2017-11-01
1473
Степень заколки определяется:
1) Температурой закалки (чем она выше, тем выше степень закалки)
2) Составом стекла и свойствами(от величины ТКЛР, чем выше ТКЛР, тем эффективнее закалка)
3) Степень закалки увеличивается с увеличением модуля упругости и Tg
4) Скорость охлаждения(интенсивность теплоотдачи). Наиболее часто применяется воздушная закалка. Для повышения степени закалки создаются принудительные конвекции воздуха.
Для повышения степени закалки используют закалочные жидкости(минеральные) масла, расплавы солей, металлы.
Закалка с использованием жидких закалочных сред проводится для изделий с низким ТКЛР таких стекол.
Режим закалки определяется следующим образом: нагревают до температуры закалки, время нагрева 40–45 сек на 1 мм толщины, затем скорость охлаждения – определяет время закалки примерно 0,5d2 (d–толщина листа, мм). Обычно время закалки 12–15 сек.
29. Лазерная обработка стекла, ее назначение.
Лазерное излучение обеспечивает возможность концентрации большой энергии в малой области пространства (λ от долей мкм до сотен мкм)
|
|
|
Лазерное изл. применяется для быстрого локального нагрева материала.
Для эффективного нагрева материал должен обладать хорошей поглощающей способностью для излучения, т. е. быть непрозрачным для данного излучения.
Стекла прозрачны для излучения с λ до 4,5 мкм, поэтому лазерное излучение должно иметь большую λ: СО-лазеры (5,1 – 5,7мкм); СО2 –лазеры (10,6 мкм)
Из-за низкой теплопроводности стекла небольшой энергии достаточно для нагрева поверхности до очень высоких температур (вплоть до испарения). Поэтому изменяя дозировки лазерного луча, можно обеспечить разную степень нагревания и проведение различных операций: управляемое термораскалывание, при котором идет разделение стекла по линии нагрева лазерным лучом. Тнагрева < Тстеклования, но выше Т термостойкого стекла из-за появления напряжений, кот. приводят к появлению трещин. Такая трещина идет за лазерным лучом.
Преимущества: высокая точность геометрических размеров при лазерной обработке (резке).
30. Виды мех обработки. Абразивные материалы для обработки
Мех обработка – обраб. изделий в холодном состоянии с помощью шлифования или полирования.
Механич. обраб. вкл. след. стад.: резка, шлифов., плир, декарир. путём нанес алмаз. резьбы, сверление отверстий, фацетирование(обраб. стекла под опред. углом).
Шлифование стекла применяется для доводки геометр. размеров до заданных. При обработке оптическ. заготовок шлифование проводят в 2 стадии:
1. Грубая шлифовка – обдирка – при кот. происходит основной съём матер. (1-2 мм;)
|
|
|
2. Тонкая шлифовка – дистировка – это окончательная доводка геометрических размеров до заданных, съём 10-12 мкм и подготовка поверхности к полированию.
Стекло – хрупкий материал с высокой твёрдостью и низкой теплопроводностью, => при обработке стекла не применяются резание, как для Ме, т.к. из-за механич. и термич. нагрузок матер. будет разруш-ся. При шлифовании происх. постепенне снятие слоя стекла, при этом использ. тв. абразив. материалы (тв. 9-10;8 по Маосу).
Абразив. материала делятся по шлифующей способности. кот. оценивается относительно алмаза. Такие синтетич. матер. как В4С, N4B имеют шлиф. способ-ть = 6. К абраз. матер. относ. корунд, SiC, кварцевы песок, наждак(семсь корунда, гематита,магнатита и кварца).
абраз. матерю. предст. соб зёрна разл. крупности. По группе зернистости они делятся на шлифпорошок, шлифзерно и тонкие порошки.
Абраз. матер. мож. использ. в виде свобднго абразива: в виде суспензии шлифпрошка.
Если зёрна абразива закреплены на поверхн. инстр. с пом. связки, то речь идёт о абраз. инструменте. Чаще использ. алмаз. абраз. инстр. В качестве свободного абразива. использ. корунд.
Кач-во абраз. порошков опред. их шлиф. способ-ю и классом шереховатости получаемой пов-ти. Абраз. материал должен облад. способ-ю самозамачиваться, т.е. он должен не округляться, а разрушаться послойно.
Мех-м шлифования:
Под действие зёрен абразива происх. упругая деформ. стекла. Затем энергия упруги идеформ. преобраз. в энергию хим. атомов. Происход. возбужд. колеб-х движ. атомов, что и приводит к разрыву связей. часть энергии рассеив. в виде излуч. и в виде эмиссии частиц матер. Полезным явл. затрата механич. энерг. на измельчение матер. и эти затраты далеки от 100%. Это связано с тем, что часть энергии рассеив. в виде тепловой энергии, часть затрачивается на измельчение уже отколовшихся частиц и зёрен абразива. снятие слоя стекла происх. благодаря появл. и распред. трещин; пересечение трещин приводит к образ. выколок. Созд-ся рельефный слой и трещеноватый. Глубина этих слоёв зависит от природы и крупности зёрен абразива. Чем крупнее абразив, тем больше эти слои=>выше производительность шлифования и хуже качество пов-ти. Чем выше шлиф-щая способ-ть абразива, тем шлиф. более производительно. Производительность шлиф-я флинтовых стёкл больше кроновых из-за различия в твердости (ТВ. ф.< к).
