметра, до 180 мм.

Более производителен способ сверления стекла при помощи спиральных сверл, оснащенных твердыми спла­ вами. Особое значение в этом случае приобретает геомет­ рия зйточки сверла и режим сверления. В качестве ох­ лаждающей жидкости применяют керосин.

Для сверления стекла ультразвуком к магнитострикционному вибратору присоединяют посредством переход-

187

ного стержня полую трубку длиной 20—22 мм и толщи­ ной стенок 0,3—0,8 мм. Амплитуда колебаний составляет 5—10 мкм. Оптимальная частота колебаний в пределах 18—30 кгц. В качестве абразива применяют зеленый карбид крем­ ния № 180—320 или карбид бора

№ 280—320.

меняют для украшения сортовой посуды и стеклянной та­ ры для парфюмерии, в производстве светорассеивающих светильников, медицинских и лабораторных приборов, оптических деталей и для других целей. В зависимости от поставленной задачи применяют те или иные составы

188

кислотных ванн, основная составная часть которых — плавиковая, или фтористоводородная, кислота.

При взаимодействии плавиковой кислоты со стеклом происходят различные химические реакции, которые в общем виде можно представить следующим образом:

Na2 Si03 + Si02 + 12HF Na2 SiF6 + H2 SiF6 + 5H2 0.

Кроме того, возможны дополнительныереакции с обра­ зованием труднорастворимых солей. В этих случаях не­ растворимые или малорастворимые соли прочно удер­ живаются на поверхности стекла, придавая матовость.

Зачастую для химического травления применяют тра­ вильные ванны из смеси плавиковой и серной кислот. Роль серной кислоты в этом случае состоит в восстанов­ лении кремнефтористоводородной кислоты F^SiFe, ко­ торая вновьвступает в реакцию. Серная кислота разла­ гает ее с выделением HF и SiFY Выделившийся газооб­ разный S1T4 вступает в реакцию с водой:

кую и блестящую поверхность.

С другой стороны, добавление к травильной ванне не­ растворимых солей, например BaSO^, способствует полу­ чению нежно-матовой поверхности.

Для свинцового стекла используют смесь следующего состава: 1—2 об. ч. 75%-ной фтористоводородной кисло­ ты, l'/г—2 об. ч. концентрированной серной кислоты и 17г—2 об. ч. воды. После полировки толстостенных из­ делий в течение часа-полутора и тонкостенных изделий, например рюмок, в течение трех часов в ванну добавля­ ют смесь HF и H2SO4 в соотношении 1:2. На 100 л рас­ твора достаточно около 5 л смеси свежих кислот. Фто­ ристоводородная кислота раствора расходуется на реак­ цию разложения стекла, серная кислота — на перевод фторидов в сульфаты. При этом образуется вода, кото­ рая вместе с остальными продуктами реакции разбав­ ляет раствор,

189