يُعَدُّ تشكيل الزجاج عمليةً تُحوِّلُ السائلَ الزجاجيَّ المنصهرَ إلى منتجٍ ذي شكلٍ معيَّنٍ وثابتٍ. وتتعدد أنواعُ وأشكالُ المنتجاتِ الزجاجية، كما تتعددُ طرقُ التشكيل؛ إذ إنَّ جميعَها تعتمدُ على ارتفاعِ لزوجةِ المائعِ الزجاجيِّ تدريجيًّا مع انخفاضِ درجةِ الحرارةِ حتى يتحوَّلَ إلى زجاجٍ هشٍّ.
 
طرق تشكيل الزجاج (الضغط، النفخ، السحب والتشكيل، الدرفلة، الصب، والتشكيل بالطريقة العائمة)
 
تُعَدُّ طريقة الضغط من أقدم أساليب التشكيل، وهي مناسبة لتصنيع المنتجات الزجاجية السميكة أو الرقيقة ذات الأشكال البسيطة، وكذلك للمنتجات المجوفة ذات الجدران السميكة.
 
الإجراء: أولاً، تُوضع كتلة الزجاج المنصهر 1 المُستخرَجة من الفرن المصهور داخل القالب 2، ثم يُوضَع حلقة القالب 3 فوق القالب، وبعد ذلك يُضغَطُ قلب القالب 4 نحو الأسفل، فيندفع الزجاج المنصهر إلى الجوانب حتى يملأ كامل التجويف الداخلي. وعند اكتمال ضغط القطعة النهائية 5، يُدفَعُ اللوح السفلي 6 نحو الأعلى، فتُزال القطعة النهائية من القالب.
 
تُصنَع أولاً المنتجات الزجاجية المجوفة، مثل الأواني المنزلية والزجاجات والأباريق ومصابيح الكهرباء، بالإضافة إلى العديد من المنتجات الأخرى.
 
تُمارَس عملية التشكيل بالنفخ بطريقتين: النفخ اليدوي والنفخ الآلي. أما النفخ اليدوي، فنظراً لانخفاض إنتاجيته وشدة جهده البدني، فقد بات يستخدم اليوم نادراً، باستثناء تصنيع بعض القطع الفنية ذات التقنية العالية وبعض المنتجات الكبيرة الحجم. وفي الوقت الراهن، يغلب استخدام آلات النفخ الآلي المتنوعة.
 
تُعَدُّ طريقة النفخ الميكانيكي هي الطريقة السائدة، وتضمُّ طرق الضغط-النفخ، والنفخ-النفخ، والدوران-النفخ، وطريقة النفخ الشريطية.
 
طريقة الضغط-النفخ
 
بعد أن تُسكب المادة داخل تجويف القالب المكوّن من القالب الفوّار والقالب الأولي، يُنزل المكبس لأسفل، فيتكوّن في الوقت نفسه الحافة النهائية للمنتج داخل القالب الفوّار، بينما يتشكّل فقاعة مادة مخروطية الشكل داخل القالب الأولي. ونظراً لأن التجويف الداخلي للقالب الفوّار يتطابق تماماً مع الشكل النهائي للحافة، فإن هذه الحافة تبدأ منذ تلك اللحظة في التشكّل النهائي. وبعد رفع المكبس، يُنقل القالب الفوّار ومعه الفقاعة المخروطية إلى قالب التشكيل. ومن خلال غطاء النفخ الموضوع فوق القالب الفوّار، يُمرَّر الهواء المضغوط عبر فوهة الزجاجة إلى داخل تجويف القالب، فتُنفَخ الفقاعة المخروطية حتى تتحوّل إلى المنتج النهائي. وبفتح القالب الفوّار، يمكن إزالة المنتج النهائي. وتُعَدّ طريقة التشكيل بالضغط والنفخ هذه مناسبة لإنتاج الزجاجات ذات الفوهة الواسعة، مثل عبوات المعلبات وزجاجات الحليب.
 
1. طريقة النفخ-النفخ
 
تتميّز عملية التشكيل بقلب القالب الأولي رأسًا على عقب، بحيث تسقط قطرة الزجاج المذاب داخل تجويف القالب الذي يتميز بعنقٍ رفيعٍ ومطوَّلٍ مملوءٍ بالزيت. وتُقسَم عملية التشكيل بشكلٍ عام إلى خمس مراحل: التحميل (تسقط قطرة الزجاج المذاب داخل تجويف القالب)؛ النفخ بالهواء (يُضغَط الهواء المُكثَّف من الأعلى نحو الأسفل لضغط قطرة الزجاج المذاب وتشكيل فوهة الزجاجة)؛ النفخ العكسي بالهواء (يُدفَع الهواء المُكثَّف من الأسفل نحو الأعلى لتفجير القطرة المضغوطة وتكوين فقاعة الزجاج)؛ قلب الفقاعة الأولية (تُقلَب الفقاعة ثم تُنقَل إلى قالب التشكيل)؛ والنفخ الأمامي بالهواء (يُدفَع الهواء المُكثَّف من الأعلى نحو الأسفل لتشكيل الفقاعة المخروطية وتحويلها إلى الشكل النهائي للزجاجة). وتُعتبَر هذه الطريقة مناسبةً لإنتاج الزجاجات ذات الفوهة الصغيرة والعنق الطويل، مثل زجاجات البيرة وزجاجات المشروبات الغازية.
 
تُستخدم لصناعة الأنابيب الزجاجية والقضبان والألياف، بالإضافة إلى ألواح النوافذ والألواح المسطحة وغيرها.
 
