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瓶罐玻璃的成形设备


瓶罐玻璃的成形设备

主讲:郭宏伟 陕西科技大学 材料科学与工程学院
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内容提要
1 行列式制瓶机概述 2 行列式制瓶机的一般操作 3 QD6型行列式制瓶机 4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷 5 无合缝线制品(灯泡)的生产

6 玻璃的冷加工

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1行列式制瓶机概述
成形机的种类、使用情况及其发展
成形机的种类很多,例如欧文斯制瓶机、自动压 吹机、林取机、罗兰特制瓶机、吹泡机、吹胆机、 吹杯机、压杯机、行列式制瓶机、海叶式制瓶机 以及拉管机、平板玻璃垂直引上机、浮法玻璃生 产设备、制球机等。日用玻璃工厂使用的成形机 主要有各种制瓶机、压杯机、吹杯机等。 欧文斯制瓶机于1905年问世,是最早的自动成形 机。该机生产的玻璃制品质量高,但生产率低, 不适合普通玻璃瓶的高速生产。目前只有很少的 高质量的玻璃制品还由这类成形机生产(青岛崂山 玻璃厂)。
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1行列式制瓶机概述
1923年随着滴料式供料机的出现,用此法供料的各种成 形机相继问世。如自动压吹机、林取机、罗兰特制瓶机以及 吹泡机、吹胆机、吹杯机等。这种类型成形机为了连续装料, 模子随工作台一起转动,因此称为转台式成形机。 林取机是我国较早使用的自动成形机。它是气动的,采 用吹-吹法生产小口瓶。我国仿林取机自制了气动六模制瓶 机(相当于林取10型机)。目前我国还有少数小型玻璃厂使 用这种成形机,但终将被行列式制瓶机取代。 罗兰特S10型制瓶机于1968 年首先由西德试制成功,是 较先进的转台式制瓶机。它完全是机械传动,适合用吹-吹 法生产小口瓶。我国首先从比利时引进了这种类型的制瓶机, 然后仿制出DG111型、BLZ10型等几种机型。现在国内有十几 台这种类型的制瓶机在运转。
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1行列式制瓶机概述
(1)行列机是由完全相同的机组组成。每一个机组 都有自己的定时控制机构,可以单独启动和停车, 不会影响其他机组。这不仅便于更换模具和维修机 器,而且当玻璃熔窑出料量减少时,可以减少运转 的组数进行生产。 (2)模具不转动,为了连续装料,每个机组都有自 己的接料系统或者共用一个分料器。 (3)生产范围广,可以用吹-吹法生产小口瓶,也 可以用压-吹法生产大口瓶。各机组还可以分别成 形不同形状和尺寸的产品(制品的质量和机速应完 全一致,料形相近)。
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行列式制瓶机(以下简称行列机)于1925年 问世,国外称为I.S. 制瓶机。它具有以下特点:

1行列式制瓶机概述
(4)使成形的瓶罐获得良好的玻璃分布, 尤其是用压-吹法生产的各种瓶罐,壁厚 均匀,可以实现玻璃瓶罐的轻量化。 (5)行列机的主要操作机构不转动,机器 动作平稳,操作条件良好。 由于行列机具有以上特点,所以得到了 世界各国的广泛应用,成为制瓶机的主流。

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1行列式制瓶机概述

照片来自育才玻璃厂

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1行列式制瓶机概述
先进的IS 型行列机是八组三滴料制瓶机。 此机的各机构与EF 型八组机相似,但也作 些改革,其中最主要的改革是平行开关模 机构和强制对流冷却。

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1行列式制瓶机概述
现在广泛使用的模子开关机构都是铰链式的,随 着制瓶机向多滴方向发展,模腔增至三个(三滴 料),模子夹钳需相应延长,夹钳动作便不稳定, 模子有时关不严。再者模子夹钳加长后,在保证 模子具有必须的开度下,就需要有更大的扇形面 积,这就必须增加机组的宽度。

