|
Технологические и технические
возможности формования изделий непосредственно у печи разнообразны и обширны.
Они позволяют получать полностью готовые изделия, требующие в дальнейшем лишь
незначительной доработки, вроде подшлифовки дна. Кроме того, у печи можно
изготовить лишь предварительные заготовки (гладье), которые приобретают вид
окончательного изделия лишь после дополнительной доработки в других цехах.
Эта доработка может быть весьма трудоемкой и значительной по времени. Однако
в любом случае, будь то изделие или всего лишь заготовка, они должны пройти
процесс отжига. Возникновение напряжений. В момент формования изделия
температура стекломассы находится в динамическом неравновесии. Причем между
ее наружными и внутренними слоями возникает определенный перепад температур
(температурный градиент). Наружные слои, охлаждаясь быстрее, раньше
внутренних начинают сжатие. Однако внутренние слои стекла вследствие более
высокой температуры не дают полной возможности сжаться наружным. В конце
концов наружные слои остывают и закрепляются в растянутом состоянии.
Далее наступает очередь сжиматься внутренним слоям, но им
не дают этого сделать наружные, окрепшие слои стекла, поэтому внутренние слои
стремятся как бы оторваться от наружных слоев. Такое состояние стекла принято
называть его внутренним напряжением ( 71). Эти напряжения будут тем больше,
чем больше коэффициент термического расширения стекла.
Условия изготовления художественных изделий из стекла
особенно способствуют возникновению напряжений. Многие изделия
изготавливаются толстостенными. Однако чем толще изделие, тем значительнее в
нем возникают напряжения.
Конфигурация изделий часто отличается сложностью и
неравномерностью распределения стекольных масс, с резким переходом от тонких
частей к утолщенным. Часто изделия подвергаются частичному повторному
прогреванию, например у изделий «на отделку i> прогревается только их
верх, в связи с чем возникают зоны различных температур.
Кроме того, к топким стенкам изделия часто прилепляются
более толстые массы стекла (например, ручки), имеющие в этот момент более
высокую температуру, вследствие чего в местах прикрепления приставных деталей
возникают сильные местные напряжения. Разрушение таких изделий, как правило,
и начинается с трещин в этих местах. Образованию местных напряжений стекла
способствует также применение металлических инструментов
Иногда папряжепия возникают при выполнении изделий из
многослойных стекол в связи с разницей коэффициентов термического расширения
этих стекол, а также в связи с неравномерностью остывания различных слоев
стеклоизделия.
Б более благоприятных условиях находятся простейшие виды
изделий, получаемые одним лишь приемом выдувания, не имеющие разницы толщин
стенок и дна (например, толстостенные стаканы).
Однако и эти изделия в конечном счете требуют последующего
отжига, так как в дальнейшем они неизбежно разрушаются от малейшего перепада
темпера- тур.
Процесс отжига изделий. Отжиг стеклянных изделий (снятие
внутренних напряжений) заключается в том, что отформованное у печи изделие
снова подвергается нагреву до такой температуры, при которой
восстанавливается подвижность частиц (критическая зона). При этом в стекле
происходит перестройка подвижных частиц, вследствие чего и уничтожается его
напряженность.
Режим отжига состоит из четырех стадий.
1 стадия. Нагрев изделия до высшей точки. Для большинства
стекол, из которых выполняются стеклоизделия, она составляет 500—580°С. Эту
температу- ру определяют опытным путем или рассчитывают в зависимости от
состава стекла. Во избежание деформации высшая точка нагрева обычно бывает на
10—15°С ниже начала размягчения стекла.
2 стадия. Выдерживание изделия при высшей
температуре отжига в течение времени, которое необходимо для снятия
напряжения. Так, при толщине стенок изделия не более 1 см их выдержи- вание при высшей температуре отжига составляет не более 15 мин.
3 стадия. Медленное охлаждение изделия примерно
на 100°С. Скорость охлаждения зависит от остаточных напряжений, допускаемых в
готовых изделиях.
4 стадия. Быстрое охлаждение изделия до комнатной
температуры, обычно оно происходит в 3—4 раза быстрее, чем медленпое ( 72).
На стекольных заводах в зависимости от размеров изделий,
их объемов, сорта стекла и т. д. рассчитывают графики отжига для каждого вида
изделий в отдельности.
