Обработка стекла

РЕФЕРАТ

На тему

Обработка стекла

2009

Развитие физики в последнее время требует от физиков знания основных свойств стекла как материала и способов его обработки.

Мастера, изготовляющие стеклянные приборы и термометры, изучают в профессиональной школе все необходимые и наиболее важные приемы стеклодувного искусства. Некоторое дополнение к этому дает курс для юстировщиков аппаратов и термометров. В учебных планах предусмотрены разделы юстировки приборов для измерения емкостей и температуры, а также указано на необходимость знания систем единиц измерения. Специальные познания в таких областях, как, например, металлические впайки, техника высокого вакуума, можно приобрести только опытом и практикой. Не считаясь с очевидными трудностями, молодые физики и химики сами должны овладеть стеклодувным искусством, наблюдая за работой стеклодувов и практически упражняясь. Отсылая читателя к целому ряду пособий, в которых подробно изложена стеклодувная техника, следует упомянуть о некоторых наиболее важных стеклодувных приемах, которые встречаются в лабораторной практике.

Рис. 1. Вязкость стекла.

На рис. показана кривая изменения вязкости обыкновенного стекла в процессе его нагревания при обработке. На графике отмечены в единицах вязкости основные области этого процесса. Нижняя температура снятия натяжений 1 соответствует температуре, при которой следы внутренних натяжений в стекле по истечении 15 часов становятся исчезающее малыми. При этой температуре вязкость стекла равна 10¹⁴ пуазов. За верхнюю температуру снятия натяжения 2 принимается температура, при которой напряжения в стекле почти полностью исчезают за 15 минут. По Лилье этой температуре соответствует вязкость 10¹⁴ пуазов. Точке превращения 3 соответствует вязкость 10¹³ пуазов. При температуре, соответствующей точке превращения, происходит большее или меньшее изменение электропроводности, теплового расширения и других физических свойств стекла.

В качестве полусырого продукта в большинстве случаев применяются стеклянные трубки, стеклянные палочки, а также изготовленные в стеклодувных мастерских полые детали.

В продаже имеются следующие типы трубок:

Капиллярные трубки: наружный диаметр от 0,5 до 8 mm, для большей прочности делаются с толстыми стенками. Их толщина должна быть по крайней мере вдвое больше диаметра отверстия капилляра.

Водомерные трубки: диаметр от 10 до 30 мм, толщина стенок составляет V₈ диаметра; часто покрыты с одной стороны белой эмалью. В большинстве случаев из очень тугоплавких стекол.

Тонкостенные трубки: наружный диаметр <10 мм, толщина стенок-<0,4 мм.

Трубки первого и второго типа, а также стеклянные палочки можно изготовлять машинным способом. Обычные допуски на равномерность поперечного сечения и толщину стенок у машинотянутых труб меньше, чем при ручном вытягивании. Для диаметров труб, превышающих 60 мм, пользуются исключительно ручным методом вытягивания.

Основные сорта стекол, применяемые при машинном изготовлении стеклянных трубок:

1) не содержащие свинца, легкоплавкие стекла: LR- и AR-стекло Рур, нормальное стекло осрам, GW-стекло;

2) содержащие свинец стекла: М-стекло, Филипс-стекло, Р56;

3) тугоплавкие стекла: дурап-стекло, приборное стекло 20, разотерм 20, приборное стекло специального назначения, пирекс, пирекс специального типа, феникс, R-стекло.

Начинающим рекомендуется применять тугоплавкое стекло, в котором возникающие натяжения не так легко вызывают излом благодаря малому коэффициенту линейного расширения.

Набор основных и вспомогательных инструментов при стеклодувных работах очень невелик: для работ на стеклодувном столе пользуются пламенем настольной газовой горелки с дутьем, «лампы», а для работ на стационарных стеклянных установках служит переносная ручная горелка с регулируемым пламенем и дутьем.

В большинстве случаев можно довольствоваться настольной горелкой с регулируемым дутьем, какие обычно применяются в лабораториях для прокаливания или нагревания тиглей и т. п. Для того чтобы иметь возможность менян, длину и объем пламени, целесообразно применять насадки с отверстием различного диаметра.

В том случае, если нет газа, для дутья стекла можно пользоваться пропаном, получающимся как побочный продукт при синтезе бензина. Ранее встречавшиеся трудности, связанные со слишком малой скоростью сгорания, в настоящее время устранены благодаря целесообразной конструкции смесительной камеры с газовоздушной регулировкой. Пропан только при определенном соотношении с воздухом дает необходимую скорость горения, которая, во-первых, устраняет срыв пламени и, во-вторых, обеспечивает достаточно резкое острое пламя. Нововведенная смесительная камера обеспечивает наивыгоднейшие соотношения газа и воздуха для различной величины пламен.

Помимо ножа для резки стекла и точильного камня при нем, необходимы шаблоны — различной величины треугольники из листовой латуни