При воздействии свободного абразива на стекло действуют силы: 1) вдавливание; 2)распенивающие действие воды; 3) при прокатывании зёрен ударно-вибрационные действия.
При шлиф-ии связанным абразивом единичное закрепленное стекло работает как абразив.
Особ-ть обраб-ки связанным абразивом – наличие направленной шерох-ти, кот. проявл. при большой крупности зерен. При грубой шлиф-ки связ. абразивом слой абразива нанос. на пов-ть в виде кольца.
Дистировка провод-ся алмазным инстр.
Механич. обраб. провод-ся с использ. воды или связочной охлажд. жид-ю. Роль воды: отвд тепла с пов-ти; расклеивающее действие; удаление разрушенных частиц стекла.
Чаще использ-ся смазочно-охлажд. жид-ть – вода с добавл. ПАВ. ПАВ адсорбир-ся на пов-ти стекла, снижая пов-ную энергию => сниж-ся прочности пов-ти.
31. Шлифование свободным и связанным образивом. Алмаз обраб-ка.
Мех обработка – обраб. изделий в холодном состоянии с помощью шлифования или полирования.
Механич. обраб. вкл. след. стад.: резка, шлифов., плир, декарир. путём нанес алмаз. резьбы, сверление отверстий, фацетирование(обраб. стекла под опред. углом).
Шлифование стекла применяется для доводки геометр. размеров до заданных. При обработке оптическ. заготовок шлифование проводят в 2 стадии:
1. Грубая шлифовка – обдирка – при кот. происходит основной съём матер. (1-2 мм;)
2. Тонкая шлифовка – дистировка – это окончательная доводка геометрических размеров до заданных, съём 10-12 мкм и подготовка поверхности к полированию.
|
|
|
Стекло – хрупкий материал с высокой твёрдостью и низкой теплопроводностью, => при обработке стекла не применяются резание, как для Ме, т.к. из-за механич. и термич. нагрузок матер. будет разруш-ся. При шлифовании происх. постепенне снятие слоя стекла, при этом использ. тв. абразив. материалы (тв. 9-10;8 по Маосу).
Абразив. материала делятся по шлифующей способности. кот. оценивается относительно алмаза. Такие синтетич. матер. как В4С, N4B имеют шлиф. способ-ть = 6. К абраз. матер. относ. корунд, SiC, кварцевы песок, наждак(семсь корунда, гематита,магнатита и кварца).
абраз. матерю. предст. соб зёрна разл. крупности. По группе зернистости они делятся на шлифпорошок, шлифзерно и тонкие порошки.
Абраз. матер. мож. использ. в виде свобднго абразива: в виде суспензии шлифпрошка.
Если зёрна абразива закреплены на поверхн. инстр. с пом. связки, то речь идёт о абраз. инструменте. Чаще использ. алмаз. абраз. инстр. В качестве свободного абразива. использ. корунд.
Кач-во абраз. порошков опред. их шлиф. способ-ю и классом шереховатости получаемой пов-ти. Абраз. материал должен облад. способ-ю самозамачиваться, т.е. он должен не округляться, а разрушаться послойно.
Мех-м шлифования:
Под действие зёрен абразива происх. упругая деформ. стекла. Затем энергия упруги идеформ. преобраз. в энергию хим. атомов. Происход. возбужд. колеб-х движ. атомов, что и приводит к разрыву связей. часть энергии рассеив. в виде излуч. и в виде эмиссии частиц матер. Полезным явл. затрата механич. энерг. на измельчение матер. и эти затраты далеки от 100%. Это связано с тем, что часть энергии рассеив. в виде тепловой энергии, часть затрачивается на измельчение уже отколовшихся частиц и зёрен абразива. снятие слоя стекла происх. благодаря появл. и распред. трещин; пересечение трещин приводит к образ. выколок. Созд-ся рельефный слой и трещеноватый. Глубина этих слоёв зависит от природы и крупности зёрен абразива. Чем крупнее абразив, тем больше эти слои=>выше производительность шлифования и хуже качество пов-ти. Чем выше шлиф-щая способ-ть абразива, тем шлиф. более производительно. Производительность шлиф-я флинтовых стёкл больше кроновых из-за различия в твердости (ТВ. ф.< к).
|
|
|
При воздействии свободного абразива на стекло действуют силы: 1) вдавливание; 2)распенивающие действие воды; 3) при прокатывании зёрен ударно-вибрационные действия.
При шлиф-ии связанным абразивом единичное закрепленное стекло работает как абразив.
Особ-ть обраб-ки связанным абразивом – наличие направленной шерох-ти, кот. проявл. при большой крупности зерен. При грубой шлиф-ки связ. абразивом слой абразива нанос. на пов-ть в виде кольца.
Дистировка провод-ся алмазным инстр.
