Способ изготовления гнутых изделий из стекла

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕШМ П1УТЧХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА,включаюций нагрев стеклянной заготовки,первоначальное изгибание ее в керамической форме с радиусом кривизны 1,2-1,6 радиуса изделия и охлаждение, а также дополнительный нагрев и изгибание заготовки в форме с радиусо кривизны изделия с последуняцим ответственным отжигом в печи и охлаждением в условиях естественной конвекции,о тл и ч а ю щи и с я тем,что, с целью повышения производительности и улучшения качества изделий из кальций алюминатных стекол,после первоначального и дополнительного изгибания форму с заготовкой накрывают керамической крышкой и производят их нагрев - после первоначального изгнбания на 120- ,а после допол1штельного на 120-160 С выше температуры размягчения стекла, причем охлаждение и отжиг ве.дут в форме, закрытой крышкой. €

СВОЗ СОВЕТСНИХ

-СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

И9) (1И

З(511 С 03 В 23/035

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ц Ф

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ (21) 3502982/29-33 (22) 18.10.82 (46) 23.03.84. Бкп. Ф 15 (72) А. В. Пестов и Э. Б. Севрюк (53) 666. 17 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 3275720,кл.С 03 В 23/02, 19.01.81 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ИЗ ГОТОВЛЕ101Я ГНУТЫХ

ИЗДЕ.1ИИ ИЗ СТЕКЛА, включающий нагрев стеклянной заготовки, первоначальное изгибание ее в керамической форме с радиусом кривизны 1,2-1,6 радиуса изделия и охлаждение, а также допол— нительный нагрев и иэгибание заготовки в форме с радиусоЬ кривизны иэделия с последующим ответственным отжигом в печи и охлаждением в условиях естественной конвекции,о т— л и ч а ю шийся тем,что, с целью повышения производительности и улучшения качества изделий иэ кальцийалюминатных стекол, после первоначапьного и дополнительного изгибания форму с заготовкой накрывают керамической крышкой и производят их нагрев — после первоначального изгибанияя на 120- 140 С,а после дополнио тельного на 120-160 С выше темперао туры размягчения стекла, причсм охлаждение и отжиг ведут в форме, закрытой крышкой, 1087476

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления гнутых изделий из стекла, включающий нагрев стеклянной заготовки, первоначальное изгибание ее в керамической форме c радиусом кривизны 1,2-1,6 радиуса из- делия и охлаждение, а также дополнительный нагрев и изгибание загото вки в форме с р адиу сом криви з ны изделия с последующим ответственным

35 отжигом в печи и охлаждением в условиях естественной конвекции.

Известный способ позволяет получать иэделия с удовлетворительными геометрическими параметрами и с небольшими внутренними напряжениями в стекле не более 50 HM/ñì } после изгибания заготовок, что обеспечивает использование их для выходных окон приборов, работающих в инфрак— расной области спектра P) .

Однако из ве стный способ не обе спечи— вает высокой производительности процесса изгибания иэ-за значительного

50 времени ответгтвенного отжига заготовок B печи как > сл; первоначального изгибания до 30-50 С в течение 18-20 ч на Ь 1>мо с. радиусом криИзобретение относится к промышлеп— ности стройматериалов, в частности к изготовлению гнутого стекла, и может быть использовано в стекольной промышленности при получении гнутых 5 изделий дпя выходных окон приборов, работающих в инфракрасной области спектра.

Одним из главных требований, предьявляемых к гнутым изделиям, является соответствие заданной кривизне поверхности и небольшая величина 1 внутренних напряжений в стекле после изгибания. Это объясняется тем,что после изгибания заготовки. подвергаются точной механической обработке (шлифовка и полировка), Для того, чтобы гнутые заготовки стекол не разрушались на операции механической обработки, внутренние нап- 20 ряжения в стекле должны быть небольшими, обычно их величина не должна превышать 50-70 Нм/см. Кроме этого, большие внутренние напряжения в стекле изменяют его оптические показатели, что мешает использованию таких стекол в точных оптических приборах. визны 1,2-1,6 радиуса изделия,так и после дополнительного изгибания до 300-500 С в течение 16-18 ч на о фоpMp с радиусом криви-3ны р э аданным иэделию. Кроме того,изве стный способ не обеспечивает получение издепий иэ кальцийалюминатных стекол с высокими оптическими показателями иэ-за значительной степени кристаллиз ации в процессе их из готовления, так как такие стекла характеризуются высокой кристаллизационной способностью в области температур их размягчения.

Это объясняется тем,что стекла изгибаются при температуре на 110—

140 С вьппе температуры размягчения о стекла, а затем отжигаются инерционно в лечи как на первой, так и на второй стадиях изгибания,и, следовательно, находятся значительное время в области температур раэмягчения стекла.

