[科普中国]-冷却拱

冷却拱是玻璃退火炉中的冷却装置，形状为拱形。玻璃退火炉主要用于玻璃瓶罐、玻璃杯具等日用玻璃及灯饰玻璃的一次退火。

定义冷却拱是玻璃退火炉中的冷却装置，形状为拱形。

玻璃退火炉玻璃是不良导热体，在成形和热加工过程中，由于温度剧烈变化，使玻璃制品受热不均匀，产生了永久热应力。这种热应力会造成玻璃制品的机械强度和热稳定性降低，而使玻璃制品在加工、冷却或使用过程中出现自行破裂。玻璃制品退火的目的，就是最大限度地消除或减弱制品中永久热应力和光学不均匀性以及稳定玻璃的内部结构。退火时将玻璃制品加热或再热成形后保持到退火温度一段时间，使原有应力得到松弛和消除，然后缓慢地冷却到应变点温度以下，玻璃完全进入刚性体状态以后，内外层温度差只产生暂时应力，温差消失，暂时应力也消失。玻璃的退火过程是在退火炉中完成，退火质量的好坏关键在于退火炉的结构是否合理。

玻璃退火炉主要用于玻璃瓶罐、玻璃杯具等日用玻璃及灯饰玻璃的一次退火，与再加工后二次去应力退火，炉体总长6-40米，最高使用温度650℃。1

作用将具有一定厚度而没有应力的玻璃加热至应变点温度以下某一温度，经保温均热后，消除了玻璃中的温度梯度，此时没有热应力。在玻璃冷却过程，玻璃中了产生暂时应力。这是因为，在玻璃双面均匀自然冷却时，玻璃表面层的温度快速下降，由于导热性能差，玻璃内层冷却相对缓慢，因此在玻璃内外层出现了温度梯度，温度场沿厚度方向上呈抛物线型分布。冷却过程中，玻璃外层温度大幅度降低，产生的收缩幅度也较大，而内层收缩幅度较小，就会阻碍外层的收缩过程，致使外层处于拉伸状态，所以产生了张应力。相反地，内层由于受到外层压缩作用影响而处于压缩状态，从而产生了压应力。此时沿厚度方向上，玻璃的应力变化是从表面层的张应力连续变化为内层的压应力。其中某一层会出现应力为零，这一层就称为中性层。热应力的大小与温度梯度成正比例关系，热应力的分布与温度梯度相似，也成抛物线型。

玻璃继续冷却，当表面层温度将要接近外界环境温度时，表面层的温度基本不变，体积也几乎不再收缩，但由于内层温度仍然很高，内层温度将继续降低并且内层体积也会收缩。此时，外层就要受内层的压缩作用而产生压应力，而内层则受到外层的阻碍作用，产生了张应力。此时内外层产生的应力，恰好相反于冷却初期玻璃中所产生的应力，因此，玻璃中的应力减少，当玻璃内层温度也达到外界环境温度时，玻璃中的温度梯度就会完全消失，也不再存在应力。2

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学