كيف يُشكَّل الزجاج ويجهَّز

هناك أربع طرق رئيسية لتشكيل الزجاج وهي: النفخ والكبس والسحب والصب. وبعد عملية التشكيل تأتي عملية التقوية لاستعادة قوة الزجاج ومتانتة، كما يمكن استخدام طرق للتقوية وغيرها من الطرق المؤدية إلى تجهيز الزجاج بالمتانة المطلوبة.




نفخ الزجاج بدون استعمال قوالب
النفخ. نفخ الزجاج دون استعمال قوالب فن قديم يرجع تاريخه إلى حوالي 2000 سنة. وتتم هذه العملية بغمس أنبوبة نفخ من الحديد طولها بين 1,2 و 1,5 من الأمتار في الزجاج المنصهر الذي يلتصق بعض منه بطرف الأنبوبة الذي يكون شكله أشبه بالكمثرى. ويبدأ أحد العمال في النفخ بلطف في الأنبوبة حتى ينتفخ الزجاج ويتجاوب مع نفخ العامل الذي يقوم بإعطائه الشكل المطلوب عن طريق النفخ. ويمكن للزجاج وهو في هذه المرحلة أن يعصر ويمط ويفتل ويقطع. ويقوم العامل بتسخين هذا الزجاج مرة بعد أخرى للحفاظ عليه طريًا مرنًا. وعندما يصاغ الزجاج الساخن في شكله النهائي المطلوب، فإن هذا الشكل يكسر من طرف الأنبوبة الحديدية. وبالإمكان نفخ الزجاج في قوالب حديدية سواء باليد أو بالآلات.


الكبس. يصحب الكبس إسقاط كتلة زجاجية ساخنة في قالب، ثم تكبس بمكبس حتى تنتشر كتلة الزجاج وتملأ جوف القالب، ولكي تُكبس هذه الكتلة، يجب أن يتمَّ تشكيل المادة بطريقة تُمكِّن من سحب المكبس. وتستخدم عملية الكبس عادة في صنع أطباق الخبز والكتل الزجاجية والعدسات وطفايات السجاير. وكما هي الحال في عملية النفخ، فإنه بالإمكان أيضًا إجراء عملية الكبس إما باليد وإما بالآلات سواء بقالب مفرد أو مزدوج. وتستخدم آلات النفخ والكبس مجموعة من طرق الكبس والنفخ لصنع المادة المطلوبة. وهناك كثير من الأوعية الزجاجية التي تصنع بهذه الآلات.



سحب الزجاج هو الطريقة المستعملة لتشكيل الزجاج المسطح والأنابيب الزجاجية. يُشكِّل لوح الزجاج المسطح الموضح أعلاه في حوض من القصدير المنصهر ثم يُلدّن بعد ذلك. وتتحرك الألواح المنتهية إلى آلة تقطعها إلى ألواح أصغر. وفي المنظر الموضح (إلى اليسار) نهير من الزجاج المنصهر يسحب من الفرن إ لى أسطوانات دوارة تشكِّل الأنابيب الزجاجية.
السحب. هو الطريقة التي تُستخدم لتشكيل الزجاج المسطح وأنابيب الزجاج والألياف الزجاجية. وتكاد تكون جميع أنواع الزجاج المسطح المصنوع هذه الأيام زجاج طفو. ويشكَّل هذا النوع عن طريق سحب صحيفة عريضة من الزجاج المنصهر في صهريج من القصدير المنصهر. ويسمى هذا الصهريج الحمّام الطافي لأن الزجاج يطفو في طبقة مستوية على سطح القصدير المنصهر البالغ النعومة. ويُضبط التسخين في حمام الطفو بحيث تُصهر أية خشونة قد تعلق بالزجاج. ولما كان الزجاج ينصهر في درجة حرارة أعلى من تلك التي ينصهر عندها القصدير فإنه بالإمكان نقله من القصدير المنصهر لمزيد من التبريد. وعندما يُشكَّل الزجاج المسطح في حمام طفو، فإن كلا الجانبين يخرج بشكل لامع بحيث لا يحتاج إلى شيء من الصقل والتهذيب.

