Снятие внутренних напряжений. Отжиг - Определение и снятие внутреннего напряжения в стекле

Для того чтобы в изделии не было опасных для эксплуатации напряжений, его подвергают тепловой обработке -- отжигу. Стекло может разрушиться, если остаточные напряжения в нем достигают 700 кгс/см2. В процессе отжига эти напряжения снижаются до 35 кгс/см2, т. е. до 5%. Для каждого вида стекла в зависимости от его конфигурации и химического состава устанавливают свой режим отжига. Для этого определяют прежде всего температурный интервал, в котором могут возникнуть или исчезнуть остаточные напряжения. Этот интервал, называемый зоной отжига стекла, ограничивается высшей и низшей температурой отжига.

Под высшей температурой отжига подразумевают ту температуру, которая отвечает вязкости стекла 1013 П. При этой температуре напряжения в стекле уменьшаются в 10 раз за время, равное 5 мин. Эта температура соответствует границе хрупкого состояния стекла.

Под низшей температурой отжига подразумевают температуру при которой вязкость стекла соответствует 1015 П. При этой температуре напряжения уменьшаются в 10 раз за время, в 100 раз большее, чем при верхней температуре отжига, т. е. за 500 мин.

Разница между высшей и низшей температурами отжига для обычных стекол составляет 100° С, а для оптического стекла -- 150° С. Процесс отжига стекла состоит из четырех стадий (рис. 1).

I стадия -- предварительный нагрев или охлаждение (отрезок I). Изделия доводятся до заданной высшей температуры отжига со скоростью, не вызывающей их разрушения.

II стадия -- выдержка при постоянной температуре (отрезок II). Изделия выдерживают при высшей температуре отжига в течение времени, достаточного для заданного уменьшения напряжений.

III стадия -- медленное охлаждение (отрезок III). Изделия охлаждаются с достаточно малой скоростью, не допускающей возникновения новых остаточных напряжений, превышающих заданные.

IV стадия -- быстрое охлаждение (отрезок IV). Изделия охлаждаются со скоростью, обеспечивающей допустимые временные напряжения.

графики отжига

Рис. 1. Графики отжига: а -- штучных изделий, б -- листового стекла; I--IV -- стадии отжига

Температура, скорость охлаждения и продолжительность каждой стадии зависят от вида изделия, его конфигурации, химического состава. Поэтому для каждого производственного процесса устанавливают свой особый режим отжига. При отжиге листового стекла, вырабатываемого машиной ВВС, II стадия отсутствует. При изготовлении стеклоизделий большое значение имеет контроль качества отжига. Методы контроля качества отжига основаны на том, что в стекле под действием внутренних напряжений возникает двойное лучепреломление, которое проявляется в виде окраски при просмотре в полярископе.

печи для отжига стекла

Рис 2. Печи для отжига стекла

Стеклоизделия отжигают в камерных, вагонеточных, муфельных, роликовых, циркуляционных и вертикальных печах. Наибольшее распространение получили муфельные отжигательные печи ЛМН-1000-18 (рис. 3) и 2ПО-180. В этой печи изделия непрерывно перемещаются на сетчатом конвейере 7, последовательно проходя все стадии отжига.

Эффективность муфельных печей высока, так как для тепловой обработки стеклоизделий максимально используется тепло самих отжигаемых изделий. Печь состоит из чугунных секций, скрепленных болтами. Головная часть обогревается жидким или газообразным топливом, которое сжигается в камере 8, футерованной шамотным кирпичом. Продукты горения движутся по трубопроводу 2 и по горизонтальным нижним и верхним подовым каналам 9 к отсасывающему вентилятору 3.

Золотники 6 служат для подачи в горячую зону холодного воздуха (в случае необходимости). В холодной части за туннелем 1 отжига находится открытый конвейер для окончательного охлаждения и сортировки изделий. Сетчатый конвейер перемещается приводом 5. Листовое стекло отжигают также в электрических отжигательных печах ЭПО-160. Стекло в них перемещается с помощью вращающихся валков. Туннель печи выполнен в виде металлического каркаса, футерованного огнеупором. Вращающиеся от электродвигателя валки в горячей зоне асбестированы и охлаждаются водой. Температурный режим отжига стекла в этих печах поддерживается автоматически.

муфельная отжигательная печь

Рис. 3. Муфельная отжигательная печь: 1 -- туннель, 2 -- трубопровод, 3 -- вентилятор, 4 -- сортировочная рама, 5 -- приводная станция, 6 -- золотник, 7 -- сетчатый конвейер, 8 -- топочная камера, 9 -- подовые каналы

Так же для отжига стеклоизделий используется печь с газовыми горелками (Рис. 4)

Рис. 4. Устройство печи с газовыми горелками для отжига ампул 1 - корпус; 2 - камера нагрева; 3 - камера выдержки; 4 - камера охлаждения; 5 - стол загрузки; 6 - стол выгрузки; 7 - газовые горелки; 8 - конвейер; 9 - кассета с ампулами

Печь состоит из трех камер: нагрева, выдержки (отжига) и охлаждения ампул. На верхнем своде камеры нагрева и выдержки в тоннеле установлены газовые горелки инфракрасного излучения типа ГИИВ-2, под нижними чугунными плитами, образующими пол печи, помещены горелки инжекторного типа.

Для отжига ампулы загружаются в металлические контейнеры капиллярами вверх; в одном контейнере помещается около 500 ампул вместимостью 10 мл. Кассеты в туннеле перемещаются с помощью цепного конвейера. В камерах нагрева и выдержки ампулы нагреваются до температуры 560-580°С с выдержкой при этой температуре около 10 минут. Зона охлаждения разделена на две части: в первую часть (по ходу движения) подается противотоком воздух, прошедший вторую часть и имеющий температуру около 200°С.

В первой зоне этой камеры происходит постепенное охлаждение ампул в течение 30 минут. Во второй зоне ампулы быстро охлаждаются воздухом до 60°С за 5 минут, затем до комнатной температуры и проходят к столу выгрузки. Принятый двухступенчатый процесс охлаждения исключает возможность возникновения повторных напряжений в стекле ампул. Над верхним сводом печи установлен вентилятор подачи воздуха для охлаждения ампул. Боковые стены печи имеют смотровые окна для наблюдения за работой горелок.

Похожие статьи




Снятие внутренних напряжений. Отжиг - Определение и снятие внутреннего напряжения в стекле

Предыдущая | Следующая