常用工具和技术
二 加工玻璃与有机玻璃
1 直线切割平玻璃 玻璃刀靠镶嵌在顶端的一小块宝石或可旋转的硬度极高的合金轮切割玻璃。一个很小的边缘锋利的砂轮可以用来切割较薄的玻璃。无论使用玻璃刀还是小砂轮，必须使它保持较缓慢的速度和均匀的压力划过玻璃表面。通常这需要在切割工具和尺子之间找到一个合适的角度，参见图 1.2.1 （ a ），这时能听到均匀的轻轻的划痕声，然后在玻璃表面上可以看到一条很均匀的划痕或浅槽。沿划痕线在玻璃下面垫上一圆棍（可用玻璃刀柄代替），双手用力向下压，参见图 1.2.1 （ b ），玻璃会出现一条较明显的裂痕。如果玻璃不裂，可以用玻璃刀从玻璃下面沿划痕轻轻敲打，如图 1.2.1 （ c ）所示，裂痕就会出现延长。然后用双手就可以将它掰开，如图 1.2.1 （ d ）。必须记住，无论如何不能在原划痕上重新划一次，因为第一次切割产生的极细碎的玻璃碴儿会无情地损坏你的玻璃刀，或使小砂轮一下子就失去锋利的边缘。一次成功的切割主要取决于刀与玻璃之间的角度与压力。因此，在正式切割需用的玻璃之前，如果你没有足够的经验，最好在一些废玻璃片上做些练习。不同厚度的玻璃可能需要不同规格的玻璃刀。只能切割厚度为 0.3 厘米 以下的玻璃的玻璃刀，难于切割 0.5 厘米 以上的玻璃。安全玻璃和其它一些特殊玻璃需要特殊的切割设备。
小心:低年级的学生不宜切割玻璃，手不要沿着玻璃的边缘滑动，否则会被割破。不要用手或踝脚触及碎玻璃碴儿。 2 切割玻璃管 切割玻璃管的方法与玻璃管的直径有关，在切割直径不同的玻璃管时所使用的方法有所不同。 （1）切割细玻璃管 ①先用三角锉在细玻璃管的切割部位上锉出一道槽。锉管的方法如下：一手紧紧握住玻璃管，拇指压在管上的被锉部位附近；另一只手握住锉把，用力向前推锉，与此同时，握管的手应该向手腕的方向用力，使管子不向前滑动。边锉边旋转管子，在管子的切割部位锉出一个沿圆周的小槽。槽应该比较深。 注意:在锉管子时，用力不要过猛，以免管子断裂扎伤手。所以，最好带上手套操作。另外，最好将管子放在垫上橡胶垫的桌面上（如果没有橡胶垫，也可以在较为平整的普通桌面上垫上厚布或者毛巾代替），握管的手在桌面外，管子的被锉部位在桌子上。这样，不但可以省力，而且锉不会在管子上打滑，所以锉口位置容易掌握。为了不至于锉歪，可以事先用油性水笔在管子的锉口位置画出一条闭合圆周划线。 ②锉好圆周槽以后，双手握住管子的两端，轻轻一掰，管子就可以齐槽断开。 注意：在此项操作之前，应该带上手套，或者用较厚的布将管子包住，以防管子意外破裂而扎伤手。如果掰不开管子，不应该再用力使劲掰，而应再次沿原来的槽口锉，使槽尽可能深一些，就可以很容易地掰开了。 ③最后，管子的断口应该弄光滑。将管端慢慢地、逐渐地移近无明火本生灯（一种煤气灯）的上部，并不断地旋转管子，使管口缓缓地被均匀加热，直至管口变软。这时，由于表面张力的作用，管口就可以自己变得光滑了。然后，将管子放在一边，让它慢慢冷却。 注意：不要猛地一下就将管口放在灯上加热。如果很快地将管子放在火上，管子的端口温度上升过快，使管子整体受热不均匀，会造成管子的爆裂。另外，在整个加热过程中，以及在管子没有完全冷却之前，都应该注意避免烫伤。 （2）切割粗玻璃管 切割粗玻璃管要比切割细玻璃管困难一些。通常可以使用下述的几种方法： ① 第一种方法是先在切割部位锉槽，然后在槽口加热。其步骤如下： 1 ）将玻璃管放在一个平面上（例如垫上橡胶垫的桌面），一边滚动管子，一边用三角锉在管子的表面锉出一道圆槽。在锉管子之前，可以先将锉缝两边用胶带（或者胶纸）各粘贴上一圈，这样既可以保护锉缝以外的管子不被锉坏，又可以作为锉缝的标志。 2 ）找一段带尖的细玻璃管或者玻璃棒，将其尖端放在无明火本生灯的蓝色火区（火区中温度最高的区域）的顶部加热，直至烧红为止。 3 ）用烧红的细玻璃管或者玻璃棒尖端压在粗玻璃管的锉缝上。这项操作可能需要重复几次，一直到粗玻璃管因为受热不均匀而在管内产生热应力，沿锉缝破裂为止。 4 ）最后，玻璃管的断口处应参照上面已经介绍过的方法弄光滑。 ② 第二种方法也是利用在锉缝处加热的方法。 1 ）首先，与第一种方法相同，在管子上锉出一道圆周槽。 2 ）用一段镍铬合金丝或者铜镍合金丝紧密地缠绕在锉缝上，合金丝的两端由两个绝缘柄固定，并联接在蓄电池组上（参见图 1.2.2 ）。当电源接通后，电流流过合金丝并将其加热，进而造成玻璃管沿锉缝破裂。
