Процесс формования

Формование стекла - эта процесс превращения расплавленного стекла в твердое изделие заданной геометрической конфигурации. При этом стекло из состояния вязкой несжимаемой жидкости, подчиняющейся закону трения Ньютона, в результате ее охлаждения и твердения переходит сначала в пластическое, а затем в твердое хрупкое состояние. Формование стекла осуществляется в интервале температур, верхний предел которого находится выше Т_f, а нижний соответствует T_g.. Механическое движение стекломассы при формовании сопровождается энергичным и непрерывным теплообменом с формующими элементами машин и с окружающей средой. Своеобразные ползущие движения упруго-вязкой стекломассы и механические особенности ее течения и пластической деформации при формовании, обусловлены специфическим характером перемещения элементарных объемов стекломассы под воздействием приложенных внешних сил (сжимающих, растягивающих и др.). Механические явления при формовании связаны, прежде всего, с реологическими свойствами самой стекломассы при температуре формования. Наиболее важными показателями реологических свойств стекломассы являются ее вязкость, поверхностное натяжение и упругость, влияние которой возрастает с понижением температуры. Эти свойства стекла в зависимости от его химического состава и температуры меняются в очень широких пределах, в связи с чем, механический режим формования в каждом отдельном случае может сильно меняться.

Процесс формования любого изделия начинается со стадии его формообразования и завершается стадией фиксации его формы, которая продолжается в течение всего процесса формования. Практически формообразование изделия осуществляется значительно быстрее, чем фиксация его формы. Для определения и регулирования продолжительности всего процесса и отдельных его стадий необходимо знать характер температурного изменения вязкости, а также скорость охлаждения твердеющих изделий и возможные технологические способы изменения этих параметров.

Скорость твердения стекломассы характеризуется скоростью нарастания вязкости при ее охлаждении и существенно меняется для стекол различной химической природы. “Длинные” стекла характеризуются более пологим ходом кривой вязкости и твердеют медленнее, чем “короткие”. На скорость охлаждения стекломассы большое влияние оказывают: масса и площадь поверхности формуемого изделия, удельная теплоемкость, начальная и конечная температуры формования, интенсивность лучеиспускания с поверхности, теплопрозрачность стекломассы и, наконец, температура внешней охлаждающий среды, то есть формующих устройств. Практически режим формования “длинных” стекол реализовать гораздо проще, чем “коротких”, однако при этом часто темп формования стеклоизделий замедляется, и производительность стеклоформующих машин снижается. На практике оптимизацию температурно-временных режимов формования осуществляют корректировкой химического состава формуемого стекла, то есть изменение его “длины”. Для получения стабильных результатов при формовании стекла необходимо поддерживать температурно-временной режим с большой точностью и стабильностью.