Отделение колпачка при обработке стеклоизделий

Категория:
Шлифование и полирование стекла


Отделение колпачка при обработке стеклоизделий

После выдувания в месте соединения стеклодувной трубки с изделием остается колпачок. Чтобы исправить форму изделия, колпачок удаляют. Рассмотрим способы отделения колпачка.

Отколка. Общие сведения. Отколка колпачка в холодном состоянии основана на использовании плохой теплопроводности стекла.

При нагревании изделия из стекла в его стенках возникают внутренние локальные напряжения: на наружной поверхности — сжатия, на внутренней — растяжения. При охлаждении нагретого изделия происходит обратное явление, т. е. на наружной поверхности возникают растягивающие напряжения, а на внутренней — сжимающие. И чем больше разница температур между нагретым и охлажденным участками стенки изделия, тем больше возникающие напряжения.

Если стеклянное изделие, помещенное во вращающееся вокруг собственной оси центрирующее или зажимное устройство, нагревать с одной стороны по узкой круговой зоне, то в его стенке возникает перепад (градиент) температур. При резком охлаждении стекла в одном месте этой узкой зоны возникают напряжения растяжения, которые в определенный момент, зависящий от состава стекла, начинают превышать предел прочности стекла на растяжение. В результате на поверхности стекла образуется трещинка, которая быстро распространяется по периметру и в глубь стенки, что и приводит к отколке колпачка по линии нагрева.

Процесс отколки колпачка можно ускорить, чередуя нагрев с охлаждением либо предварительно надрезав изделие по линии нагрева.

При предварительной надрезке поверхности стекла трещина начинает образовываться во время нагрева, так как при нарушенной сплошности поверхности изделия для охлаждения разогретой поверхности достаточно воздействия окружающего холодного воздуха в момент выхода нагретого участка с надрезом из зоны действия нагревательного элемента.

Устройство и принцип действия машин. Машины для отколки колпачка могут работать и без предварительного нанесения риски, особенно при массовом производстве стаканов на выдувных автоматах. В этом случае изделие равномерно прогревают острым пламенем по линии отколки при вращении изделия, а затем в определенных позициях к разогретому участку стенки прикасаются холодным металлом. При этом в стенке изделия мгновенно образуется сквозная трещина, а колпачок сбрасывается в емкость для боя. Однако при таком способе отколки колпачка качество края получается более низким, чем при отколке с предварительным надрезом.

Для надрезки поверхности колпачка на небольших изделиях простой формы используют установку (рис. 1), которая работает так. Изделие укрепляют в горизонтальном положении в фиксирующей детали. По горизонтальной рейке под изделие подводят подставки, которые ограничивают колебание оси изделия в горизонтальной плоскости. Сверху к поверхности колпачка изделия перпендикулярно опускают держатель алмазного резца. Держатель устроен таким образом, что резец имеет небольшую свободу хода в вертикальной плоскости. На противоположный конец резца навешивают грузы 4 для создания необходимого усилия, обеспечивающего резание. При установке и съеме изделия груз поднимают. При нанесении реза изделие поворачивается с небольшой скоростью.

Рис. 1. Схема установки для надрезки поверхности колпачка на изделиях простой формы: 1 — основание, 2 — вертикальные стойки, 3 — горизонтальная рейка крепления алмазного резца, 4 — грузы для создания усилия, 5 —алмазный резец, 6 — изделие, 7 — устройство для крепления изделия, 8 — подставки, 9 — горизонтальная рейка для фиксации подставок

Рис. 2. Схема установки для надрезки поверхности колпачка на изделиях сложной формы: 1 — изделие, 2 — вертикальная стрйка крепления алмазного резца, 3— алмазный резец, 4 — шарнирная опора, 5 — вращающийся поддон для фиксации изделия

На изделиях более сложной формы, например на вазах для цветов, фруктов, колпачок надрезают на установке (рис. 2), в которой изделие фиксируется в вертикальном положении на поддоне и вращается в процессе надреза относительно вертикальной оси. Алмазный резец прижимают к изделию одной рукой, а другой поворачивают изделие. В момент установки изделия алмазный резец с помощью шарнирной опоры отодвигается вбок.

