胶黏剂搅拌机肖成珍;刘培先;张继磊;林超;袁铁生
【摘 要】应力存在于玻璃制品中是极为有害的,完成的产品如不经过仔细的退火处理,很可能引起产品自然爆裂,造成意想不到的损失.因此在玻璃制品的生产过程中,必须严格控制应力的产生,当应力不可避免的产生时,要采取一定的措施消除应力,以达到玻璃制品合格安全的目的. 【期刊名称】《太阳能》
【年(卷),期】2012(000)019
【总页数】3页(P62-64)
【关键词】玻璃应力;退火
【作 者】肖成珍;刘培先;张继磊;林超;袁铁生
【作者单位】皇明太阳能股份有限公司;皇明太阳能股份有限公司;皇明太阳能股份有限公司;皇明太阳能股份有限公司;皇明太阳能股份有限公司
【正文语种】中 文
一 应力的基本概念
玻璃是一种热的不良导体，一块玻璃(无应力存在)在加热或冷却的过程中，由于玻璃的外层直接受热或首先冷却，而玻璃的内部间接受热(靠热传导将外层热量传导到内部)或后冷却，因此在玻璃表面和内部会产生温度差(称温度梯度)。加热时，直接受热的玻璃表面温度高，间接受热的玻璃内部温度低，这时受热的玻璃外层力求膨胀，向四周扩张，而温度较低的内部企图维持其原状，就阻碍着外层的扩张。这样在玻璃内部就产生了膨胀与反膨胀的作用，也就产生了伸张与压缩的作用。外层膨胀时有一压力作用于玻璃内层，玻璃内部受力后产生一个对应的力作用于玻璃外层，压制玻璃外层向内内膨胀。这样相互作用的结果就会在玻璃内部产生两种应力，一种“压应力”，一种是“张应力”。企图阻碍玻璃外层向玻璃内部膨胀而作用于外层的力称作“压应力”，玻璃外层向内膨胀而作用于玻璃内部的力称作“张应力”，即一块玻璃在加热时，外层产生的是“压应力”，内部产生的是“张应力”。“压
应力”及“张应力”总称为应力(或内应力)。
二 应力的种类及其产生原因
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以产生原因为标准可分为热应力、结构应力和机械应力；以作用范围为标准可分为宏观应力(由外力作用或热作用产生)、微观应力(玻璃的微观不均匀区域中存在的或分相引起的应力)和超微观应力(玻璃中相当于晶胞大小的体积范围内存在的应力)。
1 热应力
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热应力是玻璃中由于温度差而产生的应力。按其存在的特点又可分为暂时应力和永久应力。
(1)暂时应力
暂时应力是指当玻璃温度低于应变点(η=1013.6Pa·S)时处于弹性变形温度范围内(η=1014Pa·S)，即脆性状态时，经受不均匀的温度变化产生的热应力。其特点是随温度梯度的产生而产生，随温度梯度的消失而消失。
(2)永久应力
永久应力是玻璃在高于其应变点时，温度梯度会引起玻璃结构变化，这种玻璃结构变化在低于应变点时产生并保持的热应力。其特点是温度梯度消失后，永久应力不消失。
2 结构应力
精炼渣结构应力是玻璃中两部分区域，化学组成不均匀导致结构不均匀而产生不同的膨胀系数，因而产生的应力，如条纹、结石、节瘤等不均匀体都会产生结构应力。其特点是：结构应力是由于玻璃固有结构造成的应力，无法通过退火清除。
3 机械应力
机械应力是玻璃制品受到外力作用时玻璃中产生的应力。在低温下外力撤去后，机械应力随之消失。如果机械应力超过应力极限，会导致制品破裂。
三 灯工加工产生应力的分布情况
玻璃管在常温下，经灯工喷灯火焰局部加热吹制成型，被加热部位与未被加热部位之间形 成一条很窄的热分界区，这个分界区就是应力集中的部位。温度越高，应力越严重。在同样加工温度条件下，膨胀系统大的玻璃比膨胀系数小的玻璃应力严重。
经灯工加工而产生应力的分布情况大致有以下几种：
碳纤维增强尼龙(1)旋转熔融的应力部位
玻璃管通过操作者双手在喷灯火焰中旋转熔融，此时产生的应力不是在熔融部位，而分布在熔融部位的两侧，约在离开火焰边缘的地方。因为玻璃管是玻璃旋转加热，故应力呈环形线状出现(在偏光仪下可显现出)，如图1所示。
(2)侧面熔的应力部位
玻璃管的开孔、侧接及侧面内芯焊接、玻璃管加热时都不旋转，因此产生的应力分布情况与上述情况不同。此时的应力是分布在熔融部位四周，如图2所示。
(3)环形接头的应力部位
环形接头是指有内芯的焊接。这时产生的应力分布情况除了与单接头旋转熔融的应力部位
相同外，在内芯的焊接处也存在较严重的应力，如图3所示。
(4)夹套产品两头封接的应力部位
尽管玻璃仪器夹套产品的形式多种多样，但均为两头封接。例如普通直型冷凝管，当两头封接完毕，不仅外套管上有应力存在，而且内芯也存在严重的应力(通常所说的拉力)，如图4所示。如果把它放在偏光仪中，可看到内芯与外套颜明显不同(内芯是黄，外套是深紫)。在这种情况下，制品极易爆裂。
(5)加热不均匀引起的应力情况
在操作过程中，不小心将强烈氧气火焰烧到不需要加热的部位，虽然立刻离开，但如果忘记及时作退火处理，玻璃管内外层会产生很大的温度差，从而形成块状应力，使玻璃管呈网状表面爆裂。在加工毛细管时，如果未能安全熔融(即内层未达到转化温度)，也会产生上述情况，见图5。
四 应力的消除——退火槭叶铁线莲
一般玻璃制品在加工完毕后均要进行退火。所谓退火就是将制品加热至玻璃的转化温度以上，然后缓慢冷却，使玻璃制品外层和内部的温度同时降低到转化温度以下。其目的是消除应力，避免制品爆裂。
一般来说，玻璃的膨胀系数越大，玻璃管壁越厚，产品形状越复杂，应力越严重，相应的在开始退火时，产品的预热和冷却所要求的时间就越长。如硬质玻璃GG-17和95玻璃的退火时间约为2h，而壁厚、大型的钠钙玻璃(软质玻璃)制品却需要 5～6h。
此外，玻璃制品应力的消除还与玻璃的粘度有关，粘度越小，应力的消除越快。
由于玻璃制品在吹制过程中产生应力情况不同，因此退火的部位也各不相同。玻璃壁厚度不同，退火的程度也会不同。一般要掌握以下原则：
(1)薄壁玻璃管小面积熔融的两侧或四周的热分界区，可用两倍于熔融面积宽度的氧化性火焰加热，至火焰发红时(玻璃管在火焰中加热，达到退火温度左右火焰才发红，这是掌握火候的重要标志)，渐渐关闭压缩空气，让还原火焰“文火”略微烘一下即可。必须注意，退火时不能将玻璃管烧熔(最多烧至微呈暗红)，否则将产生新的应力，而退火时间太短或火焰温度太低，也不能达到退火目的。
(2)当玻璃管熔融面积大而火焰宽度不够时，可移动工件以取得退火效果，也可将熔融部位两侧的热分界分别加以退火。
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