Способи формування виробів із скла.

Формування виробів.Скляні вироби формуються різними способами завдяки необхідній в'язкості та поверхневому натягуванню гарячої скломаси. Ручний чи машинний спосіб формування застосовується в залежності від виду, розмірів, маси, призначення, складності форми та хімічного складу скла. Ручним способом виробляють вироби складної форми та високохудожні, а вироби простої форми виробляють за допомогою напівавтоматів та автоматів.

В'язкість скломаси для кожного способу формування повинна бути визначеною, що досягається підбором відповідного складу мас і температур формування. Форма виробів закріплюється подальшим збільшенням в'язкості скла шляхом зниження його температури до значень, при яких відформовані вироби втрачають ознаку

текучості. В процесі видування виробів великий вплив має в'язкість як автоматичний

регулятор рівномірності товщини стінок виробів. Фактором формоутворення при формуванні виробів, особливо видуванням, виступає також поверхневе натягування скла, яке сприяє утворенню на кінці склодувної трубки невеликого товстостінного пузиря — так званої "баночки". "Баночка" є заготівкою для наступного видування самих різноманітних виробів. Основними методами формування скляних виробів є видування, пресування, пресовидування. Крім того, для деяких виробів використовують комбінований метод, відцентрового формування, ливарний та гутної виробки, молювання.

Метод видуваннязастосовують для виробництва різноманітних виробів складної форми, як правило, порожнистих. Формування виробів видуванням буває ручним (вільним) чи механізованим (у формі).

При ручному видуванні основним інструментом служить металева склодувна трубка довжиною 1200—1400 мм, на верхньому кінці якої є гумовий балон (рис. 5).

Заготівку скломаси з печі беруть потовщеним її кінцем (набелем) і роздувають в "баночку", яку охолоджують, набирають на неї нову порцію скла і набір обробляють на катальнику та роздувають в кульку. Форма кульки — витягнута,

грушоподібна, що нагадує за обрисами майбутній виріб.

Рис. 5. Склодувна трубка

Завершальна стадія видування проходить в нероз'ємних чи роз'ємних формах, внутрішня поверхня яких ретельно оброблена. За такою схемою формують салатники, цукорниці, блюдця тощо. Вироби складної форми (глечики, фужери, чарки, вази на ніжці тощо) вимагають додаткових операцій (оформлення горла, приставки ручок, ніжок, підставок).

Для виробництва скловиробів одноманітних за розмірами, формою та іншими ознаками використовують машинний спосіб видування на спеціальних автоматах, що значно підвищує продуктивність праці та знижує собівартість продукції. Таким вакуум-видувним методом формують чарки, фужери, бокали, чайні та винні склянки, вази для квітів, графини для вина та води тощо.

В скляній промисловості у зв'язку з його високою продуктивністю і економічністю широко застосовують метод пресування скловиробів. Принцип пресування полягає в наступному. Прес-форму, попередньо нагріту до 300—400°С, заповнюють певною кількістю скломаси, необхідну для одержання виробу. В цю форму занурюють пуансон, під

дією якого скломаса рівномірно розподіляється між стінками пуансона і прес-форми (відстань між ними дорівнює товщині стінок виробу). Методом пресування одержують вироби з товстими стінками, закругленими ребрами і кутами, плоскі, циліндричні чи звужені до низу.

Пресуванням формують вироби циліндричної чи звуженої до низу форми, щоб забезпечити вільний вихід пуансона з форми після закінчення процесу формування виробу.

Внутрішня поверхня виробів не повинна мати виступів і заглиблень, які б затримували рух пуансона. Зовнішня поверхня пресованих виробів, як правило, має різноманітний рисунок, одержаний від прес-форми, однак гострота граней та кутів завжди дещо згладжена силами поверхневого натягування скла.

Пресовидуваннямформуються вироби обмеженого асортименту: графини для води і вина, судки для спецій, склянки, маслянки, бокали для пива тощо. Цей метод формування поєднує пресування і видування. В прес-формі формується зовнішня форма і розміри виробу, а видуванням — порожнина виробу. За товщиною стінок, наявністю слідів від форми, характером узору пресовидувні вироби нагадують пресовані, а за складністю конфігурації — видувні.

Комбінованийметод формування застосовують для вироб­ництва виробів на ніжці: чарки, фужери, бокали. Суть формування в тому, що до видутого корпусу виробу послідовно прикріплюють тонку ніжку, а потім — підставку. З'єднують ці частини виробу в гарячому стані.

Метод відцентрового формуваннязаключається в тому, що в металеву форму певного розміру, яка встановлена на столі, що обертається, подається скломаса. Форма обертається навколо своєї осі і скломаса під дією відцентрової сили рівномірно розприділяється по стінках форми, а залишки її зрізають ножицями і видаляють. Після формування прес-форму розкривають, виріб дістають і піддають відповідній обробці. Методом відцентрового обертання виробляють великогабаритні, масивні та порожнисті вироби.

Метод ливарноговиробництва застосовують для одержання виробів художньо-декоративного призначення, скульптури, оптич­ного скла. Це можуть бути вироби пустотілі й масивні суцільні. Скломасу при цьому методі заливають в спеціальну форму, де вона охолоджується і приймає обриси форми.

Гутна виробкапередбачає формування скляних виробів без використання форми, а тому називається вільним формуванням. Цим методом одержують художньо-декоративні вироби, деякі види посуду сувенірного та подарункового призначення. Такі вироби називаютьвиробами гутної роботи. Вони, як правило, мають чисту гладку поверхню, яку неможливо одержати

механічною чи хімічною обробкоюу зв'язку з складною конфігурацією та великою кількістю приліпних та приставних деталей.

