Способ термического упрочнения стекла

 

Изобретение относится к производству стекла, в частности к упрочнению массивных стеклянных изделий, и может быть применено для упрочнения штыревых высоковольтных стеклянных изоляторов. Цель изобретения - повьшение механической прочности стеклянных изделий толщиной более 10 мм„ Массивные стеклянные изделия прогревают в воздушной среде муфельной печи до температуры на IO-ЗО С ниже Та в течение 10-30 мин, затем их помещают в солевую ванну с температурой на 20-50°С вьше температуры If на 20-60 с и после этого быстро охлаждают на воздухоструйных решетках . Т - нижняя, Тг - верхняя границы области стеклования. Упрочнение происходит в результате того, что кратковременный нагрев изделий в жидкости обеспечивает прогрев стекла на небольшую глубину. При последующем охлаждении в стеклянных изделиях образуются поверхностные напряжения сжатия только в тех слоях стекла, которые перед охлаждением были прогреты до верхней температуры закалки. Средние слои стекла, имевшие температуру 500-510 С, участия в образова-S НИИ. напряжений не принимают и по структуре остаются отожженными. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

С 03 В 27/P0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4127954/31-33 (22} 11.08.86 (46) 30.11.88. Бюл. Ф 44 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) С.И.Дякивский,. В.И.Качалин и И.А.Николаев (53) 666.1.038.7 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 785245, кл. С 03 В 27/06, 1978.

Патент СССР В 295248, кл. С 03 В 27/00, )966. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ

-СТЕКЛА (57) Изобретение относится к производству стекла, в частности к упрочнению массивных стеклянных изделий, и может быть применено для упрочнения штыревых высоковольтных стеклянных изоляторов. Цель изобретения— повьппение механической прочности стеклянных изделий толщиной более

„Л0„„1440876 А I

10 мм. Массивные стеклянные изделия прогревают в воздушной среде муфельной печи до температуры на 10-30 С ниже Т в течение 10-30 мин, затем их помещают в солевую ванну с температурой на 20-50 С выше температуры

Т на 20-60 с и после этого быстро охлаждают на воздухоструйных решетках. Т вЂ” нижняя, Т вЂ” верхняя границы оЬласти стеклования. Упрочненне происходит в результате того, что кратковременный нагрев. изделий в жидкости обеспечивает прогрев стекла на небольшую глубину. При последующем охлаждении в стеклянных иэделиях обС2 разуются поверхностные напряжения сжатия только в тех слоях стекла, которые перед охлаждением были прог- Lj/ реты до верхней температуры закалки. С"

Средние слои стекла, имевшие температуру 500-510 С, участия в образова- = нии напряжений не принимают и по структуре остаются отожженными. 1 табл. 1 ы

1440876

Изобретение относится к производству стекла, в частности к упрочнению массивных стеклянных изделий, и может быть применено для упрочнения штыревых высоковольтных стеклянных изоляторов.

Целью изобретения является повышение механической прочности иэделий толщиной более 10 мм. 10

Способ осуществляют следующим образом.

Берут стеклянные образцы диаметром 120 мм и толщиной 12, 18, 24 мм, Химический состав стекла для образ- .15 цов следующий, вес.%: SiO 72,3; .

А1 О> 2,4; СаО 7,6; МрО 3 6; NB 0

Т 543 С, Т 680 С, Возможность измерения степени за- 20 калки в круглых образцах методом компенсации обеспечивают созданием шлифовкой и полировкой двух парал-. лельных поверхностей длиной 25 мм.

Подготовленные таким образом об- 25 разцы вначале прогревают в воздушной среде муфельной печи до 500-510 С в течение 10-30 мин, затем их помещают в солевую ванну при 720-750 С на

20-60 с и после этого быстро охлаждают на воэдухоструйных решетках.

Сбстав солевой ванны, весД:

К 804 65,0; Na

10i0.

