Николай Качалов - Стекло

Все, что мы говорили до сих пор о технологическом процессе стекольного производства, относилось главным образом к его первой половине, связанной с изготовлением самого материала — стекла. Однако в любом производстве, в любой отрасли промышленности конечным продуктом является вещь, а назначение вещи, как правило, определяет ее форму. В соответствии с этим технологическая схема каждого производства заканчивается операциями, придающими изделию нужную форму.

Мы подошли лишь к преддверию этих процессов и остановились на том месте, когда расплавленная стекломасса путем постепенного охлаждения доводится до вязкости, наиболее подходящей к выбранному методу формования.

В последнем разделе книги мы подробно расскажем о современных способах производства наиболее распространенных типов стеклоизделий, рассмотрим основные виды машинных способов формования. Здесь же мы ограничимся немногими словами о формовании с единственным намерением показать, что стекло — очень удобный для формования материал. Напомним, что расплавленная стекломасса, которой можно придать по желанию любую степень вязкости, очень податлива к применению самых разнообразных методов формования. В каждом отдельном случае, для каждого изделия можно подобрать тот метод, который окажется технически и экономически наиболее выгодным. Кажется, не существует такого способа придания формы изделию в какой-либо отрасли промышленности, который не применялся бы в стекольном производстве.

Стекло отливают и штампуют — как металл, пользуясь такими же формами, штампами, приспособлениями и станками. Стекло прокатывают на столах и между вальцами — как при производстве стальных листов. Стекло прессуют — как глину или пластмассу. Но, кроме этих приемов формования, обычно применяющихся и в других отраслях промышленности, в стекольном производстве особенно широко попользуются методы, не применимые ни к какому другому материалу; и вот именно эти методы, присущие только стекольному производству, особенно выгодны. Они и обеспечивают стекольным изделиям их пресловутую дешевизну и широкую доступность. Только благодаря этим способам придавать — просто, скоро и дешево — стекольным изделиям необходимую форму мы имеем дневной свет в наших жилищах и широко пользуемся в нашем быту самой гигиеничной, самой красивой и самой дешевой посудой.

К специфическим методам формования стеклянных изделий относятся метод «вытягивания» и метод «выдувания». Первый из них изобретен сравнительно недавно, он предельно прост и блестяще решает вопрос изготовления стеклянных листов. Второй известен давно, ему две тысячи лет. Этот метод необыкновенно остроумно приводит к решению проблемы изготовления сосуда и сейчас в модернизированном виде, как один из наиболее успешно механизированных методов, применяется для изготовления полых стеклянных изделий во всем бесконечном разнообразии их форм, величин и назначений.

При помощи методов горячего формования изготовляется подавляющая часть стекольной продукции. Эти методы основаны на использовании пластичности расплавленной стекломассы. Но бывает, что окончательную форму стеклянному изделию придают, когда оно уже совершенно остынет и приобретет механические свойства твердого тела. В таком состоянии стекло можно также подвергать самым разнообразным способам механической обработки.

Стекло можно пилить так же легко, как деревянную доску, при помощи дисковых пил, в кромку которых зачеканивают алмазный или какой-нибудь другой особо твердый порошок. Стекло можно сверлить обыкновенными стальными сверлами, применяя специальную смачивающую жидкость. Стекло можно колоть на куски при помощи простого инструмента, напоминающего обыкновенный колун, но действующего не ударом, а постепенно нарастающим давлением. Стекло можно обрабатывать на токарном станке резцами из особо твердой стали, снимая стружку и вытачивая фигурные колонки совершенно так, как это делает токарь по дереву или металлу. Наконец, стекло шлифуют и полируют, применяя обычные абразивные порошки, инструменты и методы, давно известные и широко используемые в металлообрабатывающей, камнетесной и других видах промышленности.

В настоящее время все перечисленные способы горячего и холодного формования стеклоизделий механизированы. Служащие для этой цели машины отличаются исключительным разнообразием типов, что объясняется прежде всего разнородностью форм и размеров изготовляемых изделий.

Некоторые из машин — это громоздкие агрегаты, состоящие из нескольких тысяч деталей и осуществляющие с большой точностью весьма сложные движения в разнообразных направлениях. Глядя на их работу, нельзя не преклониться перед тем героическим трудом, который был затрачен человеком для достижения такого технического совершенства.

Другие же машины, наоборот, пленяют простотой своего замысла. Пришедший в первый раз на производственную практику студент разочарован: где же тут пресловутый «технологический процесс»? Кажется, что его нет совсем, не видно движущихся коленчатых рычагов, не слышно стука зубчатых колес. И только когда студент глубже вникнет в сущность происходящего, он поймет, что стоит перед одним из самых блестящих решении технической задачи, всегда и прежде всего характеризующихся своей простотой.

Наконец, встречаются машины, поражающие своей грандиозностью, как, например, современные шлифовально-полировальные конвейеры. Каждая из этих машин требует отдельного здания такой площади, которой хватило бы для размещения небольшого завода. Фундаменты под такими машинами достигают 20-30 м глубины, почти вдвое глубже, чем под Исаакиевским собором в Ленинграде. Эти машины работают с такой точностью, что, устанавливая их, нельзя уклониться от горизонтальной плоскости больше, чем на несколько десятых долей миллиметра.

Итак, мы видим, что механическое хозяйство современных стекольных заводов очень сложно. Оно ставит перед собой весьма серьезные задачи и требует исключительно большого внимания и высококвалифицированного обслуживания.

В предпринятом нами беглом обзоре главных стадий стекольного производства был бы существенный пробел, если бы мы в заключение не остановились еще на одном процессе — «отжиге» стекла.

Если охлаждать на открытом воздухе без всяких мер предосторожности чугунную отливку, то никакого вреда ей не причинишь. Благодаря большой теплопроводности металла охлаждение отливки будет идти равномерно. Температура ее наружных и внутренних частей в любой момент охлаждения будет приблизительно одинаковой. Но если так же поступить со стеклянной отливкой, то здесь картина окажется иной. Стекло очень медленно проводит тепло, и при быстром остывании температура внутренних частей отливки будет значительно выше температуры наружных частей. Когда наружные слои изделия затвердеют и остынут до комнатной температуры, внутри стекломасса может оказаться еще в жидком состоянии и иметь высокую температуру — около 1000°. Как мы знаем, все тела при охлаждении сжимаются. Точно так же будет продолжать сжиматься при дальнейшем охлаждении и внутренняя часть нашей стеклянной отливки. Но наружная отвердевшая стенка уже достигла предельно низкой температуры, и ее объем больше уменьшаться не будет, поэтому между наружными и внутренними частями изделия возникает своего рода «конфликт», который может закончиться или разрушением изделия, или, если наружная корка окажется достаточно прочной, возникновением в стеклянном теле напряжений: растягивающих во внутренней части изделия и сжимающих — в наружной части.