Механич. обраб. провод-ся с использ. воды или связочной охлажд. жид-ю. Роль воды: отвд тепла с пов-ти; расклеивающее действие; удаление разрушенных частиц стекла.
Чаще использ-ся смазочно-охлажд. жид-ть – вода с добавл. ПАВ. ПАВ адсорбир-ся на пов-ти стекла, снижая пов-ную энергию => сниж-ся прочности пов-ти.
32. Полирование стекла. Факторы, влияющие на процесс полирования
П. – это сложный ф.-х. процесс. П-ем стекла удаляются шероховатость на поверхности стекла до размеров, меньших длин волн видимого света 0,4 – 0,7 мкм. При этом поверхность стекла становится гладкой, зеркальной и не рассеивает падающий свет. При П. рабочим инструментом явл. полировальники, на рабочую поверхность которых нанесены: смола или пенополеуритан. При исп. полиуритана производительность П. выше. Точность обработки выше при исп. смоляных полировальников. Между вращ-ся полировальниками и стеклом помещается полировальный тонкодисперсный порошок.
Удаление пов-ных слоев идет послойно на молек-ом уровне. При П. использ. полирующие суспензии (полярит). Полярит получен на основе оксидов редкоземельных элементов. Также полирующ. способность имеют оксиды Fe(111), Zr, Al, из природных материалов – трепел, пемза. Полирующая суспенз. имеет pH=4-6.
При П наблюдается уменьшение массы стекла. При П. наблюд. постепенное снятие выпукостей рельефного слоя.
Под воздействием кислой среды на поверхности стекла образ. гелеобразная кремнезем. пленка. Пленка снимается полирующим порошком при движении полировальника, сразу образуется вновь и т. д.
При П. оптических деталей качество полирования определяется классом шереховатости (их 14) и точностью обработки
33. Хим. обраб. стекла: полир-е и матирование.
1. Травление пов-ти стекла
2. Хим полирование.
Реакционная способ-ть пов-ти стекла высока., что связ. с присутсв. ионов щелочных и щелочн-зем. Ме на пов-ти, присутствием немостиковых ионов кислорода и нестабильных радикалов: Si – O- и Si+ . Эти радикалы наз-ют силанольными. Во влажной атмосфере поисх. реакции
Si – O- + H2OàSi – OH
Si+ àSi – OH
Гр. Si-OH химически не устойчива. Ион Н+ может замениться другим соединением, а при 12000С начинается отделение молекулы воды с образ-ем мостикового кислорода, => взаимод-е пов-ти стекла с реагентами всегда происходит с участием воды и именно к водным р-рам стекло более устойчиво.
Силикатные стёкла слабо реагируют с минеральными к-ми кроме H3PO4 и HF.
При взаимодействии HF с пов-ю стекла:
SiO2*nH2O + 4HF à SiF4 + (2+n)H2O
SiO2*nH2O + 6HF à H2SiF6 + (2+n)H2O
Возможно протекание: H2SiF6 à SiF4 +2HF
Т.о. в травильном р-ре присутствует HF и H2SiF6.
HF взаимод-ет с оксидами 2 группы (PbO, CaO,ZnO), а H2SiF6 взаимод-ет с оксидами щелочных Ме, в рез-те при обработке хрусталя получают:
PbO + 2HF à PbF2 + H2O
CaO + 2HFà CaF2 + H2O
K2O + H2SiF6 à K2SiF6 + H2O
Na2O + H2SiF6 à Na2SiF6 + H2O
Для проведения полирования в полировальную смесь добавляют серную к-ту. Это связано с тем. что образуются фториды и кремний фториды Ме – это мало и трудно растворимые соли, кот. оседают на пов-ти и созд. эффект матовости. К-та обеспеч. перевод компонентов в растворённую форму по р-циям:
PbF2 + H2SO4 ↔ PbSO4 + 2HF
K2SiF6 + H2SO4 ↔ K2SO4 + H2SiF6
Они обратимы, и конечные продукты зависят от условия проведения процесса. Для хрусталя использ-ся 40% HF и 93% H2SO4.
На полирование влияют:
1. технологич. параметры
2. хим. состав (Pb-содержащие стёкла полируются быстрее чем бариевые). Чем < SiO2 тем ниже хим. устойчивость и более активно протек. полир-е.
Матирование м.б. достигнуто при обработке соединениями фтора, т.е. травлением. Лучше использовать не HF, а кислые фториды аммония и калия. Хим. р-ции такие же,чтоо и при полировке. При этом на пов-ть стекла оседают кристаллы фторидов и кремний фторидов Ме и обеспеч-ся эффект рассеивания света. Использ-ся жид. р-ры и пастообразные реагенты (к порошку фторида добавл. крахмал и воду). При регулировании концентрации р-ра или пасты получ. пов-ти разной фактуры.
Недостаток хим. обраб.: 1) образ-ся больше кол-во кислых сточных вод; 2) выброс в атмосферу парообраз. кислотных реагентов. Это требует организации сист. очистки воздуха, нейтрализ. сточных вод известковым молоком.