Печи для отжига художественных изделий из стекла бывают
периодического и непрерывного действия. К ним предъявляются весьма жесткие
требования в отношении выдерживания режима отжига.
Печи периодического действия применяют чаше всего для
отяшга крупногабаритных и толстостенных изделий, а печи непрерывного
действия, которые отличаются высокой производительностью и экономичностью,—
при отжиге массовой продукции.
На стекольных заводах в качестве печей периодического
действия используют опечки, которые в настоящее время отапливают газом. До
начала работы опечки разогревают до температуры отжига, затем через
специальное загрузочное окно их заполняют изделиями. Загрузочное окно
закрывают кирпичом и замазывают глиной. Изделия выдерживают при температуре
отжига необходимое время, затем подача газа прекращается и изделия постепенно
остывают до температуры 40—50°С. При отжиге особо толстостенных изделий их
дольше выдерживают при температуре отжига и остывание происходит (особенно в
начальной стадии) гораздо медленнее. Для продления процесса остывания
небольших по форме, но больших по массе изделий мастера применяют ведро с
золой или кварцевым песком, куда укладывают отжигаемое изделие.
Печи непрерывного действия для отжига художественного
стекла применяются нескольких видов. Наиболее часто встречающиеся из них печи
конвейерного типа — леры, в которых горючий газ подается непосредственно в
печь в специальные камеры. В камерах находятся форсунки, снабженные
регулятором. Продукты сгорания проходят по нижним плитам, разбавляются
некоторым количеством воздуха и поддерживают внутри лера необходимую
температуру. С помощью регуляторов можно регулировать подачу газа во все пять
каналов.
Изделия устанавливаются на движущуюся сетку, скорость
которой регулируется в широких пределах. Обычно отжиг на лере продолжается
40... 140 мин. Леры могут применяться и для отжига изделий, выполненных
механизированным способом, но для этого необходимо, чтобы изделие попадало в
лер с минимальной потерей собственной температуры и скорость подачи сетки
должна быть рассчитана соответственно толщине изделий. К печам непрерывного
действия относятся копвейерные печи типа ПОГ-223 и П0-180.
Для достижения уменьшения перепадов температур печь
снабжена двумя камерами сжигания и двумя муфелями (зона разогрева и отжига
изделий). Затем идут зоны медленного и быстрого охлаждения. Изделия
устанавливают на сетчатый конвейер, который и протаскивает изделия через все
зоны. Хорошо зарекомендовали себя печи циркуляционные с конвективным
теплообменом ПГУ-223. Отжиг изделий в этих нечах происходит при интенсивном
движении воздуха, который подогревается в боковых каналах с помощью
специальных нагревателей. Циркуляционные вентиляторы обеспечивают нужный
тепловой режим как по длине, так п по ширине печи.
Эффективны в эксплуатации электрические печи ПЭУ-223.
Тепловой режим печи создают нагревательные электрические элементы
сопротивления. За последнее время все более широкое применение на
отечественных стеклозаводах находят печи с индукциопным электрическим
нагревом. Индуктируется ток во внутреннем кожухе печп, где двигаются изделия
из стекла. Контроль режима отжига производят термопарами, которые
устанавливают в ответственных участках печи. В свою очередь качество отжига
изде- лихг, т. е. определение количества остаточных напряжений и их распределение
в изделии после отжига, производят полярископом — поляриметром ПКС-125 ( 73).
Работа полярископа основана па двойном лучепреломлении в
изделии. Свет 500 Вт лампы, проходя через оптическую схему полярископа и
испытуемое изделие, при наличии: в нем напряжений разлагается на два луча.
Анализатор полярископа приводит колебания этих лучей в одпу плоскость, в
результате мы наблюдаем иптерферепцию света. В зависимости от количества и
распределения напряжения в изделии изменяется и интерференционная картина, по
которой и судят об остаточных напряжениях.
Поляриметр-полярископ служит для определения качественной
характеристики остаточных напряжений. Если поле зрения полярископа окрашено в
пурпурный цвет при рассмотрении испытуемого изделия, то это говорит о том, что
изделие отожжено хорошо и в нем отсутствуют напряжения. Напротив, при наличии
в изделии напряжений наблюдается изменение видимых цветов. Так, при
удовлетворительном отжиге можно видеть красновато-оранжевые тона, при
неудовлетворительном отжиге, соответственно,— голубые, зеленые и желтоватые
тона.
|