玻璃的退火工艺

退火是一种热处理过程,可使玻璃中存在的热应力尽可能地消除或减小至允许值。除玻璃纤 维和薄壁小型空心制品外,几乎所有玻璃制品都需要进行退火。

玻璃的退火,就是把具有永久应力的玻璃制品重新加热到玻璃内部质点可以移动的温度,利 用质点的位移使应力分散(称为应力松弛)来消除或减弱永久应力。应力松弛速度取决于玻璃的 退火温度,温度越高,松弛速度越快,但冷却时残留的剩余应力也越大。因此,一个合适的退火 温度范围,是玻璃获得良好退火质量的关键。

以保温3min能消除95%应力的温度为退火温度上限(即退火点或称最高退火温度),此时 玻璃黏度为1012Pa· s以保温3mm只能消除5%应力的温度为退火温度下限(即应变点或称最 低退火温度),此时玻璃黏度为1012Pa·s退火温度上限与下限一般相差50150°C,此即为退 火温度范围。高于退火温度上限时,玻璃会软化变形;低于退火温度下限时,玻璃结构实际上可 以认为已经固定,内部质点已不能移动,也就无法分散或消除应力。


玻璃在退火温度范围内保温一段时间,经过应力松弛,使原有的永久应力消除。之后要以适 当的冷却速率冷却,以保证玻璃中不再产生新的永久应力,或使新产生的永久应力在制品允许的 应力值以下(称残余应力)。这在退火制度中用慢冷阶段保障,即使玻璃外表面、内部及内表面 保持基本同步的温降。

实际上,它们的差别只在于 后者是有控制地降温,保持了玻璃制品不同部分有一个最小的温差,不仅新产生的残余应力足够 小,且各处应力的大小也是均匀的。

玻璃在退火温度以下冷却时,只会产生暂时应力,因此可以采用快冷,以节约时间和减少生 产线长度,但也必须控制一定的冷却速率。冷却过快时,可能会使产生的暂时应力大于玻璃本身 的极限强度而导致制品炸裂。



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