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1行列式制瓶机概述
此外,由于最外一对半模开和闭的位臵距离很远,但冷却 风嘴则是固定不动的,这便难于使各模冷却均匀。IS型行 列机取消了传统的固定风嘴,模子夹钳本身就是气室,冷 却空气从夹钳内壁上的风孔喷出,环绕模子外廓流动,对 模子实行强制冷却。这一重大改革不仅加速了模子的冷却 速度,而且节约了冷却风的用量。所以虽然EF型行列机 的生产速度比IS型六组机差不多快一倍,但冷却风用量却 基本相同。

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1行列式制瓶机概述
此外,IS型行列机使用了电子计算机定时 控制、自动相位调整的电气同步传动系统, 以及带冷却的真空模底。在口钳翻转机构、 钳移器、扑气头、吹气头等机构中均使用 了稳定的液压缓冲装臵。在1976年左右, 西德海叶玻璃厂试制成功了一种新型的海 叶式制瓶机。 它生产的瓶罐壁厚可减小到1mm,是生产 轻量瓶的理想机器。
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1行列式制瓶机概述
海叶式制瓶机的技术特征如下: (1)采用转台式,使料滴直接落入初型模中。 (2)小口瓶和大口瓶都采用压-吹法成形。 (3)适应性强,可以生产重量级的、轻量级的 和超轻量级的瓶罐。 (4)使用一个初型模和两个成型模,单腔产量 高,这一点是其他任何制瓶机都无法比拟的。 (5)初形在转移过程中重热时间充足,并能进 行调节。 (6)初形从初型模向成型模转移不需要翻转。
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1行列式制瓶机概述
(7)玻璃与成型模接触时间和与初型模接触 时间有合适的比例。 (8)瓶罐在整个成形过程中一直由口模夹持。 (9)均匀地冷却所有模具。 (10)采用了小型电子计算机控制,可以先把 经验丰富的工程技术人员在一台制瓶机上试验 出的最佳作业程序数据记录在磁带上,然后在 其他台制瓶机上准确的重现。这就大大精简了 调节工作,并保证产品质量稳定。
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2 行列式制瓶机的一般操作
行列式制瓶机成型原理是利用在高温下玻
璃液的粘度与表面张力随温度变化这一特

性,通过机械作用和压缩空气的压力(有时
还有真空作用),完成

制瓶口

初型

成型

三个步骤,制成玻璃瓶罐。

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3 QD6型行列式制瓶机
既是机械生产过程,又是热工过程。 玻璃料性需短性料,含CaO高。国外11%, 国内9~10%。 对小口瓶、大口瓶,瓶口要密封,瓶口 很重要。

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3 QD6型行列式制瓶机
工艺操作过程:QD6型行列机是气动、单滴、六 组玻璃瓶罐自动成形机。其工艺操作过程如下。

吹-吹法制小口瓶 (1)装料(导料机构和漏斗机构P195) 料滴经接料机构接料勺、流料槽、转向槽、 漏斗至初型模内。 初型模倒立,且上口大,漏斗已落到初型模上, 为防止料流入压吹机构,芯子已插入口模。 应调整料滴形状与初型模内腔形状相适应, 以便料滴顺利落到初型模内。
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3 QD6型行列式制瓶机
(2)扑气(扑气机构,顶芯子机构和冲头机构P200) 料滴落到初型模后,扑气头立即落下,扣到漏 斗上进行扑气。使料滴压入充满口模,形成瓶口外 表面(螺纹口、王冠口),芯子形成瓶口内表面和 倒吹气气穴。气穴应处于瓶口中央且十分对称,否 则瓶壁厚不均。 扑气应在装料一完成后立即进行。 料滴越大,扑气时间越长。过短瓶口不足,过 长瓶口处过冷,易出现炸口,且初形下部过冷,呈 现皱纹或造成瓶中部断腰严重。 可采用瓶口抽真空辅助。如QD6A,QS6-14机。
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3 QD6型行列式制瓶机
(3)倒吹气

