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通常所谓玻璃缺陷是指玻璃体内所存在的、引起玻璃体均匀性破坏的各种夹杂物,如气泡(气体夹杂物)、结石(结晶夹杂物)、条纹和节瘤(玻璃态夹杂物)等。
一、气泡
气泡直径过小的称灰泡或尘泡(直径<)。气泡中的气体有:O2,N2、H2O、CO2、CO、H2、SO2、H2S、氧化氮等。也有的是真空泡或空气泡。
通常气泡的种类与成因为:
(配合料残留气泡)
有些会残留在玻璃液内,或者由于玻璃液与炉气相互作用后又产生气泡而又未能及时排除,这就形成了残留气泡。
要防止这种气泡,必须严格遵守配料与熔制制度,或调整熔制温度,改变澄清剂种类和用量,或适当改变玻璃成分,使熔体的粘度和表面张力降低。
二次气泡的形成可以有两种原因,即物理的和化学的。
玻璃液澄清后,处于气液平衡状态,此时玻璃液中不含气泡。如果降温后的玻璃液又一次升温超过一定限度,原溶解于玻璃液的气体由于温度升高引起溶解度降低,析出十分细小,数量很多,均匀分布的二次气泡,这是物理原因产生的气泡。化学上的原因则与玻璃的化学组成和使用原料有关。如含钡玻璃由于过氧化钡在低温时的分解形成二次气泡等。
由于二次气泡产生于玻璃液的低温状态下,其粘度很大,因而微小的气泡极难排除;且由于玻璃液是高粘滞液体,要建立新的平衡是比较缓慢的。
控制稳定的熔制温度制度,更换玻璃化学组成注意逐步过渡,合理控制窑内气氛与窑压,可以在一定程度上避免二次气泡的产生。
在玻璃窑炉的操作和维修过程中,有时因操作不慎,偶然会有铁器落入玻璃液中,并逐渐熔解,使玻璃着色,而铁中的碳也将氧化成CO及CO2而形成气泡。这种气泡周围常常有一层为氧化铁所着色而成的褐色玻璃薄膜。
二、结石
结石是出现在玻璃中的结晶夹杂物。
配合料的结石:配合料结石是配合料中未熔化的颗粒。
出现耐火材料结石的主要原因可归结如下:
l)耐火材料质量低劣;
2)耐火材料使用不当;
3)熔化温度过高;
4)助熔剂用量过大,尤其是***化物;
5)易起反应的耐火材料砌在一起,如硅砖与黏土砖。
玻璃体的析晶结石,是由于玻璃在一定温度范围内,本身的析晶
所造成的,这种析晶作用在生产中通常称之为“失透”,
防止产生析晶结石的主要措施有:
1)选择析晶倾向小的玻璃成分,降低析晶氧化物的含量。
2)尽量减小玻璃液在窑炉的易析晶区的停留时间。
3)尽量减少窑炉结构中使玻璃液滞留的死角。
三、条纹和节瘤
玻璃主体内存在的异类玻璃夹杂物称为玻璃态夹杂物(条纹和结瘤)
若均化进行不够完善,玻璃体中必将存在不同程度的不均一性。这是导致条纹和节瘤的一个重要原因。
玻璃的应力
在生产过程中,玻璃制品经受激烈而又不均匀的温度变化,会产生热应力;熔制不良会造成玻璃中的不均匀区,导致热学性质差异而产生应力。
这些都会降低制品的强度和热稳定性,故一般玻璃产品成型后,需经过退火处理,使其应力限定在一定范围内,以防在冷却、存放、再加工及使用过程中自行破裂或太易破裂。
第七节玻璃的退火与淬火
二、热应力
当玻璃温度低于应变点(=)时处于弹性变形温度范围内(>)即脆性状态时,经受不均匀的温度变化时产生的热应力。
特点:随温度梯度的产生而产生,随温度梯度的消失而消失。
在温度低于应变点时,玻璃内结构集团已不能产生粘滞性流动,主要靠弹性松弛来消除应力。
热应力:玻璃中由于温度差而产生的应力。
按其存在的特点又可分成暂时应力和永久应力。
:
(一)暂时应力:
0
温度(Temperature)
应变点温度
(=)
冷却起始温度
外界温度
应力(Strain)
位置(Position)
Ts
T0
Tt
剖面实际温度示意线
暂时应力示意线
(2)玻璃在一个低温的环境中开始冷却:
*此示意图可以说明什么?
说明:
玻璃平板表面降温比内层快,收缩就比内层大,受内层阻碍而呈张应力
同时内层受到反作用力而呈压应力。
0
温度(Temperature)
应变点温度
(=)
冷却起始温度
外界温度
应力(Strain)
位置(Position)
Ts
T0
Tt
剖面实际温度示意线
暂时应力示意线
:
(1)在温度低于应变点温度时,温度梯度的产生导致玻璃弹性松弛而形成
暂时应力;
(2)温度急剧的变化产生的暂时应力若超过极限时会使制品破裂;
(3)不能通过退火过程来消除暂时应力。
*此示意图可以说明什么?
说明:
温度梯度在此时消失,应力同时完全抵消而呈无应力状态。
(4)内层温度逐渐达到外界温度的过程: