EL VIDRIO
YESICA ESTEFANI MONICA ANYELA DIAZ VELOZA
Profesor:
UNIVERSIDAD COOPERATIVA COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULT FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL MATERIALES MATERIALES EN INGENI ERIA BOGOTA – COLOMBIA 201
RESUMEN
Aunque no se tiene una fecha exacta que nos indique cuando se inventó el vidrio, se coincide en que fue miles de años antes de cristo, a lo largo de este tiem tiempo po,, se han han desc descub ubie iert rto o dife diferrente entess ma mane nera rass de trab trabaj ajar ar el vidr vidrio io,, obteniendo así en cada proceso un producto diferente, los vidrios forman un grupo familiar de cerámicas. La noblea del vidrio reside en un conjunto de cualidades que son la transparencia óptica, la resistencia, el aislamiento ! la facilidad con que puede fabricarse. "l vidrio es un producto amorío de fusión, di#ere ampliamente de composición. "s una mecla compleja de silicatos$ un silicato alcalino ! el silicato de una o más bases %calcio o plomo&. "sto en lo que se re#ere a la ma!or parte de los vidrios comerciales$ mientras que en vidrios especiales se han reemplaado los álcalis por boratos, fosfatos ! aluminatos ! el plom plomo o ! ca calc lcio io por por otr otros me meta tale les' s' bari bario, o, ma magn gnes esio io,, cinc cinc,, etc. etc. (ara ara aplica aplicacio ciones nes t)cnic t)cnicas as se emplea emplean n cas casii exclu exclusiv sivam ament ente e los silic silicato atoss dobles dobles alcalino*cálcicos ! alcalino*pl+mbicos$ que al solidi#carse son transparentes ! límpidos' ! dentro de estos vidrios el más usado es el calcico*sodico. La raón de que la ma!or parte del vidrio sea de soda ! cal, es por el bajo valor de la materia prima, "l vidrio es un material que puede ser reutiliado.
14.2.1 PROCESOS PARA DAR FORMA EN EL TRABAJO DE VIDRIO
Las categorías principales de productos de vidrio se identi#can como vidrio de ventanas, contenedores, contenedores, focos, vidrio para laboratorios, laboratorios, #bras de vidrio ! vidrio óptico. A pesar de la variedad de esta lista, los procesos de conformación para fabricar estos productos se agrupan sólo en tres categorías' & procesos discretos' "n estos se inclu!e$ botellas, focos ! otros productos individuales. -& procesos procesos continuos' para fabricar vidrio plano %hojas ! placas de vidrio para ventanas& ! tubería %para artículos de laboratorio ! lámparas uorescentes&. /& procesos para la producción de #bras para aislantes, materiales compuestos de #bra de vidrio ! #bra óptica. FORMADO DE PIEZAS DE VIDRIO
Los m)todos artesanales a+n se emplean para fabricar cantidades pequeñas de artículos de vidrio de mucho valor. La ma!oría de procesos son tecnologías mu! mecaniadas para producir cantidades grandes de pieas discretas tales como frascos, botellas ! focos. FUNDICIÓN' 0i el vidrio fundido tiene uide su#ciente, puede verterse en un molde. 1on este m)todo se fabrican objetos relativamente macios, tales como lentes ! espejos astronómicos. "stas pieas deben enfriarse mu! despacio para evitar tensiones internas ! un posible agrietamiento debido a los gradientes de temperatura que se induciría en el vidrio si no se hiciera así. 2espu)s de enfriarse ! solidi#carse, la piea debe terminarse por medio de bruñir ! pulir. La fundición no se usa en el trabajo del vidrio, excepto para estas clases especi especiale aless de trabaj trabajos. os. "l enfria enfriami mient ento o ! agriet agrietami amient ento o no son son los +nicos +nicos problemas, sino que tambi)n el vidrio fundido es relativamente viscoso a las temper temperatu aturas ras norma normales les de trabaj trabajo, o, ! no u!e u!e tan bien bien como como los me metal tales es fundidos o los termoplásticos calientes a trav)s de ori#cios pequeños o en secciones delgadas. Los lentes pequeños se hacen generalmente por medio de prensado, como se acaba de estudiar. 3olde de la prensa 4roo 5asija "ntra air aire 1a 1abe bea a de sopl soplad ado o 3old 3olde e de sopl soplad ado o Líne Línea a de sepa separa raci ción ón %mol %molde de desliante&. CENTRIFUGADO: "l centrifugado del vidrio es similar a la fundición centrífuga de los metales, ! tambi)n se conoce con ese nombre nombre en el contexto del trabajo
del vidrio. 0e usa para producir componentes en forma de embudo tales como las secciones posteriores de los tubos de ra!os catódicos para televisiones ! monitores de computadora. 0e coloca un troo de vidrio fundido en un molde cóni có nico co hech hecho o de ac acer ero o. 0e hace hace gira girarr el mold molde e de modo modo que la fuer fuera a cent ce ntrí rífu fuga ga haga haga que que el vidr vidrio io u!a u!a haci hacia a arri arriba ba ! se dist distri ribu bu!a !a sobr sobre e la super#cie del molde. 2espu)s se ensambla la placa frontal %es decir, la pantalla frontal& con el embudo por medio del empleo de un vidrio sellador de punto de fusión bajo. (rensado 6ste es un proceso mu! utiliado para la producción en masa de pieas de vidrio tales como trastos, moldes de pastelería, lentes de lámpar lámparas, as, pantal pantallas las de tubos tubos de televi televisió sión n ! artícu artículos los simila similare ress que que son son relativamente planos. PRENSADO
6ste es un proceso mu! utiliado para la producción en masa de pieas de vidrio tales como trastos, moldes de pastelería, lentes de lámparas, pantallas de tubos de televisión ! artículos similares que son relativamente planos. "n esta esta sec secuen uencia cia de produ producc cción ión,, las canti cantidad dades es grand grandes es de la ma ma!or !oría ía de productos prensados justi#can un nivel alto de automatiación. (rensado de una piea plana de vidrio' & se pone en el molde un troo procedente del horno, -& un )mbolo presiona para darle forma ! /& se retira el )mbolo ! el producto terminado se extrae. Los símbolos v ! f signi#can el signi#can el movimiento %v 7 velocidad& ! la fuera aplicada, respectivamente. SOPLADO
5arias secuencias de formado inclu!en una o más etapas de soplado. "n lugar de ser una oper peración ión manua anual, l, el sopl soplad ado o se ejec ejecut uta a en equ equipo ipo mu! automatiado. Las dos secuencias aquí descritas son para los m)todos de prensar ! soplar, ! de soplar ! soplar. 1omo el nombre lo indica, el m)todo de prensar ! soplar es una operación de prensado seguida de otra de soplado. "l proceso se adapta a la producción de contenedores de boca ancha. "n la operación de soplado se emplea un molde desliante para la etapa de retiro. retiro. "l m)todo de soplar ! soplar se utilia para producir botellas de boca estrecha. La secu secuen enci cia a es simi simila larr a la prec preced eden ente te,, exce except pto o que que se usan usan dos dos %o má más& s& operaciones de soplado en ve de sólo prensar ! soplar. 8a! variantes de este proceso, lo que depende de la forma del producto. "n ocasiones se requiere volver a calentar entre las etapas de soplado. A veces se emplean moldes duplicados ! triplicados junto con sus respectivos alimentadores alimentadores de troos para incrementar las tasas de producción. Los m)todos de prensar ! soplar, ! de soplar ! soplar se usan para fabricar frascos, botellas para bebidas, focos, recip recipien ientes tes ! otros otros produ producto ctoss con forma formass pareci parecidas das.. 9undici undición ón 0i el vidri vidrio o fundido tiene uide su#ciente, puede verterse en un molde. 1on este m)todo se fabric fabrican an objeto objetoss relat relativa ivamen mente te macio macios, s, tales tales como como lentes lentes ! es espej pejos os astronómicos. astronómicos. "stas pieas deben enfriarse mu! despacio para evitar tensiones internas ! un posible agrietamiento debido a los gradientes de temperatura que se induciría en el vidrio si no se hiciera así. 2espu)s de enfriarse ! solidi#carse, la piea debe terminarse por medio de bruñir ! pulir. La fundición no se usa en el trabajo del vidrio, excepto para estas clases especiales de
trabajos. "l enfriamiento ! agrietamiento no son los +nicos problemas, sino que tambi)n el vidrio fundido es relativamente viscoso a las temperaturas normales de trabajo, ! no u!e tan bien como los metales fundidos o los termoplásticos calientes a trav)s de ori#cios pequeños o en secciones delgadas. Los lentes pequeños se hacen generalmente por medio de prensado, como se acaba de estudiar. 3olde de la prensa 4roo 5asija "ntra aire 1abea de soplado 3olde de soplado Línea de separación %molde desliante&. desliante&. 14.2.2 FORMADO DE VIDRIO PLANO Y TUBULAR
Aquí se describen dos m)todos para fabricar vidrio plano ! uno para producir tubos. 0e trata de procesos continuos, con los que se elaboran secciones largas de vidrio plano para ventana o tubos de vidrio, que despu)s se cortan al tamaño ! longitudes apropiados. 0e trata de tecnologías modernas. ESTIRADO DE VIDRIO PLANO
0e han desarrollado varios procesos para realiar el estirado de una placa de vidrio, el más antiguo de ellos, es probablemente el 9ourcault, desarrollado en "uropa "uropa durant durante e la primer primera a guerr guerra a mundi mundial, al, este este proce proceso so utili utilia a un dado dado especial que tiene una rendija estrecha, a trav)s de la cual se estira una lámina continua de vidrio procedente de la masa en fusión, el dado, hecho de barro refractario, recibe el nombre de debiteuse. Los enfriadores localiados arriba del debiteuse solidi#can el vidrio, los rodillos rotatorios jalan el vidrio hacia arriba. :tro proceso de estirado para lámina de vidrio es el proceso proceso 1olburn, la diferencia principal es que la lámina se dobla mediante uno o más rodillos, mientras el vidrio está todavía en condición plástica, así puede enfriarse en una posición horiontal. "n los dos procesos, la lámina continua se corta en tamaños estándar despu)s de que el vidrio ha endurecido lo su#ciente. 0e requi equier eren en nor norma malm lmen ente te proc proces esos os subs subsig igui uien ente tess de ac acab abad ado, o, me medi dian ante te esmerilado ! pulido, para remover las marcas de las herramientas ! obtener super#cies listas ! paralelas. LAMINADO DE VIDRIO PLANO
"l laminado es un proceso alternativo alternativo para producir producir vidrio plano, plano, el vidrio sale del horno en una condición plástica adecuada ! se comprime entre dos rodillos opuestos cu!a separación separación determina determina el espesor de de la lámina. La operación operación de laminado se dispone generalmente para que el vidrio plano entre directamente al horno de recocido. ;gual que en el estirado, la lámina de vidrio laminado debe esmerilarse ! pulirse más tarde para obtener super#cies lisas ! paralelas. PROCESO DE FLOTACION
"ste proceso, creado a #nales de la d)cada de <=>, tiene la ventaja sobre m)todos tales como el rolado, de que con )l se obtienen super#cies más lisas
que no necesitan de un acabado posterior. "n el proceso de otación, el vidrio u!e directamente desde el horno de fundición a la super#cie de un baño de estaño derretido. "l vidrio mu! uido se distribu!e en forma pareja por la super#cie, lo que le da un espesor ! suavidad uniformes. 2espu)s de avanar hacia una región más fría del baño, el vidrio se endurece ! se mueve hacia un horno de templado, despu)s de lo cual se corta al tamaño necesario. ESTIRADO DE TUBOS DE VIDRIO
La tubería de vidrio se manufactura mediante un proceso de estirado conocido como proceso 2anner, "l vidrio fundido u!e alrededor de un mandril hueco rotatorio por el que se sopla aire mientras el vidrio pasa. La temperatura del aire ! su gasto volum)trico, así como la velocidad de paso, determinan el diámetro ! espesor de la pared de la sección transversal tubular. 2urante el endurecimiento, el tubo de vidrio recibe apo!o de una serie de rodillos que se extienden por /> m %>> ft& más allá del mandril. Luego, el tubo continuo se corta a longitudes estándar. Los productos de vidrio tubular inclu!en equipo para laboratorios, lámparas uorescentes ! termómetros. ?.-./ FORMACIÓN DE FIBRAS DE VIDRIO Las #bras de vidrio se utilian en aplicaciones que van desde lana aislante a líneas de comunicación de #bra óptica. Los productos de #bra de vidrio se divid dividen en en dos catego categoría rías' s' & vidri vidrio o #broso #broso'' para para ais aislam lamien ientos tos t)rmi t)rmico co ! ac+stico, ! #ltración de aire, en el que las #bras se encuentran en la condición aleatoria parecida a la de la lana$ ! -& #lamentos continuos, largos, apropiados apropiados para plásticos reforados con #bras, hilos ! telas, ! #bras ópticas. (ara ambas categorías se emplean m)todos de producción distintos$ a continuación se describe describen n los dos m)todos, m)todos, que repres representa entan n cada categoría categoría de product productos, os, respectivamente. ASPERCION CENTRIFUGA
"l vidrio u!e en estado fundido hacia un contenedor rotatorio con muchos ori#cios pequeños alrededor de su periferia. La fuera centrífuga ocasiona que el vidrio pase a trav)s de los agujeros para convertirse en una masa #brosa apropiada para el aislamiento t)rmico ! ac+stico. ESTIRADO DE FILAMENTOS CONTINUOS
1on este proceso, se producen #bras de vidrio continuas de diámetro pequeño %el %el lími límite te infe inferi rior or del del tama tamaño ño es alr alreded ededor or de >.>> >.>>> > pulg pulg,, >.>> >.>>-= -= mm& mm& estirándolas en bandas de vidrio fundido a trav)s de ho!os pequeños en una placa caliente de aleación de platino. La placa tiene varios cientos de agujeros ! cada uno origina una #bra. Las #bras individuales se re+nen en una banda enrollándoseles en un carrete. Antes de enrollar las #bras, se recubren con diversos productos químicos para lubricarlas ! protegerlas. @o son raras las velocidades de estirado con alrededor de => ms %> >>> ftmin& o más.
(B:(;"2A2"0 3"1A@;1A0 (B:(;"2A2"0 9;0;1A0 (B:(;"2A2"0 (B:(;"2A2"0 :(4;1A0 (B:(;"2A2"0 CD;3;1A0 (B:(;"2A2"0 "L"14B;1A0