Молювання.Це технологічний процес формоутворення скляних виробів з листових заготовок, при якому прогибання листової заготовки відбувається під дією власної ваги. Заготовку вирізають з листа алмазом і вміщують в піч, де її кладуть на чавунну чашку, внутрішня форма якої відповідає необхідній формі деталі. Після включення електронагрівача температура в печі досягає 550-600°С і заготовка починає плавитися, приймаючи форму чашки. Внутрішню поверхню чашки слід намастити протипригарними мастилами (крейда, графіт, сажа). Це дозволяє прискорити процес молювання шляхом підвищення робочої температури.. Способом молювання можуть бути виготовлені відбивачі світлових приладів довільної форми.

Після формування виробів, незалежно від способу їх формування, для наданнянеобхідних споживних властивостей їх піддають подальшій обробці — тепловій, хімічній або механічній. До такої обробки належать відпал, загартування, обрізка ковпачка (у видувних виробів), обробка краю (шліфування, вогневе оплавлення) та ін.

Відпал.Незалежно від способу формуваннявсі скляні вироби піддають відпалу. Суть цього процесу заключається в тому, що вироби нагрівають до температури 530—580°С, витримують деякий час при цій температурі, потім поступово охолоджують.

Необхідність відпалу обумовлена тим, що в процесі формування у виробі внаслідок різних швидкостей охолодження зовнішніх і внутрішніх шарів його стінок виникають напруги, які знижують його механічну міцність та термічну стійкість. Чим товща стінка виробу, тим більший перепад температури і значніші напруги.

Саме усунення чи послаблення внутрішніх напруг виробу досягається його відпалом, відповідно зростає довговічність скловиробів. Відпал проводять в спеціальних відпалювальних печах за спеціальним режимом. Оцінка правильності і повноти відпалу ґрунтується на виявленні у виробах внутрішніх напруг та встановленні їх кількості. У першому випадку застосовують спеціальний прилад — полярископ, в другому — полярископ-поляриметр.

У стандарті на скляні вироби ступінь відпалу нормується і є обов'язковим показником якості, що перевіряється вибірковим методом при контролі якості скляних виробів.

В умовах масового виробництва скловиробів відпал проводиться в печах з конвективною теплопередачею. У зв'язку з низькою теплопровідністю скла процес якісного відпалу вимагає досить тривалого часу. При застосуванні проникного інфрачервоного випромінювання досягається швидке

вирівнювання температур по товщині стінок скловиробів та значно прискорюється процес нагрівання і охолодження.

Загартування. Якщо скляні вироби піддають різкому і швидкому охолодженню (загартування)не лише на повітрі, айв середовищі відповідних розчинів солей і кислот, то їх механічна і термічна міцність різко зростає внаслідок утворення в процесі загартування в поверхневих шарах скла напруги стискування. Це відбувається при швидкому, але рівномірному охолодженні після нагрівання виробів до 700— 740°С.

Специфічній термічній операції піддаються скломатеріали, а саме ситали, які використовуються для кухонного жаростійкого посуду, що носить назву спрямована кристалізація скла. Ситали — це напівкристалічні матеріали з малим тепловим розширенням, одержані зі скла спеціального складу шляхом спрямованої термічної обробки. Крім основних компонентів, в шихту додають добавки, які сприяють спрямованій кристалізації скла.

Приблизний хімічний склад шихти для одержання ситалів: SіО₂ -73-75%; Аl₂О₃ - 12-36; Li₂О - 2-15; ТiO₂ - 3-7.; К₂0 - 4%.

Одержану скломасу піддають тепловій обробці за таким режимом: доводять до температури 650-800Х, а потім - від 800° до 1175°С (досягається КТР менший за 15-10¹⁷).

Ситали відрізняються від скла кристалічною структурою, а від кераміки — малими розмірами кристалів. У зв'язку з цим вони мають високі показники міцності, твердості, термічної стійкості та електроізоляційності. Ситали протистоять ударним навантаженням в 20 разів краще, ніж бетон і мають високий опір до стирання, витримують перепади температури від 20 до 800°С. Ці властивості зумовлюють їх використання в будівництві та для кухонного посуду.

На підприємствах скляної промисловості сьогодні створюються системи автоматичного управління скловарильними печами, печами відпалювання скловиробів та установками зміцнення скловиробів з використанням найсучасніших засобів для технологічного контролю і регулювання технологічних процесів.

Обробка виробів.Відформовані та відпалені скляні вироби для надання їм необхідного товарного вигляду піддають механічній, хімічній та вогняній обробці. У видувних виробах видаляють ковпачок, тобто верхню частину виробу, якою він прикріплений до склодувної трубки. Крім того, обробляють край, дно і поверхню, притирають корки і кришки.

Ковпачок відділяють від виробу вогневим способом або за допомогою лазерного променя на спеціальних автоматах. Гострий край виробів оплавляють на спеціальних машинах або ж, для більш дорогих виробів, шліфують за допомогою спеціальних шайб з піском і водою, а в окремих випадках - фацетують (знімають смужку скла з внутрішнього краю виробу). Скляні вироби, на які наносяться

складні декоративні малюнки, піддають поліруванню механічним чи хімічним способом. Особливо хімічне полірування використовується для обробки поверхні кришталевих виробів. Останнім часом з цією метою використовують плазмове полірування, яке надає виробам пресованим та пресовидувним зовнішнього вигляду (блиск, прозорість) видувних. Дно видувних виробів також шліфують і полірують.