扑气完成芯子立即由口模退出,料泡头部 内孔表面重热(瓶口气穴重热)。有利于将 料坯倒吹成匀称的初形,芯子退出给倒吹的 压缩空气让出通路。同时扑气头迅速离开, 漏斗返回原位,接着扑气头迅速返回压在初 形模上做初形模底。倒吹气开始,压缩空气 由下方压吹机构通过芯子和套筒间隙吹入气 穴,料坯吹成初形。倒吹气停止后,初形模 打开。 19

3 QD6型行列式制瓶机
倒吹气应在扑气头封底后尽早进行,可 使瓶身皱纹减少。

适当延长倒吹气时间可达较高机速。这 是由于成形中玻璃在成型模内散热量占总散 热量的大半部分,成型模工作时间比初型模 要长,形成初型模等待成型模的情况,初型 模利用率不高。延长倒吹气时间,成型模内 需散失的热在初型模内先散失一些,就可提 高利用率,提高机速。但有一限度。
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3 QD6型行列式制瓶机
(4) 翻转(模具夹具及模具开关机构,口钳机构P205) 初型模打开后,初型被口钳翻转机构在垂直平面 内,由初形模翻转180°至成型模,由倒立成正立。 成型模关闭将初形放在成型模中,口钳又返回初型 模下方,后初型模合拢,芯子上,开始初型模下一 周期。 初形翻转速度不良会直接造成玻璃在初型中分 布不对称。速度过慢,在前90°翻转中初形因重力 作用变形太大;速度过快,玻璃料涌向初形底部, 且因离心力作用偏向一侧。这样的初形使成形后的 瓶子偏底,厚底,瓶壁厚不均。
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3 QD6型行列式制瓶机
(5) 重热与延伸 指倒吹气、制初形后至正吹气开始之前的 时间间隔。 玻璃导热性能远低于金属,初型模与玻 璃接触后,造成表面层与内部温差,倒吹后 整个初形除瓶口与口模接触(正吹前也有重 热)其余部分仅与空气接触,由于空气靠辐 射和对流导热,初形的散热大大低于在模具 中的散热。内层较高温度处的热量使玻璃表 层温度又重新升高。该现象称为重热。
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3 QD6型行列式制瓶机
实际检测得知,表层1mm以外有重热, 以内则无。 重热有助于玻璃在成型模中的均匀分布, 消除表面皱纹。(翻转过程中,初型模一侧 会造成初形下沉,成型模一侧会造成初形伸 长、变长)。在成型模内由于重热及重力作 用,初形会延伸,因而设计初型模腔时应考 虑初形的延伸量。

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3 QD6型行列式制瓶机
(6) 正吹气及初冷(正吹气机构P212) 初形重热后,正吹气头立即落下扣到成型 模上进行正吹气成形。有些行列机由模底抽真 空完成,或抽真空辅助与正吹气共同完成。 成形过程中玻璃与成型模接触而散失较多 的热量,因而成型模的冷却风足够有利于机速 提高。

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3 QD6型行列式制瓶机
正吹气压力应与瓶子重量与形状相适应。 成形大瓶子时,正吹气压力应小些。由于大 瓶子需要与成型模足够长的热交换时间。过 分冷却易造成炸瓶。正吹气时间是整个制瓶 周期内各步骤中最长的,这是为瓶罐成形后 能固形。 正吹气头上还可装内冷却管,使瓶子成 形中形成的热气流可以吹去,带走热量有利 于机速提高。
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3 QD6型行列式制瓶机
(7) 钳瓶(钳瓶机构P214) 瓶罐固形后,成型模打开,钳移器驱动 钳瓶夹具钳瓶,将瓶子移至冷却风板上冷却。 (8) 瓶罐再冷与拨瓶(其它机构联动) 瓶罐在冷却风板上再冷却,进一步硬化 后,由拨瓶机构拨至输瓶机构输送。