وتُصنع الأنابيب الزجاجية بسحب الزجاج المنصهر لينساب حول أسطوانة دوَّارة أو مخروط يُسَمَّى قلب التشكيل. وبنفخ الهواء من خلال قلب التشكيل، فإن الزجاج يكوّن أنبوبة مستمرة على الدوام. أما الألياف الزجاجية فإنها تصنع عن طريق سحب الزجاج المنصهر من خلال ثقوب دقيقة جدًا في قاع الفرن.


الصب. صنعت المرآة بعرض 508 سم لتلسكوب مرصد بالومار في كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية عن طريق الصب. وتتضمن عملية الصب هذه ملء قوالب بزجاج منصهر وذلك إما بصب الزجاج من مغارف وإما مباشرة من الفرن، أو بصب الزجاج من قاع الفرن. ويستخدم الصب في إنتاج قطع الزجاج المستعمل في الشؤون المعمارية وفي إنتاج زجاج الفنون وزجاج الليزر.



أعمال المصابيح تتضمَّن تسخين الزجاج المنتج وإعادة تشكيله باليد. يستعمل الحرفيون غالبًا هذه العملية في تكوين نماذج مصغرة من أشكال الحيوانات وأشياء زجاجية أخرى.
صناعة المصابيح. هذه طريقة لإعادة تشكيل الزجاج لإخراج أشكال جديدة بعد أن تبرد. ويقوم صناع أعمال المصابيح بإعادة تسخين أنواع مختلفة وأحجام متباينة من أنابيب الزجاج وقضبانه فوق شعلة نفخ يطلقها الغاز والأكسجين. وبعد ذلك، يمكن ثني هذه الأنابيب ولفُّها ومطها وتلحيم الزجاج المُطرَّى إلى أشكال متنوعة. وبهذه الطريقة، فإنهم يصنعون أشكال حيوانات صغيرة ومزهريات وسفنًا شراعية، وعيونًا زجاجية، ومعدات علمية وبعض القطع للأنابيب الإلكترونية والمصابيح المتوهجة وغيرها من المعدات الصناعية. ويُنتِج عمال المصابيح الكثير من القطع الصغيرة للصناعات الكهربائية والكيميائية والطبية والآلات ذات السرعة المتناهية الأوتوماتيكية وذلك بإعادة تصنيع الزجاج المطرّى.


التلدين. هو عملية إزالة آثار الشد والضغط المتبقية في الزجاج بعد عملية التشكيل. وتُلدَّن معظم الأدوات الزجاجية بمجرد الفراغ من تشكيلها. وإذا لم تتم عملية التلدين، فقد يتحطم الزجاج بسبب الشد الذي يسببه التبريد غير المتوازن. وتتم عملية التلدين هذه عن طريق تسخين الزجاج مرة أخرى وتبريده بالتدريج بناء على جدول لدرجة الحرارة والزمن. انظر:التلدين .


التطبيع. عملية يعاد فيها تسخين الأشكال الزجاجية التي صنعت حتى تصبح طرية تقريبًا، ثم تبرّد فجأة بتيارات قوية من الهواء البارد، أو بغمسها في زيت أو أي مواد كيميائية سائلة. ويجعل التطبيع الزجاج أكثر متانة من الزجاج العادي، وعلاوة على ذلك، فإنه بالإمكان تطبيع المصنوعات الزجاجية بالكيميائيات.


الاختبار. في كل مصنع من مصانع الزجاج تقريبًا يتولى بعض المهندسين اختبار عينات من المصنوعات الزجاجية تؤخذ مباشرة من الأفران للتأكد من أن الزجاج من نوعية جيدة، وأن له الخواص المطلوبة. كذلك فإنه تؤخذ عينات من الأواني لاختبار حجمها وجودة متانتها وغير ذلك من الخواص الأخرى.