Механическая обработка поверхности стекла

       Листовое стекло прокатанное или тянутое имеет поверхностные дефекты. Их устраняют механической обработкой поверхности – шлифовкой и полировкой. В результате обработки получают стекло с ровной, гладкой (зеркальной) поверхностью.

       Шлифовка стекла имеет целью:

– обеспечить правильную геометрическую форму изделия и придать ему точные размеры;

– подготовить структуру шлифованной поверхности для последующей обработки – полировки.

       Стекло шлифуют с помощью какого-либо порошкообразного материала, вводимого между движущимися относительно друг друга поверхностями обрабатываемого стекла и плоского металлического диска, называемого шлифовальником.

       Первую стадию шлифовки называют обдиркой или грубой шлифовкой, на этой стадии используются крупнозернистые абразивные порошки. На второй стадии шлифовки, которую называют дистировкой или тонкой шлифовкой применяют последовательно все более и более мелкие фракции абразива.

       При шлифовке стекла происходит два параллельно совпадающих по времени, но не по месту процесса: при первом, являющимся подготовительным, разрушается на некоторую глубину поверхность стекла, образуя систему трещин; при втором, являющимся производительным, из верхнего горизонта трещиноватого слоя извлекаются осколки, отделенные от основной массы стекла. При шлифовке все более и более мелкими фракциями абразива структура поверхности стекла подготовляется к следующей стадии процесса – полировке.

       Полировка стекла. Имеет целью окончательно сгладить микронеровности шлифованного стекла для придания его поверхности прозрачности и блеска.

       Стекло полируют на тех же станках, что и шлифуют, только обрабатывающий инструмент – полировальщик. Имеющий мягкую рабочую поверхность – войлочную суконную, а абразив – тонкодисперсный порошок с специфическими свойствами.

       Механизм процесса полировки следующий: на поверхности всякого искусственного или природного силиката происходит процесс гидролиза, продукты которого образуют тончайшую поверхностную пленку, защищающую силикат от дальнейшего разрушения. По составу эта пленка представляет кремневую кислоту. Толщина этой пленки колеблется от 1 до 10 нм, защитная пленка имеет большую адсорбционную способность и значительную механическую прочность.

       Мягкий полировальщик, с закрепившимися на нем зернами полировального порошка снимает при своем движении защитную пленку с вершин бугорков шлифованной поверхности стекла. После этого на обнажившихся участках сразу образуется пленка, которая опять снимается полировальником. Это происходит до тех пор, пока все микронеровности не будут удалены и поверхность стекла не приобретет блеска, свойственного полированному стеклу.

       Абразив – с латинского скоблить. Абразивные материалы – материалы, снимающие с поверхности обрабатываемого тела тонкий слой. В качестве абразивных материалов используют твердые хрупкие вещества и порошки природного или искусственного происхождения по твердости превосходящие обрабатываемый материал.

       Природные абразивные материалы: кварцевый песок, алмаз, корунд, гранат и др.

       Искусственными материалами являются электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, оксид железа, оксид церия и др.

       Электрокорунд – кристаллический глинозем, получаемый в дуговой электрической печи плавкой смеси боксита с углем. В результате плавки оксиды железа и кремния, содержащиеся в боксите, восстанавливаются до металла, а глинозем кристаллизуется в корунд. Плотность электрокорунда в зависимости от содержания глинозема и примесей (TiO₂, Fe₂O₃, SiO₂) колеблется от 3,2 до 4 г/см³, твердость электрокорунда 9–9,2, микротвердость 200–2600 кГ/мм².

       Карбид кремния (SiC) – получают нагреванием смеси кварцевого песка с коксом в электрической печи, при температуре не ниже 2000^оС. Плотность от 3,1 до 3,4. Твердость 9,5–9,75, микротвердость 2900–3340 кГ/мм².  

       Карбид бора (B₄C₃) – получают в электрической печи из борного ангидрида и малозольного кокса при температуре 2500^оС. Плотность 2,5. Твердость больше чем SiC, микротвердость 4800–4900 кГ/мм².

       Полирующие абразивные материалы. Крокус – оксид железа в кристаллической форме в виде α–модификации (гематит Fe₂O₃). Основная масса крокуса состоит из частиц размером от 0,1 до 1,5 мкм, плотность 5,2. Полирующая способность крокуса зависит от температуры и равномерности обжига исходного материала. В качестве сырья используют: железный купорос Fe₂O₃∙7H₂O, гидроксид железа Fe(OH)₃, пыль колчеданных огарков FeS₂. Способы получения: обжиговый, содовый и из пыли колчеданных огарков.

       Полирит – смесь редкоземельных оксидов с преимущественным содержанием оксида церия. Плотность 5,8–6.2. Изготавливают из отходов химического производства – смеси гидроксидов редкоземельных металлов с примесью карбонатов кальция, бария, оксидов железа, кремния, содержащих не менее 60 % редкоземельных оксидов, в том числе не менее 40 % оксида церия. Полирит в 1,5–2 раза производительнее крокуса.

       Классификация абразивных материалов по крупности: дробленные абразивные материалы по зернистости разделяют на три группы:

– шлифзерно – крупнее 150 мкм,

– шлифпорошки – крупнее 28 мкм (до 150 мкм),

– микропорошки от 28 мкм и мельче.