Длина реза во всех случаях должна быть не менее периметра изделия. Линия отколки должна быть прямой, ровной, без раковин и изломов. На изделиях ручной выработки колпачки откалывают на станке, который устроен следующим образом. На основании установлен электродвигатель, который приводит во вращение не менее пяти столиков, фиксирующих в вертикальной плоскости изделия, подлежащие обработке. Рядом монтируют газовую смесительную камеру. Изделие устанавливают на вращающемся столике точно по центру. Положение горелок, которые могут перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскости, регулируют в зависимости от геометрической формы изделия. Горелки со смесительной камерой соединены резиновыми рукавами.

Рис. 3. Отрезная карусельная машина ОК-36: 1— станина, 2 — вращающийся стол, 3 — диски-подставки, 4 — приспособления для нанесения черты, 5 — горелка

Отрезная карусельная машина (рис. 3) устроена так. На станине, в которой располагается привод машины, смонтирован вращающийся стол. По окружности стола установлены 36 дисков, которые служат опорой для центрирующих патронов. Центрирующие патроны вращаются вокруг собственной оси.

Рабочий устанавливает изделие в центрирующий патрон. Патрон начинает вращаться, и к нему с помощью приспособления подводится алмаз или резец из твердого сплава, которым по периметру изделия наносится надрез. Затем изделия по линии отколки прогревают пламенем горелок. Горелки и приспособления для нанесения надреза передвигают по высоте в зависимости от размеров вырабатываемых изделий.

Производительность машины до 1700 изделий в час; наибольший диаметр обрабатываемых изделий 80 мм; мощность электродвигателя 0,7 кВт; длина машин 2,0, ширина 1,4, высота 1,0 м.

Модернизированные варианты карусельной машины предназначаются: СОК-12 — для отколки колпачков мелких и средних изделий, СОК-12 — крупных изделий. Эти модификации отличаются тем, что в них автоматически включаются и выключаются горелки, более плавно и точно регулируются режимы их работы, для закрепления изделий в патронах использован вакуум.

Рис. 4. Газовые горелки (а, в) для отколки колпачков и устройство рожка (б): а — трехрожковая, в — многорожковая; 1 — трубка для сжатого воздуха, 2— регулировочный шрифт, 3 — отверстие, 4, 5 — камеры

В массовом производстве изделий, например стаканов, колпачки отрезают на конвейерной линии. На этой линии горелки и абразивные бруски, так же как и приспособление для сбрасывания колпачка, расположены вдоль линии цепного конвейера. После отколки колпачка изделия с помощью переставителя передаются на ленточный конвейер, который доставляет их к участкам шлифования и оплавления края.

На карусельных машинах и конвейерах колпачки отрезают без предварительного надреза. Вращающееся изделие равномерно прогревается по линии предстоящей отколки острым пламенем, после чего в определенной позиции к разогретому участку прикасаются холодным предметом (металлом или кусочком абразива). При этом по периметру изделия образуется сквозная трещина. Отколотый колпачок специальным устройством или сжатым воздухом сбрасывается в емкость для боя.

Отколочная горелка. Основной элемент любой маши-нЫ для отколки колпачка — отколочная горелка.

Для отколки колпачков у изделий малого диаметра служат трехрожковые горелки. Природный газ подается через впускной патрубок в газовую камеру горелки. Через отверстие газ из камеры поступает в газовую трубку рожка. Каждая газовая трубка снабжена штифтом, с помощью которого ее можно поворачивать вокруг оси, чтобы, открывая или закрывая отверстие, регулировать подачу газа в газовую трубку. Сжатый воздух через соответствующий патрубок входит в воздушную камеру, а затем через соответствующие отверстия в воздушную трубку рожка.

Многорожковые горелки применяют для отколки колпачков на изделиях большого (свыше 100 мм) диаметра. Как правило, эти горелКи имеют 20…30 рожков.