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3 QD6型行列式制瓶机
行列机大口瓶压-吹成 形 (1)装料 装料前冲头插入口 模内处于“装料位 臵”,以保证在压制 前料液不进入口模, 并使料滴顶部保持在 封底线以下。
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3 QD6型行列式制瓶机
(2)冲压
装料后,漏斗立即复位, 扑气头(闷头)做封底迅速 落至初型模上,冲头随即开 始压制冲程,玻璃把口模, 冲头、初型模形成的空间形 状充满,当冲头处于压满位 臵(比压制位臵低一点)时, 冲头压制冲程完成,初形与 瓶口形成。 冲压应尽早进行,且压 制用空气压力也尽可能小些, 以避免瓶口冷裂。
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3 QD6型行列式制瓶机
(3) “初形”吹胀 冲头完成,冲头降至 翻转位臵,此时再用压缩 空气将压制的初形吹胀一 下,以防止初形的塌陷变 形,这在扑气头移开,成 型模打开时进行。 以后的步骤与吹-吹法 相同。

(4)翻转;(5)重热延伸; (6)正吹气;(7)初冷,拨 瓶。 29

4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷

(1)分类
瓶罐缺陷类型繁杂,其出现的频率与所用检验设备 及其运行情况有较大关系,但各种缺陷还是有一个大致 比例。 缺陷分类方法:

A、按产生缺陷的工序分:
①玻璃缺陷:结石、条纹、气泡、析晶及应力缺陷 ②成型缺陷 ③退火缺陷 ④运输包装缺陷。 可归口管理,便于及时采取纠正措施,但就某一特 定缺陷究竟是哪一工序造成,则需费时间和精力研究才 能确定。
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4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷

B、按缺陷对瓶罐使用的影响分类
有害缺陷 重要缺陷 次要缺陷 达不到全面质量要 造 成 人 身 危 险 , 瓶子不能使用, 求,但无损瓶子功 使灌装线损坏 有损瓶子功用 能 瓶子不干净;玻璃 局部壁厚、形状、 体有条纹;玻璃有 瓶体内有玻璃丝, 小口瓶 高度直径不合规 瓶口内径变小 气泡;装运中有磨 定;裂纹 碰损伤

裂 纹 ; 形 状 高 度 瓶子不干净 毛刺;玻璃碎渣; 大口瓶 瓶 口 破 损 ; 瓶 底 直 径 不 合 格 ; 瓶 玻璃条纹 歪斜 口瓶盖不配合 小气泡
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4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷

C、按缺陷的特点分类 ①集中缺陷:结石、气泡、节瘤、玻璃颗 粒等。 ②尺寸缺陷:尺寸形状、厚度缺陷。 ③畸变缺陷:厚度分布、光学性质、表面 轮廓。 ④表面缺陷:裂纹、皱纹、划痕等。 ⑤物理缺陷:内应力、热稳定性、耐压强 度等。与自动检验设备直接相连。
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4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷

分析各类缺陷比例:
玻璃缺陷 4%

成型缺陷 74%(其中瓶口24%, 瓶颈、肩11%,瓶身28%,瓶底11%) 尺寸公差缺陷
退火包装缺陷

8%
14%

可见成形中缺陷是大量的。
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4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷 (2)成形缺陷 五大类 ①玻璃分布缺陷:瓶子外廓形状准确, 但各部位厚度不均匀、不适当。某部位该 充满而未充满的,或称瓶口不足,薄厚不 恰当; ②变形缺陷:瓶厚分布虽匀,但瓶子成 形后发生塌陷、弯曲、鼓凸、凹陷等形变, 或因模具配合不当,使左右半模错位造成 畸变。
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4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷 ③ 裂纹:细小裂纹小,但可用肉眼观察到; 大裂纹甚至已张开裂口;还有一种在成形初 期裂开,重热后又重熔合,称“干裂”或裂 痕。 ④ 合缝线粗,毛刺,飞翅:合缝线超过一 定限度。严重时形成飞翅毛刺。飞翅是沿模 缝流出的玻璃薄片,毛刺发生在横竖合缝线 交界处的尖刺。 ⑤表面缺陷:外表面波纹、皱纹以及铁锈、 油污粘污,瓶内表面粘连玻璃丝、渣等。
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4 行列式制瓶机生产瓶罐所产生的缺陷 (3)成形缺陷一般原因 ①料温原因:过高过低或不稳不均匀,料 道对料温调节不好,料温波动或同一料滴上 各点温度差异过大都导致缺陷。 ② 模具:材质不良,设计不当。 ③机械:本身结构精度、安装和维修质量。 操作的影响。 还与玻璃特性、料温、冷却风温度、风量、 风压等有关。
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5 无合缝线制品的生产
由IS机、林取机、S-10等成形机制瓶, 其壁厚一般为2~3mm以上,且壁厚不均, 瓶身上有合缝线。如容器突然装开水,内外 层玻璃温差过大,会爆裂。用于装灌温度不 十分高的液体,如酒、果汁等。
?

