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玻璃加工


玻璃的加工

成形后的玻璃制品,除了极少数(如瓶罐等)能直接符合要求外,大多还需进行加工,以得到符合要求的制品;某些平板玻璃在进行工艺加工前,还需对玻璃原片进行加工处理。加工可以改善玻璃的外观和表面性质,还可进行装饰。

玻璃的冷加工 

玻璃的冷加工又称机械加工,在常温下,通过机械方法来改变玻璃及玻璃制品的外形和表面状态的过程,称为冷(机械)加工。冷(机械)加工的基本方法有:研磨与抛光、切割、 磨砂、喷砂、刻花、砂雕、钻孔和切削等。

研磨与抛光 

玻璃的研磨与抛光是将不平整玻璃表面进行加工,成为平整而光洁的表面;或者是将玻 璃毛坯制品的形状、尺寸经研磨和抛光,达到规定的形状和尺寸要求,而且表面又很光洁的 冷加工方法。目前玻璃的研磨和抛光,使用最多的是光学玻璃和眼镜片的加工;特殊情况下 使用的压延法夹丝平板玻璃需要研磨与抛光;微晶玻璃基片和某些方法生产的超薄玻璃基片 等也需要研磨和抛光。玻璃的研磨分粗磨和细磨,粗磨是用粗磨料将玻璃表面或制品表面粗糙不平或成形时余 留部分的玻璃磨去,有磨削作用,使制品具有需要的形状和尺寸,或平整的面。开始用粗磨 料研磨,  效率高,但玻璃表面留下凹陷坑和裂纹层,需要用细磨料进行细磨,直至玻璃表面  的毛面状态变得较细致,再用抛光材料进行抛光,使毛面玻璃表面变成透明、光滑的表面, 并具有光泽。研磨、抛光是两个不同的工序,这两个工序合起来,称为磨光。经研磨、抛光 后的玻璃,称磨光玻璃。

玻璃研磨与抛光的机理 

多年来,机械研磨、抛光机理,各国学者研究的很多,共存的见解归纳起来,有三类不 同的理论:磨削作用论;流动层论;化学作用论。  磨削作用论:对于研磨,较多学者认为以磨削开始。1665年虎克提出研磨是用磨料将玻 璃磨削到一定的形状,抛光是研磨的延伸;从而使玻璃表面光滑,纯粹是机械作用。这一 认识延续至十九世纪末。  流动层论:以英国学者雷莱、培比为代表,认为玻璃抛光时,表面有一定的流动性,也称可塑层。可塑层的流动,把毛面的研磨玻璃表面填平。  化学作用论:英国的普莱斯顿和苏联的格列宾希科夫,先后提出在玻璃的磨光过程中, 不仅仅是机械作用,而且存在着物理、化学的作用,是以上三种或其中两种理论的综合。

(1) 玻璃的研磨机理 

玻璃的研磨过程,首先是磨盘与玻璃作相对运动,自由磨料在磨盘负载下对玻璃表面进 行划痕与剥离的机械作用,同时在玻璃上产生微裂纹。磨料所用的水既起着冷却作用,同时又与玻璃的新生表面产生水解作用,生成硅胶,有利于剥离,具有一定的化学作用。如此重复进行,玻璃表面就形成了一层凹陷的毛面,并带有一定深度的裂纹层  

根据苏联学者卡恰洛夫研究,认为凹陷层的平均深度h,决定于磨料的性质与颗粒直径, 其关系为:h=K1D        (16-1) 

式中K1――为不同磨料的研磨常数,见表16-1    

D――为磨料平均直径  这时产生的裂纹层的平均深度f与凹陷层的平均深度h的关系为f=2.3h                  (16-2)  

而最大裂纹层深度:F=3.7~4.0h           (16-3)

不同化学组成的玻璃,其物理、力学、化学等性能均有差异,这对研磨表面生成的凹陷层深度和裂纹层深度都有很大影响。表16-2为各种不同玻璃都用105~150微米的碳化硅磨料,在相同的研磨条件下,所得的凹陷层深度和裂纹层深度的比较。从表中看出,机械强度高的玻璃,凹陷层深度和裂纹层深度都比较小。

