由“溫差”所產(chǎn)生的瓶底缺陷

玻璃委員會技術專家 趙民生 高級工程師

我們在測試玻璃瓶時，常發(fā)現(xiàn)在進行冷熱驟變（ThermalShock）與內壓力（Internal Pressure）測試時有瓶底破裂的現(xiàn)象，（沈陽金銳刀片）人們往往會納悶：瓶底有足夠的厚度（一般均為瓶身的二倍），再看看瓶底也是無毛刺無裂紋，為什么厚厚的瓶底承受不了內壓力會破裂？是瓶底在成形過程中出現(xiàn)了什么差錯？看似平整光滑的瓶底到底潛在著什么隱蔽的缺陷。就此問題淺談本人的看法。

眾所周知，初型模與悶頭二者組成了整個初模的模腔，悶頭是初模的底模。二者組成是一整體的，現(xiàn)代加工的悶頭與初模其配合也可謂是嚴絲合縫。見圖一。

    圖一 初模與悶頭組成初模腔室

問題來自于悶頭與初模上部它們之間的溫度差。

悶頭在第一動作撲氣時悶頭隔著漏斗處在初模的上方，它完全沒有接觸到玻璃液，（沈陽三環(huán)剪刀片）并沒有被加熱且在撲氣的作用下還有冷卻作用，它僅僅只在悶頭第二動作倒氣封底時，才接觸到玻璃液，但時間相對較短，（一般為100°左右），而大部分時間悶頭上升擺出，脫離了制瓶高溫區(qū)，由此它溫度必然較低見圖二左（288℃），而初模則反之受料時間長，從落料開始直到初模開（為200°左右），它一直包裹著玻璃料滴，因此溫度居高（398.1℃），見圖二右：悶頭與初模的溫差達110.1℃。

圖二 悶頭與初模內腔的溫度

試想：一團溫度高達1100℃的料滴，它猛然接觸到冷的悶頭，料滴表面溫度必然驟降形成硬皮料。（金銳剪刀片）此料與初模出來的料必產(chǎn)生了溫度差，二者的玻璃液在重熱和正吹氣作用下并沒有完全熔在一起（Baffle Match does not Fuse together），必會產(chǎn)生間隙，肉眼觀察即為瓶底的悶頭印。當然以上圖二的溫差僅是一個例子，此溫差與制瓶機機速、品種和初模冷卻等均有關聯(lián)。

二者料胚熔化就像和面一樣，要將二塊不同水分的面團揉合并形成一塊新面團，顯然是十分困難的，二者之間的面團必會有間隙。又如二條河流由于含沙量或比重等不同，在匯合處呈現(xiàn)出一條明顯的分界線，所謂涇渭分明，見圖三。

  圖三 有溫差料胚二者不能充分熔合，涇渭分明

這就是悶頭與初模 “溫差”所帶來的瓶底隱患。

圖四 悶頭印破裂并延伸

由此聯(lián)想到玻璃廠流傳的一小故事：說一制瓶車間臨車道的一玻璃窗玻璃破碎，（供料機剪刀片）冬季的冷風吹進車間，正巧直吹到制瓶機的某組的悶頭擺出的位置處，該悶頭被吹“冷”，結果在冷端檢驗時發(fā)現(xiàn)不少瓶底爆裂的玻璃瓶，幾經(jīng)分析查找最后其原因是：該機組悶頭與初模產(chǎn)生了較大的溫差所致。暫不評價此故事的真?zhèn)?，單從制瓶角度來看，悶頭溫度下降確是增加了它與初模的溫度差。

如果二者溫差過大，它會產(chǎn)生應力（InternalStress），部分玻璃瓶廠有過此類瓶的經(jīng)歷，它竟會在退火窯內爆裂。

客觀地說由于吹&吹法成形工藝的特殊性，悶頭與初模二者的溫差是不可避免的，問題是我們如何看出它的存在以及多大的溫差是能夠接受的。對于受震動、有內壓要求、有高溫清洗以及巴氏高溫消毒的玻璃瓶更要注意。

1. 用溫度測量儀器測出悶頭與初模的溫度，并且記錄下長期測量分析后，（沈陽剪刀片）技術人員應對某一品種制定出二者溫差能接受的最大值，參考圖二所示。

2.肉眼觀察玻璃瓶瓶底的分布情況，一般由于溫差的存在它在瓶底有一深深的悶頭印（Deep Baffle Mark），對已爆裂的瓶底要進行綜合分析。

3.檢查悶頭擺出的位置處是否有冷風吹等問題。

根據(jù)觀察檢查的情況可改進：

1.加強與延長在成模中的重熱時間和效果，它可減少溫差并淡化悶頭印，

2.打保溫孔：其方法是在悶頭處鉆一圈保溫孔（Heat Pocket）。使悶頭的溫度有所提高。從而可以降低玻璃液的粘度值，增加玻璃液的流動性，在重熱與正吹氣倒氣的作用下，使悶頭處的玻璃液與初模相二者熔合減少悶頭印。鉆保溫孔示意圖如圖五。

圖五 鉆保溫孔示意圖

此保溫孔鉆的深度要根據(jù)悶頭的形狀而定，其孔距悶頭的內腔一般在十毫米左右?？滓獓鴲烆^鉆一圈。孔徑一般掌握在4~6毫米左右，再在此孔上擴鉆直徑大于它的平臺階，蓋上一小鐵堵頭，用電焊將其焊封，形成一個一個的保溫空穴，利用空穴中的不流動的空氣，起到隔熱保溫的作用。

3.悶頭選用銅質合金材料，它散熱快吸熱也快（但成本高）。

4.在一些特殊的情況可適當加熱，如在機速慢制造特別的玻璃瓶可以在悶頭擺出的位置處，放置一煤氣小管燃燒后對悶頭進行加熱。

其中的1，2條基本無投資成本的，特別是第2條成本低效果較好，對其他制瓶工藝影響也小，玻璃瓶工廠如需值得一試。

以上僅是本人在實踐工作中的體會，不妥之處望指正。