玻璃表面加工

一、名词解释:
1、 熔断切割:利用焊气或其它热源,将玻璃上确定的部位进行局部熔融边切断的方法
2、 玻璃机械切割:利用玻璃的抗张应力低的机械性能,一般采用金刚石或金刚砂等磨料在表面施以伤痕,受伤部位由于受到张应力而切断的方法。
3、 玻璃表面的化学蚀刻:利用化学侵蚀的方法使玻璃表面形成各种花纹图案或商标。
4、 玻璃表面的化学蒙砂:属于化学侵蚀过程,生成难溶反应物,成为小颗粒晶体牢固地附着在玻璃表面,是表面凸凹不平。
5、 玻璃表面喷砂:向玻璃表面喷射细石英砂或金刚砂,以形成毛面玻璃过程(属机械冷加工)。
6、 离子交换增强:将玻璃放在高温熔盐中,或将盐类溶液涂在加热到一定温度的玻璃表面,玻璃表面离子与熔盐或溶液离子进行交换,由于交换后体积变化,使玻璃表面产生压应力,中心产生张应力,从而使玻璃强度提高(化学钢化)。
7、 脆性:材料超过它们的强度极限立即破裂的特性。
8、 玻璃散:由于光学玻璃对不同波长的光具有不同折射率,当入射光为非单光时,将出现散现象。
9、 硬度:材料抵抗其他物体入侵的能力。
10双折射:由于玻璃内有应力残留,破坏了各向同性,而产生不同方向折射率不同,用光程差表示。
二、基本识知
1、金刚石锯切割:(1)切割厚玻璃,还能切割水晶,陶瓷等。(2)金刚石锯:边缘镶嵌人造金刚石颗粒的圆形锯。
分类:A外圆镶嵌,锯片切割。特点:使用广泛,高效率。锯片厚度应为直径1/50,太薄则刚性不足,切割精度下降。
B内圆切割:由于受到外圆张力,因而能抑制刃的变形,厚度可以非常薄。
应用:切割玻璃棒,切割很薄切片。
2、超硬钻孔法:(Φ<3mm3~15mm厚玻璃穿孔,用超硬质制三角钻、麻花钻、切削液用水,轻油,松节油。
3、研磨穿孔法:(Φ>8mm
4、Φ<1mm 采用金属丝制成钻头(加研磨液)
5、超声波钻孔:以振幅为20~50μm频率16~30Hz超声波振动工具,同时在工具与玻璃间加入研磨液。特点:由于磨料只起一次撞击作用,加工量小。加工变形很小,表面光洁度和精度好,效率高。
6、高压射流钻孔与切割1)原理:水通过高压泵、增压器、水力分配器达到750~1000Mpa压力,经喷嘴射出超声速水流,速度可达500~1500m/s,从而用于切割和钻孔。(2)喷嘴中可加入磨料微粒(15μm,磨料材质:石榴石、石英砂。(3)切割复杂外形玻璃:1、先用普通切割工具,将玻璃切割出粗略外形2、然后用掺有磨料的高压射流沿复杂形状的轮廓线切割。3、切割效率为传统方法9~10
高压射流钻孔与切割相似:特点:1.加工时无应力,切割时玻璃不变形,不会产生残余应力。2.切割缝隙度极小,切口整齐,无毛边,加工余量小,玻璃损耗较小。3.可将玻璃切割成任意形状或在玻璃上钻任意形状孔。4.加工时无粉尘,碎屑可减93%~95%与传统相比。5.加工时温度低,切割温度60~90℃,玻璃制品不会造成热应力和破坏。6.可电脑控制,实现自动化。
7、激光切割与钻孔:(1)激光器:1.CO2 激光器  Nd:YAG激光器。2二者均能发射10.6μm红外线,易被玻璃吸收。(2)原理:激光器发射的射线通过聚焦,形成直线很小激光束,照射到玻璃表面使玻璃表面微小区域产生很大温差(温度梯度)出现局部热应力超过容许值,产生裂纹,达到切割和钻孔目的。(3)技术指标:切割原理2~10mm,切割速度60~120m/min。(4)应用:适合于液晶显示器基片,生物和医药用玻璃,汽车玻璃,建筑玻璃,家具玻璃及超薄玻璃切割。(5)特点:不需要掰断,切口断面整齐,没有碎屑,在表面没有煤油等冷却液粘附玻璃,不需要洗涤干燥。
8、新型抛光技术:(1)离子束抛光:传统抛光后用来进一步提高抛光精度的补充抛光方法。
原理:在真空(1.33Pa)条件下,将惰性气体原子使用高频或放电方法,使之成为离子,在用20~25kv电压加速,然后碰撞到位于1.33*10-3 Pa真空度室内玻璃工件,将能量直接传给工件材料原子,使其逸出表面被去除。技术指标:工件除厚度10~20μm,表面粗糙度0.01μm,精度0.6nm。(2)等离子体辅助抛光:A概念:利用化学反应来除表面材料而实现抛光的方法。B原理:利用特定气体,制成活性等离子体,当活性等离子体与工件表面作用,发生化学反应,生成易挥发气体,从而将工件表面材料去除。
9、玻璃激光刻花:A适用激光器:CO2 YAG激光器,输出波长10.6μm,有利于玻璃吸收。B激光刻花特点:A刻花时间短,生产效率高,比普通机械刻花效率高的多。B由于激光的方向性、单性,可聚得一定波长高能量激光束从而可精确进行微区加工。C激光刻花无机械接触,无工具材料消耗,不影响玻璃性质。D激光器加工速度极快,玻璃制品不变形。E激光刻花可实现自动控制。