Параметры процесса отколки. Скорость и качество отколки колпачка зависят от таких технологических параметров процесса, как частота вращения изделия, центровка образца, длина и способ надрезки, положение отколочной горелки относительно линии надреза.

Рассмотрим влияние каждого из этих параметров на технологический процесс.

С увеличением частоты вращения изделия вокруг оси уменьшается разность температур (температурный градиент) между нагретым и холодным участками зоны отколки. В свою очередь, уменьшение температурного градиента сказывается на характере и величине возникающих напряжений. В результате ветви трещины, распространяющиеся от точки зарождения по кругу в обе стороны, будут передвигаться по изделию с разной скоростью: в более холодном участке стенки быстрее, чем в подогретом. Это приводит к тому, что ветви трещины не встретятся в одной точке на противоположной стороне изделия и в месте стыка появятся зазубренные изломы, а также увеличится волнистость линии отколки. Оптимальная частота вращения изделий в отколочной машине 60…70 об/мин.

Нарушение центровки при установке изделия во вращающейся подставке приводит попеременно то к сужению, то к расширению зоны нагрева, поскольку факел пламени, создаваемый отколочной горелкой, представляет собой конус с вершиной около стенки изделия. Приближение стенки изделия к факелам горелок или удаление от них приводит к сужению или расширению зоны нагрева, что и вызывает образование во время отколки неровного и волнистого края. Увеличение частоты вращения может частично компенсировать неблагоприятное действие плохой центровки изделия относительно отколочных горелок, однако нельзя бесконечно увеличивать частоту вращения изделия, так как изделие сохраняет способность центрироваться только до частоты вращения 80 об/мин.

Надрез поверхности перед отколкой практически не влияет на образование или увеличение внутренних напряжений в стекле Смысл этой операции заключается в том, что любое механическое повреждение поверхности вызывает резкое понижение его механической прочности. При последующем нагреве изделия начальная трещина появляется скорее в месте наименьшей механической прочности, т. е. в месте надреза. Именно из этой точки две ветви трещины начинают распространяться по периметру изделия навстречу друг другу. Увеличение длины надреза с 3 до 10 мм приводит к сокращению времени отколки с 9 до 5 с, однако качество отколки при этом понижается.

Глубина предварительного надреза также оказывает влияние на качество отколки. При недостаточно глубоком надрезе прочность изделия в данном месте не снижается настолько, чтобы трещина начала распространяться именно по линии надреза. Слишком глубокий надрез сопровождается образованием боковых раковистых изломов, которые еще больше усиливаются под действием пламени горелок и способствуют появлению крупных зазубрин по кромке изделия после отколки колпачка. Влияние длины и глубины предварительного надреза на скорость и качество отколки оценивают комплексно, так как, выигрывая в скорости процесса отколки, при увеличении длины и глубины надреза нельзя обеспечить получения кромки должного качества.

Ширина зоны нагрева колпачка зависит от положения горелки относительно изделия. При расширении зоны нагрева стенки изделия, особенно тонкостенного, нагреваются чрезмерно. В 3TOiii случае предварительный надрез колпачка не способствует появлению трещины в нужной точке. Колпачок откалывается выше или ниже линии надреза, и сама линия отколки получается волнистой. Поэтому при расширении факела ось горелки нужно несколько смещать по отношению к плоскости надреза. При правильной стабильной работе отколочной горелки угол между направлением факела горелки и касательной к поверхности стенки изделия в месте отколки должен составлять 90°. Если этот угол отличается от прямого, то зона нагрева расширяется в одну сторону в результате скольжения пламени по стенке изделия, как по наклонной плоскости. Изменение данного угла до 45° приводит к расширению зоны нагрева на 50%.

