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Werkstofftechnik Glas > Fragenkatalog 1 > Flashcards

Fragenkatalog 1 Flashcards

1
Q

Qualität eines Sandes für Glasschmelze + Gewichtung

A
  1. chemische Zuzsammensetzung (Hauotkomponenten, Verunreinigung (z.B. Fe-Gehalt), chemischer Sauerstoffgehalt, Glühverlust, Feuchte)
  2. Phasenabstand (Hauptphasen, krit. Phasen)
  3. Kornhabitus (Größenverhältnis der Flächen eines Korns zueinander)
  4. Korngrößenverteilung
  5. Konstanz obiger: innerhalb einer Lieferung, als Funktion der Zeit
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2
Q

Der Preis eines Rohstoffes wird bestimmt durch…

A
  • Preis = Qualität und Verfügbarkeit
  • Verfügbarkeit (natürlich aufbereitet vs. synthetisch/industriell produziert, lokale Produktion vs Import, Transportdistanz)
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3
Q

Die Bildung einer Glasportion (eines “Tropfens”) am Ende des Speiserkanals (Feeders) erfolgt im wesenetlichen nach dem Prinzip der Düsenströmung.

a) Welche Parameter bestimmen den Massefluß (d.h., die je Zeiteinheit durchgesetzte Masse an Glas)?

A
  • Massefluss ∂m/∂t der zur Formgebung geführten Schmelze wird mit der Düsenströmung (=Parameter) kontrolliert.
  • Treibende Kräfte: Schwerkraft, extern aufgebrachter Druck, Radius der Düse, Temperatur, Dichte
  • Große Düsen: Verhältnis von Druck (∂P, bzw. p*g*h) und dynamischer Viskosität
  • Kleine Düsen: Verhältnis von Oberflächenspannung und Erdbeschleunigung, Verhältnis von Oberflächenspannung und Viskosität
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4
Q

Die Bildung einer Glasportion (eines “Tropfens”) am Ende des Speiserkanals (Feeders) erfolgt im wesenetlichen nach dem Prinzip der Düsenströmung.

b) Welche technologischen Maßnahmen lassen sich daraus ableiten, die geeignet sind, das Tropfengewicht kostant zu halten?

A

Durch Scherenschnitt (mit Serien- oder Karussellmaschine) wird verhindert dass Tropfen zu langem Faden wird (wegen Eigengewicht) und um Portion konstant zu halten (=gleichmäßige Portionierung).

Wichtig bei Enghals-Press-Blas-Verfahren:

  • Konstanthaltung der Temperatur, homogene Schmelze
  • sehr korrosionsbeständiges Material der Düse
  • man trennt den Tropfen durch einen Scherenschnitt ab
  • Halten des Postens -> freies Fließen -> Scherenschnitt
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5
Q

Die Bildung einer Glasportion (eines “Tropfens”) am Ende des Speiserkanals (Feeders) erfolgt im wesenetlichen nach dem Prinzip der Düsenströmung.

c) Welche Vorteile ergeben sich für die Produktion eines Hohlglasartikels, wenn man das Tropfengewicht sehr präzise einstellen kann (sehr kleine Schwankungen zwischen den Portionen)?

A

Hohlglas muss als Behälter konst. Innendruck standhalten (PMax konst. zu d/r, d=Wanddicke, r=Behälterradius). Somit ist PMax abhängig von Wanddicke, die widerrum ist abhängig von Portion.

Geringe Schwankung der Portion: gleiche PMax eines HGA. (Donner-Prozess = große Variabilität des Durchschnitts) - gleichmäßige Wanddicke bei z.B. dem Bildschirm eines Fernsehers

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6
Q

Nach welchen Prizipien erfolgt die Formgebung beim Floatprozess?

Welche Paramater bestimmen die Dicke des produzierten Glasbandes?

Welche Parameter bestimmen die Dicke des produzierten Glasbandes?

A
  • Prinzip der Spreitung einer leichteren auf einer schwereren Flüssigkeit (keine Mischbarkeit) .
  • Es bildet sich eine floatende Linse der leichteren Flüssigkeit aus, die eine Gleichgewichtsdicke d annimmt.
  • Parameter: Dichte p, Oberflächenspannungen der beiden Flüssigkeiten, sowie ihrer Grenzflächenspannungen
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7
Q

Der Kontakt eines oxidischen Werkstoffes (Glasschmelze) mit einem extrem lecht oxidierbaren Metall (Zinn) beim Floaten erfordert umfangreiche technische Maßnahmen.

Beschreiben Sie (Stichworte!) Maßnahen und mögiche Probleme.

A
  • Linsenbildung der leichteren Flüssigkeit (Gleichgewichtsdicke bildet sich)
  • Verhältnisse der Ober- und Grenzflächenspannung spiegeln sich im Kontaktwinkel
  • Floaten führt zur Glasbanddicke von 7-8 mm
  • lateraler Zug auf Band: Reduzierung der Dicke,
  • Seitenführung: Breitung
  • Technische Maßnahmen: N2H2 Atmosphäre in Floatkammer zur Oxidationsverhinderung. Dennoch gelangt O2 in Kammer -> “undicht” (auch durch oxidiertes Glas selbst)
  • SuO2 als Defekt zu Glasbandunterseite ?
  • Verdampfen von SuO, Defekte an oberer Bandseite
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8
Q

Produktionskette

A
  1. Rohstoffbeschaffung
  2. Gemengeaufbereitung
  3. Schmelze
  4. Primäre Formgebung
  5. Veredlung
  6. Inspektion und Verpackung
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9
Q

Welche technologischen Möglichkeiten (baulicher oder prozesstechnischer Art) können Sie nutzen, um die Lage des Quellpunktes in einer Glaswanne zu stabilisieren?

A
  • Feuerelektroden
  • Wall
  • Einsatz von Heizelektroden
  • Einsatz von Glasdüsenreihe
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10
Q

Geben Sie ein Anforderungsprofil für den Einkauf eines Dolomits, der in der Produktion von weißen Wirtschaftsglas eingesetzt werden soll. Beachten Sie neben technologischen auch wirtschaftliche Argumente.

A
  • Dolomit kann ein- / mehrphasig sein
  • mehrphasiges Gefüge = komplex, neigt zu Explosion/Verstaubung
  • mögichst wenig Fe
  • Verfügbarkeit: Transportdistanz, erforderliche Vorratsmenge, natürlich (aufbereitet) vs. industriell (produziert)
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11
Q

Worauf würden Sie - einen Dolomit - einen Sand routinemäßig chemisch analysieren lassen?

A
  • Dolomit: Eisengehalt, Kornhabitus
  • Sand: Ca- & Fe-Gehalt
  • Mg-Gehalt –> Auswirkung auf Anzahl der Zersetzungsstufen
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12
Q

Bennen Sie einen (frei gewählten) typischen Formfehler bei der Behälterglasproduktion. Welche möglichen Ursachen kommen in Frage? Antwort nochmal checken

A
  • Wand ist zu dünn. Urasche: falsch eingestelltes Tropfengewicht
  • Pegelkleber (?) / Mündungspegekleber. Urasche: “ Affenschaukel “.
  • Urasche: überpresste /nicht volle Mischung
  • Urasche: überpresste Mündung (zu hoher Druck)
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13
Q

Welche Ziele strebt man mit der genauen Portionierung der an den Verformungsprozess übergebenen Glasposten an?

Erläutern Sie anhand des Prizips der Düsenströmung, wie dieses Ziel erriecht/unterstützt werden kann.

A
  • Herstellung von Glasprodukten mit konstistenter Masse und damit Qualität ??? -> Materialeinsparung / Vermeidung von Formfehlern / Automatisierung Düsenströmung (= sekundäres Formgebungsprinzip, bei fast alles Verfahren relevant)
  • kontrolliert Massefluss der Schmelze zur Formgebung
  • treibende Kraft: Delatap & g
  • Unterschied klein & groß
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14
Q

Was ist ein Heißriss und wir entsteht er?

A
  • kann bei Formgebung durch Pressen enstehen
  • Wird die Belastungsgeschwindigkeit zu groß und die Belastungszeit unterschreitet die Relaxationszeit als Folge, so verhält sich das Material spröde elastisch (anstatt visko-elastisch)
  • Bei Unterschreitung von Tkrit reißt es dann
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15
Q

Glasschmelzenwannen:

  • Was ist ein Durchlass?
  • Was ist seine Fukntion?
  • Was macht ihn zu einem der kritischen Bereiche einer Wanne?
A
  • Durchlass = Trennung (thermisch und strömungsmech.) der Arbeitswanne vom restlichen Reaktionsraum (Öffnung ca. 0,5 m2 Durchmesser)
  • Einsatz: Schmelze wird besonders gut homogenisiert Durch Schmleze = höchsteblasteter Bereich im Ofen und wird deshalb aus schmelzgegossenem ? oder gesintertet ? geformt.
  • Ausbildung einer turbulenten Strömung zur guten Durchmischung
  • wird von Blasen zerfressen und ist somit einer der anfälligsten Bereiche in der Glaswanne –> Teile der Feuerfeststeine gelangen in die Glasschmelze
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16
Q

Wie verändert sich (qualitativ) die Gesettzmäßigkeit für die Düsenströmung, wenn man “sehr kleine” Düsendruchmesser betrachtet?

A

Der Massenfluss hängt nicht mehr von Druck (Eigengewicht) ab sondern nur noch von Oberflächenspannung und Viskosität

17
Q

Welche Werkstoffeigenschaften bestimmen das Verhalten eines Glases beim Entspannen und Kühlen?

A
  • linerarer Ausdehnungskoeffizient alpha
  • Wärmekapazität Cp
  • Kompressibilität K
  • Elastizitätsmodul E
  • Querkontraktionsmodul u
  • Temperaturleitfähigkeit ẞ
18
Q

Wie kommt der Quellpunkt in einer Wanne zustande? Welche technologischen Mögichkeiten (baulicher oder prozesstechnischer Art) können Sie nutzen, um die Lage des Quellpunkts (hot spot) in einer Glaswanne zu stabilisieren?

A
  • Durch das Strömungsprofil: Ausbildung einer Doppelwalze
  • Quellpunkt: Bereich maximaler Temperatur der Schmelze Strömungsprofil stabilisieren
  • Thermische Maßnahmen: Feuerverteilung, Einsatz von Heizelektroden
  • Mechanische Maßnahmen: Blasdüsenreihe, Aufwärtsströmung durch einen Wall
19
Q

Vergleichen Sie Vor- und Nachteile des Blas-Blas und des Enghals-Press-Blas-Verfahrens bei der Herstellung von Flaschen.

A

BB

Vorteil:

  • sichere Ausformung der Mündung zu Anfang des Prozesses -> tolerant gegenüber Schwankugnen des Tropfengewichts

Nachteil:

  • lange Külbel mit relativ ungleichmäßiger Wanddichtenverteilung
  • lange Rückerwärmungszeit im zweiten Schrit
  • mehr Glasmende zur Erhaltung der Mindestwandstärke

EPB

Vorteil:

  • bessere Prozessgeschwindigkeit und Gewichtsreduktion
  • kurze Rückerwärmungszeit
  • deterministische Gesaltung des Külbels

Nachteil:

  • schwieriger zu fahren
  • sehr empfindlich gegenüber der Portionierung der Glasposten
  • sehr intolerant gegenüber Fluktuation des Tropfengewichts
20
Q

Bei der ersten Einführung des Floatprozesses konnte man nur Glasscheiben der Dciek 7-8mm herstellen. Erläutern Sie diesen Sachverhalt anhand des Verformungsprinips “Floaten”.

A

Technischer Fortschiritt ermöglicht bessere Einstellung der Temperaturverteilung. Deswegen sind auch unterschiedliche Dicken möglich ???

21
Q

Nach welchen Verfahren können Enghals-Glasbehälter hergestellt werden? Kurze (vergleichende) Beschreibung der Prozessschritte in Stichworten!