Цель изобретения — повышение производительности и улучшение качества изделий иэ кальцийалюминатных стекол.

Эта. цель достигается тем, что по способу изготовления гнутых изделий из стекла,, включающему нагрев стеклянной заготовки, первоначальное изгибание ее в керамической форме с радиусом кривизны 1,2-1,6 радиуса и охлаждение, а также дополнительньш нагрев и изгибание заготовки в фор— ме с радиусом, кривизны изделия с последующим ответственным отжигом в печи и охлаждением в условиях естественной воздушной конвекции, после первоначального и дополнительного изгибания форму с заготовкой накрывают керамической крышкой и производят их нагрев: после первона0 чального изгибания — на 120 — 140 С,а после дополнительного — на 120-160 С о выше температуры размягчения стекла, причем охлаждение и отжиг ведут в форме>закрытой крышкой.

Известно,что при быстром охлажде нии нагретых неорганических стекол они разрушаются от внутренних термоупругих напряжений. Вероятность разрушения изделий из неорганических стекол увеличивается при неравномерном охлаждении отдельных участков изделий.

Накрывание керамической крьнпкой формы моллирования с гнутой заготовкой с целью теплоизоляции эаготовки, создает практически одинако1087 76 вые условия охлаждения всех участков заготовки в форме в усповиях естест венной воздушной ко иве кции . При этом предпочтительно испол ьэов ат ь керамическую крышку с теми же тепловы-5 ми характеристиками,что и форма,желательно изготовленную из того же материала и примерно такой же толщины, что и форма. Нагревание дюрмы с гнутой заготовкой, накрытой керами- 10 ческой крышкой, до температуры в пе— чй на 120-140 С или на 120-160 С выО С ше температуры размягчения стекла необходимо для создания практически одинаковых условий охлаждения для всех частей гнутой заготовки в форме при последующем охлаждении формы в условиях естественной воздушной конвекции или при ответственном от— жиге в печи ° Температура,до которой разогревается форма с гнутой заготовкой, покрытая-керамической KpIIIIIKoII, подбирается экспериментальным путем и зависит от их габаритных размеров.

Чем они больше,тем до более высокой температуры нагреваются, так как увеличивается их теплоотдача при охл ажде нии .

При охлаждении гнутой заготовки в форме с радиусом кривизны 1, 230

1,6 радиуса изделия в ней ворникают постоянные эакалочные напряжения более 2000 Нм/см. Однако в процессе .дополнительного нагрева и изгибания эакалочные напряжения исчезают,так как стекло находится в размягченном состоянии и все напряжения в нем релаксируют. Ответственный отжиг в печи гнутой заготовки в hopMe с радиусом кривизны изделия, накры- 40 той керамической крышкой, до температуры в печи на 100-180 С ниже о температуры размягчения стекла, необходим для того, чтобы в стекле не возникли постоянные закалочные 45 напряжения, пр евышающие величину

50 Нм/см, которые могут возникнуть при быстром охлаждении заготовки стекла. Так как все участки гнутой заготовки, отожженной в печи до 50 температуры в последней на 100180 С ниже температуры размягчения

6 стекла, находятся в практически одинаковых условиях для теплоотдачи, при охлаждении формы, накрытой ке- 5 рамической крышкой, в условиях естественной воздушной конвекции. в ней не возникают временные термоупругие внутренние напряжения, приводящие к разрушению заготовки . Температура, до которой велется отжиг заготовки в печи, зависит OI габаритных р азмеров гнутой з а гото в кп, формы и керамической крышки и подбипается зкспериментал ь1п; м путем.

Чем меньше заготовка, тем ппи более высокой темпеоатчпе можно пепемещать Фоому, накоытчю кеоамической

KDblUIKoH на стол лля охлаждения загo товки в фопме в условиях естественной воздушной коннекции.

Изготовление гнутых изделий из кальцийалюминатных стекол по предлагаемому способу обе спечивает повышение производительности .процесса, так как исключается операция ответственного отжига заготовки в печи после первоначального изгибания ее на форме с радиусом кривизны

1,2-1,6 радиуса изделия и сокращается аналогичная операция отжига после дополнительного изгибания Hà (1I0pме с радиусом кривизны иэделия.Кроме этого, обеспечивается уменьшение степени кристаллизации заготовок из кальцийалюминптных стекол,так как уменьшаечся время пх выдержки в области температур размягчения,когда стекло имеет большую склонность к кристаллизации,за счет исключения операции ответственного отжига заготовок после первоначального иэ— гибания их на форме с радиусом кривизны 1,2-1,6 радиуса изделия. Внутренние напряжения в заготовках после их изгибания на формс с радиусом кривизны изделия не IIpeIII.ш1ают 50 Нм/см, Это позволяет после соответствующей поверхностной обработк 1 (шлифоBKа и полировка) испольэовать гнутые иэделия в каче ст ве выходных окон приборов, работающих в инфр акрасной области спектра.

Способ осуществляют следующим образом.

В нагретую до температуры н печи, на 110-140 С превьшгающей температуо ру размягчения стекл», используемого для изгибания, форму моллирования, изготовленную и высококремнеземистой керамики, с радиусом криви»IhI 1, 21,6 радиуса иэде ия, помещают загATo вку стекла необходи s»x размеров, нагревают ее до температуры изгибания и изгибают до . данной кривизтсы формы с помощью вакуума.

I 0874 76

Открывают под печи и накрывают форму крышкой иэ высококремнеэемистой ксрамики, после чего закрывают лод печи и нагревают ее вместе с формой до температуры з печи на 5 ! 70-1 40 С выше температуры размягченияя стекла, используемого для изгибания. Открывают под печи и перемещаDT форму с гнутой заготовкой,накрытую керамической крышкой,иа металлический стол с подложкой иэ асбополотна дпя охлаждения в условиях есте ственной воздушной конзе кции .

В нагретую до температуры в печи, на 140-160 С выше температуры раэ0 мягчеиия стекла, используемого для изгибания,форму моллирования,изготовленную иэ высококремнеземистой керамики, с радиусом кривизны изделия, раэмецают гнутую до радиуса 20 кривизны 1,2-1 6 радиуса изделия заготовку, нагревают ее до температуры изгибания и изгибают до заданНоН кривизны формы с помощью вакуума.

Открывают под печи и накрывают форму с гнутой заготовкой крышкой из высококремнеземистой керамики, после чего закрывают поц печи и нагревают ее вместе с формой до температуры в печи на 120-160 С выше т емпературы 30 о размягчения стекла. Отключают электронагреватели печи и производят ответственный отжиг заготовки в форме, накрытой кер амиче ской крышкой, до о температуры в печи на 100-180 С ниже температуры размягчения стекла о . со средней скоростью 1, 1-1,5 С/мин.

Открывают под печи и перемещают форму с гнутой заготовкой, накрытой керамической крышкой, на металличесилй стол с подложкой из асбополотна дпя охлаждения в условиях естественной воздушной конвекции.

Пример 1, Получают гнутую з аготовку стекла со сферической

45 кривизной поверхности с радиусом криви ны 90 мм, максимальной стрелой прогиба 90 мм для изготовления выход по го окна прибор а, р абот ающего в инфракрасной области спектра. Внутренние напряжения. з гнутой заготовке не должны превышать 50 Нм/см.

Применя от плоскую заготовку диаметром 250 мм,толщиной 10 мм, изготовленную иэ кальцийалюминатного стекла, име юце го те мпер атуру р аэа, мягчеиия 780 С.Используют две формы моллирозания,изготовленные из высококремнеэемистой керамики, одну — с радиусом кривизны готового изделия

90 мм, другую — с радиусом кривизны 112,5 мм, т.е. с радиусом,равным 1,25 радиуса кривизны готового изделия. Используют две керамические крышки, изготовленные из высококремнеземистой керамики, одну диа— метром 300 мм, другую — 250 мм.

Толщина форм моллирования и керамических крышек одинакова и равна !

О мм.

В нагретую форму моллирования до температуры в печи 930+10оС с радиусом кривизны 112,5 мм помещают с помощью вакуумной удочки плоскую заготовку стекла диаметром 250 мм.

Нагревают печь до 930+10 С и вы— держивают ее при указанной температуре в течение 5 мин.Затем изгиба— ют заготовку по форме с помощью вакуума в те ".ние 12 мин.Открывают под пе ш, и с помоцью вакуумной удочки накрывают Форму керамической крышкой с диаметром 300 мм в течение i мин. Закрывают под и нагревают печь до 910+10 С в течение о

5 мин. Открывают под печи и выгружают форму моллирозания с гнутой заготовкой, накрытой керамической крышкой, на металлический стол, теплоизолированный асбестовым полотном, в течение 2 мин (для охлаждения в условиях естественной воздушной конвекции) .

В нагретую форму моллирования до температуры в печи 930+10 С с радиусом кривизны 90 мм помещают с помощью вакуумной удочки гнутую заготовку, предварительно полу— ченную в форме с радиусом кривизны 112,5 мм. Нагревают печь до

930+10 С и выдерживают ее при ука— о эанной температуре в течение 5 мин, з атем иэ гибают заготовку на форме с помоцью вакуума в течение 20 мин.