Скорость процесса отколки зависит от толщины стенки и диаметра изделия. В изделиях с более толстыми стенками при прочих равных условиях скорость отколки замедляется, но качество кромки изделия при этом повышается. У изделий с более толстой стенкой линия отколки получается менее волнистой, а зубчатых изломов в месте встречи идущих навстречу друг другу ветвей трещины не бывает. Однако при продолжительном действии пламени горелки в поверхностных слоях толстостенных изделий из-за плохой теплопроводности стекла образуется температурная зона, где возникающие внутренние напряжения быстро выравниваются. Поэтому при отколке колпачков толстостенных изделий следует применять горелки, быстро прогревающие стенку изделия, в то же время температура пламени такой горелки не должна превышать 700°С. Кроме того, высококачественную линию отколки колпачка у толстостенных изделий можно получить только у хорошо отожженных изделий.

При отделении колпачка на изделиях большего диаметра время появления и распространения трещины удлиняется, так как при одинаковой мощности горелки на нагрев изделия большего диаметра требуется больше времени. Вместе с тем с увеличением диаметра изделия качество отколки ухудшается, потому что возрастает разность температур между нагретыми и охлажденными частями периметра изделия и, следовательно, стенки изделия неравномерно прогреваются по периметру. Чтобы удлинить зону нагрева по периметру изделия большого диаметра, применяют многорожковые отколочные горелки.

Отрезка колпачка шлифовальным кругом. Колпачок отделяется в результате трения заданного участка стенки изделия о кромку узкого вращающегося в вертикальной плоскости сланцевого или электрокорундового круга. Для отрезки используют круги зернистостью 200, ширина режущей кромки круга — несколько миллиметров. Этим способом отрезают колпачок изделий любой геометрической формы и со стенками разной толщины.

На тонкостенных изделиях линию трещины по периметру изделия намечают за один проход круга и отрезанные части изделия отделяются мгновенно. Колпачок толстостенных (больше 10 мм) изделий удаляют в несколько приемов. Сначала изделие прижимают к кромке вращающегося круга, до тех пор, пока в точке касания не возникнет трещинка длиной 2…3 см. Затем изделие медленно поворачивают и трещина распространяется по всему периметру изделия. Операции выполняют без подачи воды на режущую кромку круга.

После удаления колпачка край получается неровным из-за колебания изделий в руках рабочего. Поэтому кромки изделия шлифуют. Этим способом отделяют колпачки только на хорошо отожженных изделиях.

Станок для отрезки колпачка состоит из шлифовальной головки для крепления круга, зажима для изделий и привода. Изделие устанавливают строго по центру вращающейся подставки зажима и фиксируют с двух сторон. Вращение подставки осуществляется от электродвигателя. Шлифовальную головку вместе с кругом монтируют на стойке. Режущий круг подводят к вращающемуся изделию и одновременно в зону резания подают воду или СОЖ. Усилие, необходимое для прижатия режущей детали к изделию, обеспечивается заранее подбираемым грузом.

Отрезка колпачка с помощью электрического тока. Этот способ применяют для предварительной обработки изделий очень больших размеров и сложной конфигурации, когда ни один из описанных ранее способов применить нельзя. В частности, этим способом отрезают колпачки граненых изделий, а также трубы промышленных трубопроводов из стекла.

Работу выполняют следующим образом. Изделие по линии намечаемой отрезки опоясывают в один слой нихромовой проволокой. Чтобы не произошло короткого замыкания в месте встречи концов проволоки, их изолируют. При включении в электрическую сеть проволока накаляется и нагревает поверхность изделия по контуру отрезки. При нагревании изделия до необходимой температуры, определяемой составом стекла,образуется трещина, по которой часть изделия откалывается.

При использовании токов высокой частоты сначала на поверхность изделия по всему контуру отрезки наносят слой вязкой пасты, содержащей вещества, проводящие электрический ток. Высокая вязкость пасты электролита препятствует ее быстрому стеканию с поверхности стекла и обеспечивает рельефный след. Затем изделие вносят в индуктор высокочастотной установки и включают в электрическую сеть. В течение короткого времени по намеченному контуру изделия происходит откалывание. Линия откалывания точно совпадает с полосой нанесенного электролита.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум