瓶罐的成形工藝及設備

1、行列式制瓶機,郭宏偉,內容提要,1行列式制瓶機概述2 行列式制瓶機的特點3行列式制瓶機的結構4行列式制瓶機的一般操作5瓶罐的生產(chǎn)6行列式制瓶機生產(chǎn)瓶罐所產(chǎn)生的缺陷7無合縫線制品的生產(chǎn)8玻璃的冷加工,1行列式制瓶機概述,行列式制瓶機，在國外，稱為I. S.制瓶機。它是生產(chǎn)玻璃瓶罐的自動制瓶機。它的應用極為廣泛。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上生產(chǎn)玻璃瓶罐的成形機中，行列機約占百分之六十，而它所生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量卻占全部玻璃瓶罐的百分之八十以上

2、。 我國于1967年設計出第一臺QD4型行列式制瓶機，已輸出國外。 行列式制瓶機是由數(shù)個完全相同的機組(分部)組成的，每一機組都是一個獨立完整的制瓶機。它的機組數(shù)目有2、4、5、6、8，10不等。近年來制造的行列式制瓶機多為6，8，10組，其它組數(shù)的機型逐漸減少。,2 行列式制瓶機的特點,1.行列式制瓶機裝有導料系統(tǒng)，不另設分料器。2.行列式制瓶機的每一機組是完全獨立的定時控制，可以單獨啟動和停車，不會影響其它機組，便

3、于更換模具和維修機器。3.行列式制瓶機的生產(chǎn)范圍廣，它既可用吹－吹法，又可用壓－吹法成形瓶罐。,分料器,連接在熔爐和供料道之間的工作池。這里從熔爐流出的玻璃液，適合于供料道所期望的溫度。,2 行列式制瓶機的特點,4.行列式制瓶機能夠使成形的瓶罐獲得較好的玻璃分布，尤其是以壓－吹法生產(chǎn)的各種瓶罐，壁厚均勻，可么實現(xiàn)玻璃瓶罐的輕量化。與其他成形機比較有較高的單模生產(chǎn)效率。5.如因玻璃熔窯出料量減少時，行列式制瓶機可以減少運轉的組數(shù)，進行

4、生產(chǎn)。6.行列式制瓶機的主要操作機構不轉動，機器動作平穩(wěn)，操作條件良好。,3行列式制瓶機的結構,QD4型行列機由導料機構、漏斗機構、撲氣機構、頂芯子和沖頭機構、初型模和成型模夾具、口鉗和口鉗翻轉機構、正吹氣機構、鉗瓶機構、模底翻倒機構、定時控制機構、輸瓶機構，以及壓縮空氣及冷卻風系統(tǒng)和供油潤滑系統(tǒng)等組成。,4行列式制瓶機的一般操作,行列式制瓶機成型原理是利用在高溫下玻璃液的粘度與表面張力隨溫度變化這一特性，通過機械作用和壓縮空氣的壓力

5、(有時還有真空作用)，完成 制瓶口 初型 成型 三個步驟，制成玻璃瓶罐。,,,既是機械生產(chǎn)過程，又是熱工過程。玻璃料性需短性料，含CaO高。國外11%，國內9～10%。對小口瓶、大口瓶，瓶口要密封，瓶口很重要。,5瓶罐的生產(chǎn),吹-吹法制小口瓶(1)裝料:料滴經(jīng)接料機構接料勺、流料槽、轉向槽、漏斗至初型模內。 初型模倒立，且上口大，漏斗已落到初型模上，為防

6、止料流入壓吹機構，芯子已插入口模。應調整料滴形狀與初型模內腔形狀相適應，以便料滴順利落到初型模內。,QD6行列式制瓶機生產(chǎn)照片,（2）撲氣：料滴落到初型模后，撲氣頭立即落下，扣到漏斗上進行撲氣。使料滴壓入充滿口模，形成瓶口外表面（螺紋口、王冠口），芯子形成瓶口內表面和倒吹氣氣穴。氣穴應處于瓶口中央且十分對稱，否則瓶壁厚不均。,撲氣應在裝料一完成后立即進行。料滴越大，撲氣時間越長。過短瓶口不足，過長瓶口處過冷，易出現(xiàn)炸口，且初形下部過

7、冷，呈現(xiàn)皺紋或造成瓶中部斷腰嚴重。可采用瓶口抽真空輔助。如QD6A，QS6-14機。,(3)倒吹氣。撲氣完成芯子立即由口模退出，料泡頭部內孔表面重熱（瓶口氣穴重熱）。有利于將料坯倒吹成勻稱的初形，芯子退出給倒吹的壓縮空氣讓出通路。同時撲氣頭迅速離開，漏斗返回原位，接著撲氣頭迅速返回壓在初形模上做初形模底。倒吹氣開始，壓縮空氣由下方壓吹機構通過芯子和套筒間隙吹入氣穴，料坯吹成初形。倒吹氣停止后，初形模打開。,倒吹氣應在撲氣頭封底后盡早進

8、行，可使瓶身皺紋減少。適當延長倒吹氣時間可達較高機速。這是由于成形中玻璃在成型模內散熱量占總散熱量的大半部分，成型模工作時間比初型模要長，形成初型模等待成型模的情況，初型模利用率不高。延長倒吹氣時間，成型模內需散失的熱在初型模內先散失一些，就可提高利用率，提高機速。但有一限度。,(3)  翻轉初型模打開后，初型被口鉗翻轉機構在垂直平面內，由初形模翻轉180°至成型模，由倒立成正立。成型模關閉將初形放在成型模中，口

9、鉗又返回初型模下方，后初型模合攏，芯子上，開始初型模下一周期。,初形翻轉速度不良會直接造成玻璃在初型中分布不對稱。速度過慢，在前90°翻轉中初形因重力作用變形太大；速度過快，玻璃料涌向初形底部，且因離心力作用偏向一側。這樣的初形使成形后的瓶子偏底，厚底，瓶壁厚不均。,(4)  重熱與延伸指倒吹氣、制初形后至正吹氣開始之前的時間間隔。玻璃導熱性能遠低于金屬，初型模與玻璃接觸后，造成表面層與內部溫差，倒吹后整個初形除

10、瓶口與口模接觸（正吹前也有重熱）其余部分僅與空氣接觸，由于空氣靠輻射和對流導熱，初形的散熱大大低于在模具中的散熱。內層較高溫度處的熱量使玻璃表層溫度又重新升高。該現(xiàn)象稱為重熱。,實際檢測得知，表層1mm以外有重熱，以內則無。重熱有助于玻璃在成型模中的均勻分布，消除表面皺紋。（翻轉過程中，初型模一側會造成初形下沉，成型模一側會造成初形伸長、變長）。在成型模內由于重熱及重力作用，初形會延伸，因而設計初型模腔時應考慮初形的延伸量。,(5)

11、  正吹氣及初冷初形重熱后，正吹氣頭立即落下扣到成型模上進行正吹氣成形。有些行列機由模底抽真空完成，或抽真空輔助與正吹氣共同完成。成形過程中玻璃與成型模接觸而散失較多的熱量，因而成型模的冷卻風足夠有利于機速提高。,正吹氣壓力應與瓶子重量與形狀相適應。成形大瓶子時，正吹氣壓力應小些。由于大瓶子需要與成型模足夠長的熱交換時間。過分冷卻易造成炸瓶。正吹氣時間是整個制瓶周期內各步驟中最長的，這是為瓶罐成形后能固形。正吹氣頭上還可

12、裝內冷卻管，使瓶子成形中形成的熱氣流可以吹去，帶走熱量有利于機速提高。,(6)  鉗瓶瓶罐固形后，成型模打開，鉗移器驅動鉗瓶夾具鉗瓶，將瓶子移至冷卻風板上冷卻。 (7)  瓶罐再冷與撥瓶瓶罐在冷卻風板上再冷卻，進一步硬化后，由撥瓶機構撥至輸瓶機構輸送。,行列機大口瓶壓-吹成形(1)裝料裝料前沖頭插入口模內處于“裝料位置”，以保證在壓制前料液不進入口模，并使料滴頂部保持在封底線以下。,(2)沖壓裝料后

13、，漏斗立即復位，撲氣頭（悶頭）做封底迅速落至初型模上，沖頭隨即開始壓制沖程，玻璃把口模，沖頭、初型模形成的空間形狀充滿，當沖頭處于壓滿位置（比壓制位置低一點）時，沖頭壓制沖程完成，初形與瓶口形成。沖壓應盡早進行，且壓制用空氣壓力也盡可能小些，以避免瓶口冷裂。,(3) “初形”吹脹沖頭完成，沖頭降至翻轉位置，此時再用壓縮空氣將壓制的初形吹脹一下，以防止初形的塌陷變形，這在撲氣頭移開，成型模打開時進行。以后的步驟與吹-吹法相同。(4

14、)翻轉(5)重熱延伸(6)正吹氣(7)初冷，撥瓶。,6行列式制瓶機生產(chǎn)瓶罐所產(chǎn)生的缺陷(1)分類 瓶罐缺陷類型繁雜，其出現(xiàn)的頻率與所用檢驗設備及其運行情況有較大關系，但各種缺陷還是有一個大致比例。,缺陷分類方法： A、按產(chǎn)生缺陷的工序分： ①玻璃缺陷：結石、條紋、氣泡、析晶及應力缺陷 ②成型缺陷 ③退火缺陷 ④運輸包裝缺陷?？蓺w口管理，便于及時采取糾正措施，但就某一特定缺陷究竟是哪一工

15、序造成，則需費時間和精力研究才能確定。,B、按缺陷對瓶罐使用的影響分類,C、按缺陷的特點分類 ①集中缺陷：結石、氣泡、節(jié)瘤、玻璃顆粒等。 ②尺寸缺陷：尺寸形狀、厚度缺陷。 ③畸變缺陷：厚度分布、光學性質、表面輪廓。 ④表面缺陷：裂紋、皺紋、劃痕等。 ⑤物理缺陷：內應力、熱穩(wěn)定性、耐壓強度等。與自動檢驗設備直接相連。,分析各類缺陷比例：玻璃缺陷 4%成型缺陷

16、 74%（其中瓶口24%，瓶頸、肩11%，瓶身28%，瓶底11%）尺寸公差缺陷 8%退火包裝缺陷 14%可見成形中缺陷是大量的。,(2)成形缺陷 五大類 ①玻璃分布缺陷。瓶子外廓形狀準確，但各部位厚度不均勻、不適當。某部位該充滿而未充滿的，或稱瓶口不足，薄厚不恰當； ②變形缺陷；瓶厚分布雖勻，但瓶子成形后發(fā)生塌陷、彎曲、鼓凸、凹陷等形變，或因模具配合不當，使左右半

17、模錯位造成畸變。,③ 裂紋：細小裂紋小，但可用肉眼觀察到；大裂紋甚至已張開裂口；還有一種在成形初期裂開，重熱后又重熔合，稱“干裂”或裂痕。 ④ 合縫線粗，毛刺，飛翅；合縫線超過一定限度。嚴重時形成飛翅毛刺。飛翅是沿?？p流出的玻璃薄片，毛刺發(fā)生在橫豎合縫線交界處的尖刺。⑤表面缺陷。外表面波紋、皺紋以及鐵銹、油污粘污，瓶內表面粘連玻璃絲、渣等。,(3)成形缺陷一般原因 ①料溫原因：過高過低或不穩(wěn)不均勻，料道對

18、料溫調節(jié)不好，料溫波動或同一料滴上各點溫度差異過大都導致缺陷。 ② 模具：材質不良，設計不當。 ③機械：本身結構精度、安裝和維修質量。操作的影響。還與玻璃特性、料溫、冷卻風溫度、風量、風壓等有關。,由IS機、林取機、S-10等成形機制瓶，其壁厚一般為2～3mm以上，且壁厚不均，瓶身上有合縫線。如容器突然裝開水，內外層玻璃溫差過大，會爆裂。用于裝灌溫度不十分高的液體，如酒、果汁等。盛放高溫液體的玻璃容器，如熱水瓶、燒杯

19、、燒瓶等及燈泡泡殼，要求壁厚要?。ň∮?mm）,且壁厚均勻，不允許有模縫線，制品表面光滑。在IS機、林取機、S-10很難得到。,7無合縫線制品的生產(chǎn),7.1  M830工藝結構與SJ694不一樣，初形像帶式吹泡機。機械有16、18、24組吹頭。從日本NEG、TOSHIBA公司引進。上海、天津、重慶引進H18型（做冷水杯），沈陽燈泡廠引進H24型（吹制泡殼）?，F(xiàn)國內可制造H18、 H24型。,其工藝流程由圖可

20、知： ①料滴被剪下后，經(jīng)過導料槽，料滴的軸線轉過90°，這樣料滴兩端的剪刀疤在壓頭的兩側。 ②料滴被擋臂擋在壓頭上后，壓頭向上移動，直至與吸頭共同壓制成一個餅狀的玻璃塊。 ③ 此時吸頭抽真空，玻璃料餅由吸頭吸住。吸頭轉過一定角度，然后將料餅放在工作臺上。,④料餅由于自重中部自然下凹形成氣穴，一段時間后吹頭落下，料餅的外圈被壓在吹頭和工作臺之間，此時吹頭吹小氣，料餅被吹成小泡，同時工作臺和吹頭一

21、起繞其軸線旋轉。⑤ 小料泡被第一次吹氣后變大，并依自重而延伸。實際上此段時間料泡在半開的成型模中進行著重熱。,⑥當料泡的粗細、長短與成型模相差不多時，成型模（敷模）關閉，（此時料泡還在不停轉動）。當?shù)诙未甸L氣時，則吹制成形。⑦成形后，成型模打開，口環(huán)仍繼續(xù)轉動，以使制品冷卻均勻，當其停止轉動時，盤形刀楔進口環(huán)與料帽之間，使料帽與制品分離。制品被擋塊擋到斜槽中至傳送系統(tǒng)。而料帽被撥至廢料池中。,有相當數(shù)量的玻璃制品須經(jīng)冷加工降低其表