10、玻璃表面防霉处理:1)酸性气体处理:用SO2SO3Cl2HCl等处理,脱碱能使抗风化能力增强,最常用SO2SO3。特点:用SO2等气体处理,方法简单,操作方便,但对设备严重腐蚀,污染环境。(2)金属氧化物蒸汽处理概念:氧化物蒸汽与玻璃表
面见金属氧化物反应→脱碱使用的金属氧化物一般有:AlCl3SiCl4等。(3)金属盐类处理盐类对玻璃表面处理→控制玻璃碱金属离子扩散→防霉作用。常用金属盐类:ZnCl2CaCl2BaCl2SnCl2ZnSO4
11、玻璃表面化学蚀刻、细线蚀刻工艺:化学蚀刻:利用化学侵蚀的方法使玻璃表面形式各种花级图案或高标。细线蚀刻:在玻璃制品表面用化学蚀刻方法形成细线条的条纹图案或波形图案。细线蚀刻工艺流程:HF与硫酸分别计量后混合,以用来酸蚀,蜂醋和石蜡分别计量后混合,加热熔化以用来涂保护层。
玻璃制品→清洁处理→预热→涂保护层→刻画→修整→酸蚀→吸取附着酸(用冷水)→洗去保护层(用热水)→成品
12、钠钙玻璃化学抛光工艺流程:钠钙玻璃化学抛光比机械抛光省劳动力50%,提高效率1.5~2倍,成本有所下降但污染严重。工艺流程:玻璃制品→清洁处理→预热→酸洗→水洗吹干(热水)→碱水洗(Na2CO3溶液)→水洗→擦干→检验→成品。
13、玻璃热处理增强:(1)玻璃钢化原理:将玻璃均匀加热到Tg温度,以上钢化温度范
围保温一定时间,然后淬冷,玻璃表面形成压应力,而内部形成张应力,在厚度上呈抛物线分部,当钢化玻璃受载荷时,由于合成结果,最大压应力在表面最大张应力移向内层,玻璃抗压,不抗张,表面有微裂纹,钢化后强度提升(2)钢化玻璃在高温下会发生反应松弛:钢化度Δ=1.5~2.5N/cm。在300℃停留7h初始应力损失10%,在425℃停留7h初始应力损失70%。结论:钢化玻璃不适合在高温下长期使用。(3)垂直钢化法:将平板玻璃垂直悬挂在加热电炉中加热到钢化温度,迅速送到风栏中间,冷却空气从风栏孔中喷出,将玻璃两面淬冷达到钢化的目的。
14、低温型离子交换常用加速剂KOHK2 CO3 KFK3PO4K2SiO3K2Cl2O3K2SO4KClKBF4 高温型离子交换常用盐类采用KCl(熔点770℃)、K2SO4(熔点1074℃)。
15、玻璃表面处理增强:(1)原理:通过酸侵,使裂纹曲率半径增加,裂纹尖端变钝,减少应力集中,强度增强。(2)工艺流程:玻璃->清洗->干燥->酸洗(->计量/硫酸->计量->混合)->水洗->干燥->检验。
16、低温型离子交换,喷吹法,离线喷涂工艺流程:低温型离子交换原理:将玻璃放入硝
酸钾熔盐(400-460℃),时间从几十分钟到十几小时,玻璃中na+和熔盐中k+发生交换,k+代替na+,使表面塞满,膨胀,产生压应力,使玻璃增强。喷吹法:浸渍法离子交换时间长,浸渍法改为喷吹法,生产效率提高。A喷吹液的配方:要求:在喷涂时能附着玻璃表面不会流走,图层均匀,有较高交换速度。主要成分:各种钾盐和钠盐添加物。辅助材料:加速剂(SnCl4SnCl2),增强剂,活性剂,增稠剂,界面润滑剂。B喷吹工艺:离线喷吹工艺:玻璃制品->清洗->干燥->预热->喷涂[(钾盐->称量/添加剂->称量/溶剂->称量)->混合->喷涂液/(压缩空气玻璃加工工艺->计量)->喷换]->(干燥)->离子交换->退火->清洗。
17、玻璃表面涂层增强(无机涂层):特点:工艺过程简单,生产效率高,成本低,可在线生产,实行喷涂自动化。无机涂层(SnCl4TiCl4等)。
18、折射率:光学玻璃折射率随波长不同和玻璃种类不同而变化,并受温度影响。(1)测量温度20℃(2)常用谱线:DFC。测量方法:V棱镜法。
19、光学玻璃分类:(1)冕牌玻璃:(K QK轻冕、PK磷冕,折射率低,nD1.50~1.55、散小:v=55~62。性硬,质轻,透明性好(2)火石玻璃:F QF轻火石、ZF重火石、BaF钡火石。折射率nD1.58~1.85,散大,v=30~45,性软、质重、带黄绿。
20、光学玻璃研磨抛光,对抛光粉的要求:(1)抛光粉颗粒的结晶组织应有一定晶格形态和缺陷,晶粒破碎时应成尖角碎片(2)抛光粉纯度要好、不应含有机械杂质(3)粒度大小均匀一致(4)合适的硬度(5)应具有良好的分散性和吸附性
21、光学玻璃热压成型优缺点:优点:(1)省工:热压成型可代替块料毛坯加工中的整平,滚圆开球等过程,提高功效三倍(2)省料:热压成型用料与零件形状无关,而决定于体积大小,比切削加工省1/2-1/3材料(3)适合大批量生产。缺点:(1)需耐热,高精度压模设备,模具成本高(2)毛坯表面冷缩成型,表面存在疵病(3)大的零件不能有效控制光学常数变化。
22、玻璃铣磨加工特点:使用金刚石模具加工玻璃工件的过程叫玻璃铣磨加工。特点:(1)磨铣生产效率高。(2)劳动强度低。(3)加工质量稳定,操作易掌握。(4)有利于实现自动化。

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