盛放高温液体的玻璃容器,如热水瓶、 烧杯、烧瓶等及灯泡泡壳,要求壁厚要薄 (均小于2mm),且壁厚均匀,不允许有模缝 线,制品表面光滑。在IS机、林取机、S-10 很难得到。
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5 无合缝线制品的生产
1 M830工艺

结构与 SJ694 不一样,初形像带式吹泡机。 机械有16、18、24组吹头。 从日本NEG、TOSHIBA公司引进。
上海、天津、重庆引进 H18 型(做冷水 杯),沈阳灯泡厂引进H24型(吹制泡壳)。 现国内可制造H18、 H24型。

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5 无合缝线制品的生产
其工艺流程由图可知:

① 料滴被剪下后 ,
经 过 导料 槽 ,料 滴 的 轴 线 转 过 90° , 这 样 料 滴 两端 的 剪刀 疤 在 压头的两侧。

② 料滴被挡臂挡在
压 头 上后 , 压头 向 上 移 动 ,直 至 与吸 头 共 同 压 制成 一 个饼 状 的 玻璃块。
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5 无合缝线制品的生产
③ 此时吸头抽真空,

玻璃料饼由吸头吸住。 吸头转过一定角度,然 后将料饼放在工作台上。

④ 料饼由于自重中 部
自然下凹形成气穴,一 段时间后吹头落下,料 饼的外圈被压在吹头和 工作台之间,此时吹头 吹小气,料饼被吹成小 泡,同时工作台和吹头 一起绕其轴线旋转。
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5 无合缝线制品的生产
⑤ 小料泡被第一次吹
气后变大,并依自重 而延伸。实际上此段 时间料泡在半开的成 型模中进行着重热。

⑥当料泡的粗细、长
短与成型模相差不多 时,成型模(敷模) 关闭,(此时料泡还 在不停转动)。当第 二次吹长气时,则吹 制成形。
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5 无合缝线制品的生产
⑦成形后,成型模打
开,口环仍继续转动, 以使制品冷却均匀, 当其停止转动时,盘 形刀楔进口环与料帽 之间,使料帽与制品 分离。制品被挡块挡 到斜槽中至传送系统。 而料帽被拨至废料池 中。
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6 玻璃的冷加工
有相当数量的玻璃制品须经冷加工降低其 表面粗糙度,提高透明度和制品强度才有使 用价值。

在冷加工中可磨削掉制品部分缺陷,提高 制品外观质量。装饰品提高其艺术效果。
玻璃冷加工通过研磨和抛光工艺过程进 行。
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日用玻璃

照片来自户县大王玻璃厂

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日用玻璃

照片来自户县大王玻璃厂

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6 玻璃的冷加工
(1)研磨作用 改变受磨部分制品的外形, 将粗糙不平或成形时余留的不需要部分磨去。 粗颗粒磨料 → 中颗粒磨料 → 细颗粒磨料, 磨至表面成细致均匀的毛面玻璃。 粗颗粒磨料带有棱角,它对玻璃表面有 较大的作用力,可增加对表面的磨削量,将 表面各种凹凸和裂纹磨削到一定的平整度。 得到的表面均是一毛面,对光线不透射,有 利于抛光。
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6 玻璃的冷加工
影响研磨的主要因素: a.磨料粒度
对研磨质量与磨削量有很大影响,磨削量随粒度 增大而增加,研磨初期用较粗粒度可提高研磨效率。 后再逐级用细颗粒磨料进行研磨。 磨料颗粒度可分为:粒状(15~2300?m)、粉 状(15~150?m)和细粉状(3.5~28?m)三类。