Охлаждение стеклянных образцов производилось на лабораторной воздухоструйной закалочной установке при давлении воздуха в обдувочных решетках 800 Па (80 мм.в.ст) при коэффициенте теплоотдачй оС 40

7,6 Вт/м С, Степень закалки в стеклянных образцах измерялась поляризационнооптичвским методом на поляриметреполярископе ПКС-56 с использованием кварцевых клиньев, е

Ударная механическая прочность определялась методом ударного воздействия металлического штока на центральную часть стеклянного образца, установленного на трехточечную опору. Точки опоры расположены под углом 1 20 в диаметре 80 мм. Ударная нагрузка передавалась через стальной шарик диаметром 12 мм, масса штока

1,2 кг.

Иэ каждого режима термической обработки измерениям и последующим испытаниям подвергались 10 образцов.

В таблице приведены результаты измерения степени закалки и испытания стеклянных образцов на ударную механическую прочность.

Использование способа термического упрочнения стекла обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: а) равномерность распределения небольших напряжений в стекле, что способствует предотвращению саморазрушений стеклоизделий и тем повышает надежность; б) технологическая установка для осуществления способа проста при изготовлении, не дорога и не требует применения дефицитных приборов; в) возможность закалки стекла повышенной толщины, закалка которого обычно воздухоструйной закалкой затруднена из-sa больших возникающих напряжений.

Формула и з о б р е т ения

Способ термического упрочнения стекла, включающий ступенчатый нагрев его в воздушной среде и воздухоструйное охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения механической прочности изделий толщиной более 10 мм, сначала изделия нагревают до температуры на 10-30 С ниже Т в течение )0-30 мин а затем3 ь в жидкости до температуры на 20-50 С выше температуры Т в течение 20—

60 с, где Т вЂ” нижняя, Т вЂ” верхняя границы области стеклования.

1440876

Степень закалки, пор/см

Примечание

0,76

3,04

5,32

6,1

2,3

18.

100X paspyшений

4,7 разрушений нет

1 ° 1

5,1

1,4

8,2

1 8

2,0

5,8

2,2.6,4

9,6

2,6

7,7

2,8

10,9

3 ° 2

20Х разрушений

13,5

3,7

30 характеристика технологических режимов з акалки

Отожженные образцы толщиной, мм 6

Известный способ закалки. Нагрев

O образцов до 600 С, охлаждение до 350 С, нагрев до 700 С и последующее воздухоструйное охлаждение:

Образцы толшиной, мм:

Предлагаемый способ закалки

Нагрев образцов в воздушной среде в течение 30 мин, при температуре 510 С, нагрев в о .-солевой ванне при 730 С в течение: а) 10с образцы толщиной, мм б) 20 с

Образцы толщиной, мм в) 40 с

Образцы толщиной, мм

r) 60 с

Образцы толщиной, мм

Величина ударной механической прочн ости. Работа pasрушения

А, Дж (среди.из

10 испытал.

40Х разрушения на том же этапе

100Х разрушеHHA,1440876

Продолжение таблицы (3 4 д) 70 с

Образцы толщиной, мм

30% разрушений

100Х разрушений

11,3

3,8

100% разрушений

10Х разрушений

Разрушений нет

Деформация образцов

1,9

2,0

5 8

5,4

1,8 б) 10 мин в) 40 мин

5,8

2,0

2 0

5,6

1,9 б) 550

2,1

Предлагаемый способ закалки

Толщина образцов 12 мм. Нагрев образцов в воздушной среде при

530 С в течение 20 мин, нагрев в солевой ванне в течение 40 с при температуре, С: а) 680 б) 700 в) 720

r) 750

Предлагаемый способ закалки

Толщина образцов 12 мм. Нагрев образцов в солевой ванне в течение 40 с нри 720 С, нагрев о в воздушной среде при 520 С в течение: а) 5 мин

Предлагаемый способ закалки.

Толщина образцов 12 мм

Нагрев образцов в солевой ванне о в течение 40 с при 720 С.

Нагрев в воздушной среде в течение 20 мин при температуре:

a) 490

ВНИИПИ Заказ 6138/26, Тираж 425 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

60Х разрушений при погружении в солевую ванну

Разрушений нет

Деформация образцов

50% разрушений при погружении в сол евую ванну

Деформация образцов