A
  • Nach dem Blas-Blas-Verfahren (BB) oder dem Enghals-Press-Blas-Verfahren (EPB)
  • Zweistufige Verfahren
    1. Schritt: Vorform wird entweder durch Blasen (BB) oder durch Pressen (EPB) hergestellt 2. Schritt: Blasprozess

BB:

  • Mündung wird als erstes ausgeformt
  • Külbel wird “über Kopf” in die Fertigform übergeben
  • Rückerwärmung (Vergleichsmäßigung der Temperatur im gesamten Volumen)
  • Je ungelichmäßiger die Masse im Külbel verteilt ist, desto länger braucht die Wiedererwärmung

EPB:

  • Külbel wird durch Einführen eines Pressstempels geformt
  • Mündung der Vorform wird als letztes geformt
  • Rückerwärmungszeit ist kürzer, da die Glasmasse gleichmäßiger verteilt ist –> mit Video vergleichen (youtube)
22
Q

Welceh Faktoren bestimmen die Gebrauchsferitgkeit eines Glasbehälters?

A
  • muss einem bestimmten Innendruck standhalten
  • Gewichtsreduzierung bei Einhaltung der Festigkeit
  • Dichtigkeit des Verschlusses und Komfort beim Öffnen
  • chemische Stoffe (Gesundheitsverträglich)
23
Q

Anhand der Viskositäts-Temperatur-Beziehung lässt sich die “Länge” eines Glases definieren.

a) Gebe SIe die Definition an.

A
  • Temperaturbereich, der dem Intervall 4,0-7,6 des Viskositätsniveaus enstspricht (Formel hierzu: log(n)=A+(B/(T-T(0)))
24
Q

Anhand der Viskositäts-Temperatur-Beziehung lässt sich die “Länge” eines Glases definieren.

b) Warum kommt der Praktiker beim Verformungsprozess oft zu einer unterschiedlichen Bewertung darüber, wie “lang” ein Glas ist?

A
  • “Länge” eines Glases liefert erste Anhaltspunkte für die zur Verfügung stehender Zeitspanne
  • Information ist aber unvollständig, entscheidend ist die durchschrittene Zeitspanne
  • unterschiedlich gefärbte Gläser haben ein anderes Abkühlverhalten, sodass die Zeitspanne der “Länge” des Glases nicht proportional ist
25
Q

Stellen Sie qualitativ ein Energieflussdiagramm für eine Wanne auf und bezeichnen Sie die einzelnen Beträge

A

?

26
Q

Stellen Sie ein Anforderungprofil für den Bezug eines Glassandes auf. Berücksichtigen Sie dabei technologsche, wirtschafltiche und logistische Aspekte.

A
  • Distanz zum Sandvorkommen sollte nicht mehr as 70-100km betragen
  • Sandqualität: niedriger Eisengehalt
  • Kornhabitus: kugelige Körner
  • Korngrößenverteilung ca. 200-350 µm
  • konstante Eigenschaften innerhalb einer Lieferung
  • Verfügbarkeit:
27
Q

Wie vollzieht sich der Wärmeaustausch zwischen Oberofen und Schmelze? WIe lässt er sich verbessern?

A
  • Das Glasbad entzeht dem Oberofen den Betrag q(ht), wobei q(ht) durch die Leistungsaufnahme während des Einschmelzprozesses und die Wandveruste gegeben ist
  • schnell reagierendes Gemenge
  • optimale “Kühlrate”
  • Verkürzung der Wannenreise?
  • geringe Wandverluste
28
Q

Erklären Sie welche Eigenschaftsänderugen im Glasübergang beobachtet werden.

A

sprunghafte Änderung von Wärmekapazität, thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Kompressibilität

29
Q

Erläutern Sie die Hypothesen mit deren Hilfe man den Polierprozess von optischem Glas versteht.

A

4 etablierte qualitative Modelle in der Wissenschaft zur Beschreibung des Wirkmechnaismus (Interaktion des Polierkorns mit dem Werkstoff):

  • Abrasives Polieren (Abtragshypothese und Fließhypothese)
  • Chemo-mechanisches Polieren ( Chemische Hypothese und Reibverschleißhypothese)
  • Jede Hypothese benötigt Randbedingungen (Muss man die alle wissen? Frage an Assistenten)

Werkstofftechnik Glas (9 decks)

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