将原始毛坯玻璃研磨成精确的形状或表面平整的制品,一般研磨的磨除量为0.2~1毫米,或者更多些。所以要用较粗的磨料,以提高效率。但由于粗颗粒使玻璃表面留下的凹陷层深度和裂纹层深度很大,不利于抛光。必须使研磨表面的凹陷层和裂纹层的深度尽可能减小所以要逐级降低磨料粒度,以使玻璃毛面尽量细些。一般最后一级研磨的玻璃毛面的凹陷层平均深度h为3~4微米,最大裂纹深度F为10~15微米。

影响玻璃研磨过程的主要工艺因素  

玻璃研磨过程中标志研磨速度和研磨质量的是磨除量(单位时间内被磨除的玻璃数量)和研磨玻璃的凹陷层深度。磨除量大即研磨效率高,凹陷层深度小则研磨质量好。工艺因素中某些只对其中一项有影响,也有对二项均有影响,但常常对一项有好的影响,而对另一项起相反的作用。各项工艺因素的影响分述如下。

(1)磨料性质与粒度 

磨料的硬度大,通常研磨效率高,金刚砂和碳化硅的研磨效率都比石英砂高得多。但硬度大的磨料使研磨表面的凹陷深度较大,这从上面的公式(16-1)和表16-1 可以明显看出。磨粒颗粒度大小与玻璃磨除量的关系见图16-2,磨除量是随粒度的增大而增加。根据公式16-1,研磨玻璃凹陷深度是随粒度的增大而增加,即研磨质量是随粒度增大而变坏。为此,在研磨刚开始时,用较粗的粒度,提高研磨效率,以便在较短时间内使玻璃制品达到合适的外形或表面平整。之后,用细磨料逐级研磨,以使研磨质量逐步提高,最后达到抛光要求的表面质量。

(2)磨料悬浮液的浓度和给料量 

磨料悬浮液一般由磨料加水制成悬浮液使用。水不仅使磨料分散、均匀分布于工作面,并带走研磨下来的玻璃碎屑,冷却摩擦产生的热,以及促成玻璃表面水解成硅胶薄膜。所以水的加入量对研磨效率有一定影响。通常以测量悬浮液比重或计算悬浮液的液固比来表示悬浮液的浓度,各种粒度的磨料都有它最适宜的浓度,过大或过小,都影响研磨效率,如图16-3所示。磨料浓度过小,还会使研磨表面造成伤痕。 

玻璃研磨液为水溶性合成型切削液﹐对各种玻璃镜片、晶体材质的切﹑磨尤为适用,主要使用于精磨。无气味﹐不含有害物质﹐具极佳之冷却性和粉末沉降性能﹐能提供很高的表面光洁度及良好的抗菌性能﹐大大提高油品的使用寿命。

一、极佳的冷却、润滑性能和一定的极压性能,适用于磨削加工需要,能提高工件的表面精度与光洁度要求。

二、良好的洗涤性能,清洗粘附于工件上的废屑残渣,利于降低功率消耗,减少刀具及砂轮磨损有效延长工具使用寿命,减少修磨和修整频数,节能降耗。提升产能。  

三、良好的防锈性能,对机床设备、工件及刀具等有良好的防护作用。  

四、良好的加工可视性,切削区域能见度高,方便操作工人观察切削加工状态。  

五、储存和使用寿命长,保质期:一年,在合理的维护下,平时只需少量添加,节约成本。

六、产品PH值为8.2±0.5,不具刺激性,利于保护操作者健康。

七、符合国家切削液环保要求,废液处理简单,环保加工操作液。

玻璃研磨液产品使用:

1.用20-30倍自来水或去离子水稀释原液即为工作液,或视加工难度及实际情况而定。

2.在使用过程中,清耗的工作液可按3-5﹪的浓度进行补充。

3.本品勿与其它油品混用,因为系统中即使含有很少量已经腐败的残液也会影响到新液的使用效果,稀释时请将本产品在缓慢搅拌状态下加入水中,不要反向将水加入到浓缩液中。