التشكيل بالصب: يتمثل في صبّ الزجاج المصهور داخل القوالب، ثم إخضاعه لعمليات التلدين والتبريد والمعالجة ليتحول إلى منتج نهائي. ويُستخدم هذا الأسلوب أساسًا في تصنيع الشرائح البصرية والمنحوتات الفنية وغيرها.
 
من أنواع الزجاج المُشكَّل بواسطة طريقة الدرفلة: الزجاج المزخرف بالنقش (زجاج ذو نمط منقوش على وجه واحد، بسماكة تتراوح بين 2 و12 ملم)، والزجاج المُشبَّك بالألياف (بسماكة تتراوح بين 6 و8 ملم)، والزجاج المموج (يُقسَم إلى نوعين: مموج كبير ومموج صغير، وبسماكة تبلغ نحو 7 ملم)، والزجاج المخدَّد (يُقسَم إلى نوعين: بلا ألياف وبحواجز ألياف، وبسماكة تبلغ 7 ملم).
 
يمكن صبّ السائل الزجاجي على منصة معدنية ثم استخدام بكرة ضغط لتمديده وتحويله إلى لوح، كما يمكن تدفّق السائل الزجاجي بشكل متواصل بين فراغين من أسطوانتين للضغط عليهما وتشكيل لوح مستوٍ. وإذا نُقِشَت الأسطوانتان بنمط معيّن، ينتج عن ذلك لوح زجاجي مزخرف بالنقش المضغوط؛ أما إذا أُدخِلت أسلاك معدنية بين الأسطوانتين، فينتج عن ذلك زجاج مُشبَّع بالأسلاك.
 
مبدأ تشكيل الزجاج بالطريقة العائمة: يتمّ وضع سائل الزجاج في حالة الانصهار عند درجة حرارة عالية بحيث يطفو على سطح سائل معدني أثقل منه؛ وبفعل قوى التوتر السطحي، يكتسب الزجاج سطحاً لامعاً ومستوياً، ويُحافظ على هذه الخصائص خلال عملية التبريد والتصلب اللاحقة، مما يتيح إنتاج زجاج مسطح يقارب في صفاته الزجاج المصقول.
 
مخطط توضيحي لعملية التبريد والتمدد السطحي
 
عملية تشكيل الزجاج بالطريقة العائمة: تبدأ أساسًا بتدفق المصهور الزجاجي عبر مجرى عريض على شكل حافة إلى حوض القصدير، حيث تبلغ درجة حرارة المصهور 1100 درجة مئوية، ثم يدخل منطقة التسوية والتلميع، التي تتراوح فيها الحرارة بين 1050 و900 درجة مئوية، ويبلغ لزوجة المصهور الزجاجي ما بين 102.7 و103.2 باسكال-ثانية. ويظل المصهور الزجاجي المتدفق بشكل مستمر ومتساوٍ إلى حوض القصدير طافيًا على سطح القصدير السائل، حيث يتم تسويته وتلميعه، وتستغرق عملية التسوية والتلميع نحو دقيقتين؛ بعد ذلك ينتقل مباشرةً إلى منطقة التبريد البطيء، حيث تنخفض الحرارة من 900 إلى 850 درجة مئوية، وتتقلّب لزوجة المصهور بين 103.2 و104.25 باسكال-ثانية؛ وفي هذه المرحلة، وبمساعدة جهاز شد الحواف، يتم سحب المصهور بسرعة عالية لتخفيف سمكه، فتنخفض الحرارة من 850 إلى 700 درجة مئوية، وتتراوح لزوجة المصهور بين 104.25 و105.75 باسكال-ثانية. وعند هذه القيم من اللزوجة، يصبح تأثير التوتر السطحي في تكثيف الزجاج غير ملحوظ، بينما يسهل تحت تأثير قوة الشد تمديد الزجاج وتخفيف سمكه، بحيث تنخفض السمك والعرض تقريبًا بنسبة ثابتة؛ وفي هذه المنطقة، يتكوّن شريط الزجاج قسمًا انتقاليًا مُقَلَّصًا يُعرف بمنطقة التشوه. وعندما تنخفض الحرارة من 700 إلى 650 ثم إلى 600 درجة مئوية، تصل لزوجة المصهور إلى ما بين 105.75 و1010 باسكال-ثانية؛ وبسبب الزيادة السريعة في اللزوجة، يصبح بالإمكان سحب المصهور خارج حوض القصدير، وهو لا يزال في حالته الأصلية، ليُدخَل إلى فرن التلدين.
 
يُشترَط في اختيار وسط الطفو والصقل لسائل الزجاج ما يلي:
 
(1) عند درجة حرارة 1050 درجة مئوية، تكون الكثافة أكبر من كثافة الزجاج؛
 
(2) يجب أن يكون نقطة انصهار المعدن أقل من 600 درجة مئوية، وأن تكون نقطة غليانه أعلى من 1050 درجة مئوية، كما ينبغي أن يكون ضغط بخاره عند حوالي 1000 درجة مئوية منخفضًا قدر الإمكان لضمان عدم تبخر المعدن.
 
(3) لا يُحدث تفاعلًا كيميائيًا مع الزجاج عند درجة حرارة تقارب 1000 درجة.
 
الخصائص الفيزيائية لسائل القصدير
　　يتمثل الدور الرئيسي لسائل الطفو في عملية تشكيل الزجاج في دعم الزجاج وصقله؛ ومن بين مختلف المعادن والسبائك المستخدمة، يُعَدُّ سائل القصدير المعدني على نحو خاص الأكثر ملاءمةً لشروط التشكيل في تقنية الطفو.
 
ترحّب شركة خبي شينجيه تيانيو للزجاج المحدودة بزوّارها الجدد والقدامى لإجراء محادثات بشأن الأعمال، الهاتف: 0311-83222253