玻璃表面加工

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1、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

2、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、玻璃色散:由于光学玻璃对不同波长的光具有不同折射率,当入射光为非单色光时,将出现色散现象。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

3、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:(3mm) 315mm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:(e 8mm)4、1mm采用金属丝制成钻头(加研磨液)5、超声波钻孔:以振幅为2050m频率1630Hz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7501000Mpa压力,经喷嘴射出超声速水流, 速度可达5001

4、500m/s,从而用于切割和钻孔。(2)喷嘴中可加入磨料微粒(15p m),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 910倍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6090C,玻璃制品不会造成热应力和破坏。6可电脑控制,实

5、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10.6p m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210mm,切割速度60120m/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

6、: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2025kv电压加速,然后碰撞 到位于1.33*10-3Pa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1020 p m,表面粗糙度0.01m,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,

7、输出波长10.6p m,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、单色性,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 SO2、SO3、Cl2、HCl 等处理,脱碱能使抗风化能力增强,最常用 SO2、 S03。特点:用S02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一脱碱使用

8、的金属氧化物一般有:A1C13、SiCl4等。(3)金属盐类处理:盐类对玻 璃表面处理一控制玻璃碱金属离子扩散一防霉作用。常用金属盐类:ZnCl2、CaCl2、BaCl2、SnCl2、ZnS04。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。玻璃制品一清洁处理一预热一涂保护层一刻画一修整一酸蚀一吸取附着酸(用冷水)一洗去保护层(用热水)一成品12、钠钙玻璃化学

9、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1.52倍,成本有所下降但污染严 重。工艺流程:玻璃制品一清洁处理一预热一酸洗一水洗吹干(热水)一碱水洗(Na2CO3溶液)一水洗一擦干一检验一成 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 A=1.52.5N/cm。在300C停留7h初始

10、应力损失10%,在425C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: KOH、 K2CO3 、 KF、 K3PO4、 K2SiO3、 K2Cl2O3、 K2SO4、 KCl、 KBF4 。高温型离子交换 常用盐类采用:KCl (熔点770C)、K2SO4 (熔点1 0 7 4 C)。15、玻璃表面氢氟酸处理增强:(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)

11、工艺流程:玻璃-清洗-干燥-酸洗(氢氟酸-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(400-460C),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(SnCl4、SnCl2),增强剂,活性剂, 增稠剂,界面润滑剂。 B 喷吹工艺:离线喷

12、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-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(SnCl4、TiCl4 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20C (2)常用谱线:D、F、 C。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,nD: 1.501.55、色散小:v=5562。性硬,质轻, 透明性好(2)火

13、石玻璃:F QF轻火石、ZF重火石、BaF钡火石。折射率nD: 1.581.85,色散大,v=3045,性软、质重、 带黄绿色。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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