冷卻拱是玻璃退火爐中的冷卻裝置，形狀為拱形。玻璃退火爐主要用於玻璃瓶罐、玻璃杯具等日用玻璃及燈飾玻璃的一次退火。
基本介紹
- 中文名：冷卻拱
- 外文名：cooling arch
- 一級學科：工程技術
- 二級學科：陶瓷材料學
- 套用：玻璃製造
- 定義：玻璃退火爐中的冷卻裝置
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定義
冷卻拱是玻璃退火爐中的冷卻裝置，形狀為拱形。
玻璃退火爐
玻璃是不良導熱體，在成形和熱加工過程中，由於溫度劇烈變化，使玻璃製品受熱不均勻，產生了永久熱應力。這種熱應力會造成玻璃製品的機械強度和熱穩定性降低，而使玻璃製品在加工、冷卻或使用過程中出現自行破裂。玻璃製品退火的目的，就是最大限度地消除或減弱製品中永久熱應力和光學不均勻性以及穩定玻璃的內部結構。退火時將玻璃製品加熱或再熱成形後保持到退火溫度一段時間，使原有應力得到鬆弛和消除，然後緩慢地冷卻到應變點溫度以下，玻璃完全進入剛性體狀態以後，內外層溫度差只產生暫時應力，溫差消失，暫時應力也消失。玻璃的退火過程是在退火爐中完成，退火質量的好壞關鍵在於退火爐的結構是否合理。
作用
將具有一定厚度而沒有應力的玻璃加熱至應變點溫度以下某一溫度，經保溫均熱後，消除了玻璃中的溫度梯度，此時沒有熱應力。在玻璃冷卻過程，玻璃中了產生暫時應力。這是因為，在玻璃雙面均勻自然冷卻時，玻璃表面層的溫度快速下降，由於導熱性能差，玻璃內層冷卻相對緩慢，因此在玻璃內外層出現了溫度梯度，溫度場沿厚度方向上呈拋物線型分布。冷卻過程中，玻璃外層溫度大幅度降低，產生的收縮幅度也較大，而內層收縮幅度較小，就會阻礙外層的收縮過程，致使外層處於拉伸狀態，所以產生了張應力。相反地，內層由於受到外層壓縮作用影響而處於壓縮狀態，從而產生了壓應力。此時沿厚度方向上，玻璃的應力變化是從表面層的張應力連續變化為內層的壓應力。其中某一層會出現應力為零，這一層就稱為中性層。熱應力的大小與溫度梯度成正比例關係，熱應力的分布與溫度梯度相似，也成拋物線型。
玻璃繼續冷卻，當表面層溫度將要接近外界環境溫度時，表面層的溫度基本不變，體積也幾乎不再收縮，但由於內層溫度仍然很高，內層溫度將繼續降低並且內層體積也會收縮。此時，外層就要受內層的壓縮作用而產生壓應力，而內層則受到外層的阻礙作用，產生了張應力。此時內外層產生的應力，恰好相反於冷卻初期玻璃中所產生的應力，因此，玻璃中的應力減少，當玻璃內層溫度也達到外界環境溫度時，玻璃中的溫度梯度就會完全消失，也不再存在應力。