b.磨料浓度 研磨效率(玻璃的磨除量)随着磨
料浓度的增加而提高,但提高到一定程度后,再增加 浓度,对研磨效率的提高并不明显,甚而呈现出降低 的趋势。 47

6 玻璃的冷加工
c.磨料硬度
磨料硬度大,研磨效率就高,碳化硅的硬度为9.3~9.75 (莫氏),其研磨效率比值为2.5~4.5;石英砂的硬度为7, 研磨效率比值为1。但硬度大的磨料造成研磨表面的凹陷深 度较大,常易损伤玻璃表面或刻痕过深,会增加研磨与抛光 时间。

d.磨盘转速
影响玻璃的磨除量,两者几乎成线形关系。磨盘转速快, 将磨料往外甩的就多,离开磨盘中心越远处离心的转速就越 大,玻璃与磨料的摩擦机会就增多,使玻璃的磨削量增加。 但过快,将会适得其反。同时还会对玻璃造成很大的内应力, 导致玻璃破裂。
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6 玻璃的冷加工
f.负载压力 压力负载的增加,磨料接触玻璃表面的磨 削力就增加,研磨效率也随之提高。但过高将 会减少玻璃与磨料的摩擦作用,从而造成研磨 效率降低,甚至影响磨盘的转速。 g. 磨盘材料 硬度大的磨盘材料能提高研磨效率,如以 铸铁材料的研磨效率为1,有色金属则为0.9, 塑料仅为0.2。
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6 玻璃的冷加工
(2)抛光 研磨后玻璃表面总会留下几个微米的凹 陷层,抛光就是除掉凹陷层,使散光和不透明 的玻璃变得光洁、透明。抛光中磨削量很少, 但耗用时间大大超过研磨时间。 抛光材料:氧化铁(红粉)、氧化铈、氧 化铬、氧化钛、氧化钍等。

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6 玻璃的冷加工
影响抛光的因素有: a.抛光材料 不同的抛光材料其抛光能力有很大区别,同一抛 光材料当增加抛光剂用量时,可提高抛光效率,但过 多地增加抛光剂给料量不仅不会提高抛光效率,反而 会导致抛光效率降低和成本增加。 b.温度 抛光效率随玻璃表面温度的升高而增加,而周围 空间温度的变化又影响到玻璃的表面温度,特别是在 气温低、缺少保温措施的情况下,玻璃表面温度较低, 抛光效率就不高。
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6 玻璃的冷加工

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6 玻璃的冷加工
c.抛光盘转速和负载压力
抛光盘转速和负载压力与抛光效率的提高存在 着线性关系,转速和负载压力增大,抛光材料接触玻 璃的机会就增加,玻璃的表面温度就提高,反应加剧, 促使抛光效率提高。反之抛光效率降低。

d.抛光盘材料
一般抛光盘都用毛毡制作,也有用呢绒或尼龙制 作的。粗毛毡或半粗毛毡的抛光效率较高,细毛毡和 尼龙的抛光效率较低。尼龙使用寿命虽较长,但效率 不如毛毡,故当前也有尝试将毛毡与尼龙做成复合材 料使用的,效果颇佳,是今后发展的趋势。
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6 玻璃的冷加工
传统的研磨与抛光大都用于平板玻璃、 器皿玻璃、显像管玻屏或一般无特殊要求的 工业玻璃中。当制品有特殊的冷加工要求时, 例如需将制品加工成柱面、抛物面或双曲面 时,这时就必须对磨盘的加工行进方向、顶 针的压力、磨盘的造型等进行重新设计与计 算,并需制作特殊的夹具方能保证制品质量。

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作 业 1、说明重热对瓶罐成形的意义。 2、简试玻璃瓶罐的小口瓶成型工艺过程。 3、简试生产大口瓶的成型工艺过程。 4、影响研磨的主要因素有哪些?

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The end!Good luck

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