Способ изготовления гнутых изделий из стекла Советский патент 1984 года по МПК C03B23/35 

00

4

о: Изобретение откосится к .пе ности стройматериалов, в частности изготовлению гнутого стекла, и может быть использовано в стекольной проьышленности при получении гнутглх изделий для выходных окон приборов, работающих в инфракрасной области спектра. Одним из главных требований, пре являемых к гггутым изделиям,является соответствие заданной кривизне поверхности и небольшая величина внутренних напряжений в стекле после изгибания. Это объясняется тем,что после изгибания заготовки, подвергаются точной механической обработке (шлифовка и полировка). Для того5 чтобы гнутые заготовки сте кол не разрушались на операции механической обработки, внутренние на ряжения в стекле должны быть небольшими , обычно их величина не долж на превышать 50-70 Им/см. Кроме это го, большие внутренние напряжения в стекле изменяют его оптические пока затели, что мешает использованию т ких стекол в точных оптических приборах. Наиболее близким к предлагаемому по техническорЧ сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления гнутых изделий из стек ла, включаюхций йагрев стеклянной заготовки, первоначальное изгибание ее в кераьшческой форме с ра.диусом кривизны 1,2-1,6 радиуса изделия и охлаждение, а также дополнительный нагрев и изгибание заготовки в форме с радиусом кривизж изделия с последуюп 1м ответственным отжигом в печи и охлаждением в условиях естественной конвекции. Известный способ позволяет полу чать изделия с удовлетворительными геометрическими параметрами и с небольшими внутренними напряжениями в стекле (не более 50 Нм/см) после изгибания заготовок, что обеспечивает использоваьше их для выходных окон приборов, работаюш 1х в инфракрасной области спектра Q . Однако известный способ необеспеч вает высокой производительности проце са изгибания из-за значительного времени ответственного отжига заготонок в печи- как мосп; первоначал ного изгибания до ЗО-ЗОС в тече1гие 18-20 ч ня (Ьсчтмо с радиусом кр 62 1,2-1,6 радиуса изделия,так и после дополнительного изгибания до 300-500°С в течение 16-18 ч на форме с радиусом кривизны, заданным изделию. Кроме того,известный способ не обеспечивает получение изделий из кальцийалюминатнь х стекол с высокими оптическими показателями из-за значительной степени кристагшизадии в процессе их изготовления ,так как такие стекла характеризуются высокой кристаллизационной способностью в области температур их размягчения. Это объясняется тем,что стекла изгибаются при температуре на 110140 С вьше температуры размягчения стекла, а затем отжигаются инерционно в пб-ш как на первой, так и на второй стадиях изгибания ,и, еледовательно, находятся значительное время в области температур размягчения стекла. Цель изобретения - повышение произво;з 1тельности и улучи1ение качества изделий из кальцийалюминатных стекол. 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 охлалодение, а такхсе дополнительный нагрев и изгибание заготовки в форме с радиусом кривизны изделия с последуюыщм ответственным отжигом в печи и охлаждением в условиях естественной воздушной конвекции, после первоначального и дополнительного изгибания форгту с заготовкой накрывают керамической крьш1кой и производят их нагрев: после первоначального изгиба1шя - на 120-140 С,а после дополнительного - на 120-1бОс выше температуры размягчения стекла, причем охлаждение и отжиг ведут в формеJзакрытой крышкой. Известно,что при быстром охлаждеНИИ нагретых неорганическихстекол они разрушаются от внутренних термоупругих напряжений. Вероятность разрушения изделий из неорганических стекол увеличивается при неравномерном охлаждении отдельных участков изделий. Накрывание керамической крьшзкой моллирования с г 1утой заготовкой с целью теплоизоляции заготовки, создает практически одпнако3

вые условия охлаждения всех участков заготовки в форме в условиях естественной воздушной конвекции. При этом предпочтительно использовать керамическую крышку с теми же теплов ми характеристиками,что и форма,желательно изготовленную из того же материала и примерно такой же толщины, что и форма. Нагревание йюрмы с гнутой заготовкой,накрытой карамической крышкой, до температуры в печи на 120-140°С или на 120-160 С выше температуры размягчения стекла необходимо для создания практически одинаковых условий охлаждения для всех частей гнутой заготовки в форм при последукнцем охлаждении формы в условиях естественной воздушной конвекции или при ответственном отжиге в печи, Температура,до которой разогревается форма с гнутой заготовкой, покрытая-тсерамической подбирается экспериментальным путем зависит от их габаритных размеров. Чем они больше,тем до более высоко температуры нагреваются, так как увеличивается их теплоотдача при охлаждении.

При охлаждении гнутой заготовки в форме с радиусом кривизны I,21,6 радиуса изделия в ней ворникают постоянные закалочные напряжения более 2000 Нм/см. Однако в процессе дополнительного нагрева и изгибания закалочные напряжения исчезают,так как стекло находится в размягченном состоянии и вге напряжения в нем релаксируют. Ответственный отжиг в Печи гнутой заготовки в форме с радиусом кривизны изделия, накрытой керамической крышкой, до температуры в печи на 100-180 С ниже температуры размягчения стекла,необходим дпя того,чтобы в стекле не возникли постоянные закалочнйе

напряжения, превьш аю1дие величину 50 Нм/см, которые могут возникнуть при быстром охлаждении заготовки стекла. Так как все участки гнутой заготовки, отожженной в печи до температуры в последней на 100- 180 С ниже температуры размягчения стекла, находятся в практически одинаковых условиях для теплоотдачи,- при охлаждении формы, накрытой рамической крышкой, в условиях естественной воздушной конвекции.в ней не возникают временные термо764

ynpynte внутренние напряжетшя ,приводящие к разрушению злг-отоики. Tetmeратура, до которой редется отжиг заготовки в печи, зашюнт от габаритных размеров гнут(1Й чаготошш, формы и керамической крышнпт и ппдПипяется 3Kcnepv MenT;ui ЫП.1М nvTCM. Чем меньше заготовка, тем ппи более высокой темпеоатуое можно пепсмещать фовгту. fiaKObiTVKi керамической коышкой, на стол ппя охлаждения заготовки в фопме в условиях естественной воздушной конвекции.

Изготовление гнутых изделий из кальцийапюминатных стекол по предлагаeMONfy способу обеспечивает повышение производител :иости процесса, так как исключается операция ответственного отжига заготовки в печи после первоначального изгибания ее на форме с радиусом кривизнь 1,2-1,6 радиуса изделия и сокращается аналогич1гая операция отжугга после дополнительного изгибания на борме с радиусом крнвизю- изделия .Кроме этого, обеспечивается уменьшение степени кристаллизации заготовок из капьцнйап1пмУ1нат1Гых стекол,так как уменьшав ся время их выдержки в области температур размягчения,когда стекло имеет большую склонность к кристаллиза1у.и ,за счет исключения операции ответственного отжига заготовок после первоначального изгибания их на ibopMe с радиусом кривизны 1,2-1,6 радиуса изделия.Внутренние напряжения в заготовках после их изгиба1шя на форме с радиусом кри- , визны изделия не препьт ают 50 Нм/см, Это позволяет гюсле соотпстствующей поверхностной обработки ( шл1гЛовка и полировка) использовать гнутые изделия в качестве выходных окон приборов, работаю1Щ1Х в ипфргжрасной области спектра.

Способ осуществляют следуюш11м образом.