Открывают под печи .и с помоцью вакуумной удочки накрывают Форму керамической крышкой диаметром 250 мм в течение 1 мин. Закрывают под и наг— ревают печь до 920+10 С в течение

5 мин. Отключают нагреватели печи и осуществляют ответственный отжиг Гнутой заготовки в форме, накрытой керамической крышкой, со средней скороо. стью 1 2 С/мин.з течение 5 ч. При о температуре в печи 67Щ!О С открыза— ют под печи и выгружают форму моллиро1087476 вания с гнутой заготовкой, накрытую кера "ической крьппкой, на металлическийй стол, теплоизолированный асбестовым полотном, в течение 2 мин {для охлаждения в условиях естественной воздушной конвекции) .

Пример 2. Получают гнутую заготовку стекла со сферической кривизной поверхности с радиусом кривизны 130 мм, максимальной стрелой прогиба 130 мм, толщиной 12 мм для изготовления выходного окна прибора, работающего в инфракрасной области спектра. Внутренние напряжения в гнутой заготовке не должны превышать

50 Нм/см.

Применяют плоскую заготовку диаметром 360 нм, толщиной 14 мм, изготовленную нз кальцийалюминатного стекла, имеющего температуру размягчения 780ОC. Используют две форьы моллирования, изготовленные из высококремиеэемистой керамики, одну — с радиусом кривизны готового изделия

130 мм, другую с радиусом кривизны

169 мм, т.е. с радиусом, равным

1, 3 р адиу с а кри ви з ны гото во го и з— делня. Используют две керамические крышки, изготовленные нэ высококремиеземистой керамики, одну диаметром 30

370 мм, другую диаметром 320 мм. Толщина форм моллирования и керамических крьппек одинакова и равна 12 мм.

В нагретую форму моллирования до температуры в лечи 930 10 С с радиусом кривизны 169 мм помещают с помощью вакуумной удочки плоскую заготовку стекла диаметром 360 мм. Нагревают печь до 930+10 С и выдерживают о ее при укаэанной температуре в течение I0

6 мин. Затем изгибают заготовку в форме с помощью вакуума в течение 16 мии.

Открывают под печи и с помощью вакуумной удочки накрывают форму керамической крьппкой диаметром 370 мм 41 в течение 1 мин. Закрывают под и нагревают печь до 920+10 С в течео ние 7 мин.Открывают под печи и выгружают форму моллированя с гнутой заготовкой,накрытой керамической крышкой,на металлический стол,теплоиэолированный асбестовым полотном в течение 2 мин для охлаждения в условиях естественной воздушной конвекции

В нагретую форму моллирования до температуры в печи 930+10 С с радиусом кривизны 130 мм помещают с помоВНЮШИ Зажаз 2573/20

Филиал ШШ "Патент", г.Уж щью вакуумной удочки гнутую з аготовку, предварительно полученную в форме с радиусом кривизны 169 мм. Нагревахп печь до 930+100Ñ и выдерживают ее при указанной температуре в тече— нне 7 мин. Затем изгнбают заготовку на форме с помощью вакуума в течение 25 мнн. Открывают лод печи и с помощью вакуумной удочки накрывают форму керамической крышкой диаметром 320 мм в течение l мин.

Закрывают под и наг евакгг печь ло

930+10 С в течение 7 мин, Отключаь ют нагпеватели печи и ведут ответственный отжиг гнутой заготовки в фооме накрытой кеоамической крышко:r> со средней скоростью 1.2 С/мин в течение 6 ч. При температуре в лечи 620+10 С открывают лод печи и о выгружают форму моллирования с гнутой заготовкой, накрытой керамичес— кой крышкой, на металлический стол, те плоизолированный асбе сто вым полотном,в течение 2 мин для охла,кдения в условиях естественной воздушнойконвекцин

Примене ние лредлагаемо ro сло соб а изготовления гнутых изделий из стекла позволяет сократить технологический процесс на 30-34 ч и тем самым увеличить его производительность в 56 раз. Так, например, лри изготовлении гнутых иэделий из стекла с геометрическими параметрами, описанными в примере l по известному способу потребовалось бы 36 ч, а в примере 2 — соответственно 40 ч. В то же время при изготовлении гнутых изделий из стекла с теми же геометрическими параметрами ло Предлагаемому способу потребовалось в примере 1 — 6 ч, а в примере 2 — 8 ч. Кроме это го, до стн г а ется уменьшение поверхностной кристаллизации в гнутых заготовках, полученных в примерах 1 и 2, на 5-10 мкм по сравнению с заготовка я, полученными ло известному способу, причем ловерхностная кристаллизация их составляет небольшую величину — 35 мкм н 40 мкм соответственно в примерах 1 н 2.

Внутренние напряжения в гнутых заготовках, полученных в примере и

2, составили соответствеHHQ 27 н

34 Нм/см. Все это позволяет ислоль— зовать предлагаемый способ иэготов— ления гнутых изделий иэ стекла для получения изделий, работавших в нч*ракрасной области спектра.

Тираж 469 Подписное город, ул.Проектная, 4