22、面粗糙度，提高透明度和制品強度才有使用價值。 在冷加工中可磨削掉制品部分缺陷，提高制品外觀質量。裝飾品提高其藝術效果。 玻璃冷加工通過研磨和拋光工藝過程進行。,8玻璃的冷加工,（1）研磨作用 改變受磨部分制品的外形，將粗糙不平或成形時余留的不需要部分磨去。 粗顆粒磨料→中顆粒磨料→細顆粒磨料，磨至表面成細致均勻的毛面玻璃。 粗顆粒磨料帶有棱角，它對玻璃表面有較大的作用力，可增加對表

23、面的磨削量，將表面各種凹凸和裂紋磨削到一定的平整度。得到的表面均是一毛面，對光線不透射，有利于拋光。,影響研磨的主要因素:a.磨料粒度 對研磨質量與磨削量有很大影響，磨削量隨粒度增大而增加，研磨初期用較粗粒度可提高研磨效率。后再逐級用細顆粒磨料進行研磨。磨料顆粒度可分為：粒狀（15～2300?m）、粉狀（15～150?m）和細粉狀（3.5～28?m）三類。,b.磨料濃度 研磨效率（玻璃的磨除量）隨著磨料濃度的增加而提高，但提高到

24、一定程度后，再增加濃度，對研磨效率的提高并不明顯，甚而呈現(xiàn)出降低的趨勢。,c.磨料硬度 磨料硬度大，研磨效率就高，碳化硅的硬度為9.3～9.75（莫氏），其研磨效率比值為2.5～4.5；石英砂的硬度為7，研磨效率比值為1。但硬度大的磨料造成研磨表面的凹陷深度較大，常易損傷玻璃表面或刻痕過深，會增加研磨與拋光時間。,d.磨盤轉速 影響玻璃的磨除量，兩者幾乎成線形關系。磨盤轉速快，將磨料往外甩的就多，離開磨盤中心越遠處離心的轉速就越大，

25、玻璃與磨料的摩擦機會就增多，使玻璃的磨削量增加。但過快，將會適得其反。同時還會對玻璃造成很大的內應力，導致玻璃破裂。,f.負載壓力 壓力負載的增加，磨料接觸玻璃表面的磨削力就增加，研磨效率也隨之提高。但過高將會減少玻璃與磨料的摩擦作用，從而造成研磨效率降低，甚至影響磨盤的轉速。g. 磨盤材料 硬度大的磨盤材料能提高研磨效率，如以鑄鐵材料的研磨效率為1，有色金屬則為0.9，塑料僅為0.2。,（2）拋光 研磨后玻璃表面總會留下幾個微

26、米的凹陷層，拋光就是除掉凹陷層，使散光和不透明的玻璃變得光潔、透明。拋光中磨削量很少，但耗用時間大大超過研磨時間。拋光材料:氧化鐵（紅粉）、氧化鈰、氧化鉻、氧化鈦、氧化釷等。,影響拋光的因素有：a.拋光材料 不同的拋光材料其拋光能力有很大區(qū)別，同一拋光材料當增加拋光劑用量時，可提高拋光效率，但過多地增加拋光劑給料量不僅不會提高拋光效率，反而會導致拋光效率降低和成本增加。,b.溫度 拋光效率隨玻璃表面溫度的升高而增加，而周圍空間溫

27、度的變化又影響到玻璃的表面溫度，特別是在氣溫低、缺少保溫措施的情況下，玻璃表面溫度較低，拋光效率就不高。,c.拋光盤轉速和負載壓力 拋光盤轉速和負載壓力與拋光效率的提高存在著線性關系，轉速和負載壓力增大，拋光材料接觸玻璃的機會就增加，玻璃的表面溫度就提高，反應加劇，促使拋光效率提高。反之拋光效率降低。,d.拋光盤材料 一般拋光盤都用毛氈制作，也有用呢絨或尼龍制作的。粗毛氈或半粗毛氈的拋光效率較高，細毛氈和尼龍的拋光效率較低。尼龍使用

28、壽命雖較長，但效率不如毛氈，故當前也有嘗試將毛氈與尼龍做成復合材料使用的，效果頗佳，是今后發(fā)展的趨勢。,傳統(tǒng)的研磨與拋光大都用于平板玻璃、器皿玻璃、顯像管玻屏或一般無特殊要求的工業(yè)玻璃中。當制品有特殊的冷加工要求時，例如需將制品加工成柱面、拋物面或雙曲面時，這時就必須對磨盤的加工行進方向、頂針的壓力、磨盤的造型等進行重新設計與計算，并需制作特殊的夾具方能保證制品質量。,作業(yè) 1、說明重熱對瓶罐成形的意義。 2、簡試玻璃瓶罐的小口瓶成