Формующие свойства стекла
Стекло поддается различным способам формования. Оно формуется таким количеством способов, как ни один другой материал. Так, стекло можно отливать, как расплавленный чугун; штамповать, как латунь; прессовать, как пластмассу; прокатывать, как металл; вытягивать из него нити; моллировать; спаивать и сваривать с различными керамическими и металлическими материалами. Конфигурация изделий, которые можно изготовлять из расплавленной стекломассы, их масса и размеры могут быть самыми разнообразными; от линз самых маленьких размеров до очень крупных дисков для телескопов диаметром до 6 м; от тончайших пленок для конденсаторов до громадных листов полированного стекла массой 1 т.
На формование стеклоизделий оказывают влияние технологические свойства стекломассы и в первую очередь ее вязкость и поверхностное натяжение.
Влияние вязкости на процесс формования. Процесс формования состоит из двух стадий: образования формы и ее закрепления. Первая из этих двух стадий протекает в определенных температурно-вязкостных условиях, которые придают стеклу необходимую пластичность. Вторая стадия формования характеризуется потерями стекломассой пластичности и приобретением свойств твердых тел. Каждый способ формования осуществляется в совершенно определенном рабочем интервале вязкости. Поэтому вязкостные свойства стекломассы играют важную роль при формовании стеклоизделий.
Вязкость стекла является функцией его температуры; чем больше температура, тем меньше его вязкость, и, наоборот, чем меньше температура, тем больше вязкость. Тот факт, что стекло может практически иметь любую вязкость, и обусловливает возможность различных способов формования.
Так как химический состав влияет на вязкость стекла, то для каждого вида стекла характерны свои особенности формования.
Влияние поверхностного натяжения на процесс формования. Поверхностное натяжение стекломассы такое же, как у расплавленных металлов, и в три-четыре раза выше, чем у воды.
Поверхностное натяжение играет большую роль при свободном формовании стекла, когда не применяется специальный формовой инструмент. Так, во время выдувания полых изделий поверхностное натяжение, стягивая раздуваемую на конце стеклодувной трубки порцию стекломассы в шар, дает возможность получить без специальных форм «баночку» необходимых размеров (заготовку для изготовляемых изделий).
При изготовлении листового стекла под влиянием поверхностного натяжения стекломасса стремится принять форму, имеющую при данных объемах наименьшие поверхности. При этом округляются имеющиеся поверхностные неровности.
Важную роль поверхностное натяжение играет при огневой полировке, цель которой состоит в придании изделию гладкой блестящей поверхности. Для этого отформованное ранее изделие вводят в печь при высокой температуре, при этом тончайший поверхностный слой стекла расплавляется и сглаживается под действием сил поверхностного натяжения.
На формование стеклоизделий оказывают влияние и другие физико-химические свойства стекла: теплоемкость и теплопроводность, скорость твердения, коэффициент термического расширения (при производстве накладных стекол).