В нагретую до температуры в печи, на ПО-МО С превышающей температуру размягчения стр.кла, исполТ)Зуемого для изгибания,форму моллироваиия, изготовленную и: ЕЫ со ко кремнеземистой керамики,с радиусом кривизны 1,21,6 радиуса издспия, помещают заготовку стекла пеобходим.х размеров, нагревают ее до т-пмпср1туры изгибания и но -1.данной кривизтгы формы с помощью вакуума. Открывают под печи н накрывают форьГ) крьаакон из высококремнеземистой кepa зпcIl, после чего закрывают под печи и нагревают ее вместе с форкгай до температуры в печи на 1 20-- вьпие температуры размягче niifi стекла, используемого для изгибания. Открывают под печи и перемещ ют cjjophry с гнутой заготовкойзнакрытую керамической крьт1кои,иа металли ческий стол с подложкой из асбополотна для охлажде1тя в условиях естественной воздушной конвекции. В нагретую до температуры в печи на 140-160 С выше температуры размягчения стекла, используемого для изгибания,форму моллирования,изготовленную из высококремнеземистой керамики, с радиусом кривизны изделия, размещают гнутую до радиуса 1ФИВИЗНЫ ,2-,6 радиуса изделия заготов1су5 . нагревают ее до температ ры изгибания и изгибают до заданной кривизны формы с помощью вакуум Открывают под печи и накрывают форм с гнутой заготовкой крышкой из выс кокремнеземистой керамики ,поеле чег закрывают под печи и нагревают ее вместе с формой до температуры в печи на 120-160°С выше температуры размягчения стекла. Отключают элект рона1ревг1тели печи и производят ответственный отжиг заготовки в форме накрытой керамической крышкой,до температуры в печи на 100-180 С ни же температуры размягчения стекла со ере/дней скоростью 1,1-1,5 С/г-мн. Открывают под печи и перемещают форму с гнутой заготовкой,накрытой керамической крьшкой, на метапличе ский стол с подложкой из асбополотна дпя охлаждения в условиях естес венной воздушной конвекции. Пример . Получают гнутую заготовку стезспа со сферической кривизной поверхности с радиусом кривизны 90 мм, максимальной стрелой прогиба 90 мм дпя изготовления выходного окна прибора,работагощего инфракрасной области спектра.Внутренние напряжения, в гнутой заготовке НС должны превышать 50 Нм/см. Применяют ппоскую заготовку диаметром 250 мт-1,тол1циной 10 мм, изготовленную из капьцийалюминатного стекла, имеющего температуру раз мягчения 780 С.Используют две форг-ы моллиропаттия ,изготовленные из высококремнеземистой керамики,одну - с радиусом кривизны готового изделия 90 мм, другую - с радиусом кривизны 112,5 №1, т.е-, с радиусом,равным ,25 радиуса кривизны готового изделия. Используют две керамиче- С1ше крьшки, изготовленные из высококремнеземистой керамики,одну диаметром 300 мм, другую - 250 мм. Толщина форм моллирования и керамических крьппек одинакова и равна 10 мм. В нагретую форму моллирования до температуры в печи 930+lQ C с радиусом кривизны 112,5 мм помещают с помощью вакууг-шой удочки плоскую заготовку стекла диаметром 250 мм. Нагревают печь до и выдерживают ее при указанной температуре в течение 5 мин.Затем изгибают заготовку по форме с помощью вакуума в .ние 12 мин.Открывают под пещ, и с помощью вакуумной удочки накрывают форму керамической крышкой с диаметром 300 мм в течение мин. Закрывают под и нагревают печь до 910+10 С в течение 5 мин. Открывают под печи и выгружают Aopf.fy моллирования с гнутой заготовкой,накрытой керамической крьшкой, 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 полученную в хэрме с радиусом кривизHbt 112,5 мм. Нагревают печь до 930ilO С и выдерживают ее при указанной температуре в течение 5 мин, затем изгибают заготовку на форме с помощью вакуума в течение 20 мин. Открывают под печи.и с помощью вакуумной удочки накрывают форму кераг-мческой крьппкой диаметром 250 мм в течение 1 мин. Закрывают под и нагревают 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 скоростью 1,2 С/мин,в течение 5 ч. При температуре в печи 670J-IO С открывают под печи и выгружают форму моллиро

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. €