注意：只能使用低压蓄电池组或者低压电源，不要使用高压电源，以免发生触电的危险。另外，如果通电较长时间后，管子还没断裂，应该将电源断开，再将管子的锉缝锉深一些，然后再重复加热的操作。 ③ 第三种方法也是加热的方法。 1 ）首先，在玻璃管的圆周上锉出槽，方法见上面已介绍的第一种方法。 2 ）找一小段玻璃管，其直径大致与本生灯的灯嘴管径相同。先将这根玻璃管的一端放在本生灯上加热，当它变软后，用钳子或者镊子夹住并拉伸，使它成为一个窄细形状的喷嘴。 3 ）等喷嘴冷却以后，将它套在本生灯的灯嘴上，这样可以使灯火集中在一条线上。 4 ）点燃灯火，将玻璃管的锉缝对准喷嘴的狭缝，利用喷嘴对玻璃管的锉缝加热。加热时，要不停地转动玻璃管，直至管子由锉缝处破裂为止。 注意：切割粗玻璃管的注意事项与切割细玻璃管相同。主要注意事项是：一定要带上手套，避免被玻璃扎伤；注意不要被烫伤。 3 电阻丝玻璃切割器 【实验制作】 （ 1 ）实验器材的准备 ① 一条大约 60 厘米 长的 24 号镍铬合金电阻丝； ② 两个耐热绝缘手柄，其中一只手柄带一个电源开关； ③ 12 伏、 5 安培的电源，可以用汽车的蓄电池组或者降压变压器； ④ 一些粗导线。 2 ）实验装置的制作 ① 先将电阻丝与手柄相连。 ② 再用粗导线通过手柄将开关、电阻丝与电源相连。此时，电阻丝、导线与手柄上的开关已经形成了一个电流回路。 注意：导线与开关必须可以承受 5 安培的大电流流过。绝不可以用细导线和耐小电流的开关代替。否则，可能会发生事故。 ③ 闭合手柄上的开关，使电流流通。通电后，电阻丝应该在几秒钟内变成红热状态。如果不是这样，首先检查电源和接线；如果电源和接线没有问题，就必须减小电阻丝的长度，直至符合上面的要求。至此，电阻丝玻璃切割器就制作完成了。 【操作步骤】 （ 1 ）在切割玻璃瓶（图 1.2.3）之前，先用三角锉在瓶的切割部位上锉出一道圆周凹槽，槽应该尽可能深一些。锉槽的方法参见实验 1.2.2 。 （ 2 ）将电阻丝置于槽中并拽紧些，使电阻丝与凹槽保持良好接触。 （ 3 ）闭合电源开关，使电流通过电阻丝，几秒钟之后，玻璃瓶将在电阻丝缠绕的部位整齐地裂开。如果通电 15 ～ 20 秒钟以后，瓶子还没有断裂，应该将电源开关关断，并迅速取下电阻丝，趁热将瓶子放在水池中用自来水冷却。这种做法将使瓶子的凹槽部分温度迅速下降而收缩，从而使瓶子沿槽裂开。 注意：在实际切割瓶子的操作中，应该十分注意安全，全部操作应该由教师完成。 同时，在全部操作过程中，最好将瓶子放在带橡胶垫的桌子上；并且注意带上厚手套。 4 弯折玻璃管 【实验器材】 玻璃管、本生灯、钳子或者夹子。 【操作步骤】 （1）先用钳子夹住玻璃管（钳口最好垫上石棉布），将其放置在离火焰较远的地方，使管子的温度有所提高。 （2）然后再将管子逐渐移近火焰，最后将管子的弯折部位放置在火中，并且不停地转动，直到这部分开始变软。 （3）将管子的弯折部位仍然留在火中，用钳子夹住管子的两端并且持平，稍微用些力就可以把它折弯。或者将管子略微提起一些到火焰顶上，只夹持住管子的一端成水平，而放开另一端，利用管子自身的重力作用就可以使其自然折弯。 注意：利用上述方法弯折玻璃管，管子的弯折处将被压变形，不能保持圆柱形，同时管径将有所减小。为了使玻璃管弯折处的管径基本保持不变，可以在加热之前在管内注满沙子，并将管子的两头堵住，再按照上述方法操作。另外，被弯折的玻璃管应该逐步地缓慢移近灯火，以避免突然加热产生的热应力使管子爆裂。 5 玻璃管封口 【实验器材】 玻璃管（细、粗各一根）、本生灯、钳子或者夹子。 【操作步骤】 根据玻璃管管径的不同，应该采用下面介绍的不同的封口方法。 （ 1 ）细玻璃管的封口 ① 首先用本生灯将细玻璃管加热，管子应该放在蓝色火区的顶部，因为那里的煤气中混合的空气最多，所以火焰的温度最高。 注意： 被加热的部位不是管口，而是管子中间的某一部位；并且应该边加热边转动玻璃管，使这一小段管子的圆周受热均匀。 ② 当被加热部位受热变软时，用钳子拉住管子的两端迅速向外拉伸，这样就能够使它的受热部位管径缩小、变细，形成毛细管。如果再稍微拉伸一下，最细的部分就会掉下来，而原来的一根管子变成为两根，并且其端口都变得很细小或者已封死。 ③ 再将管端放在蓝色火区的顶部，一边加热一边转动，一直到管口完全封死并且变得很光滑为止。 ④ 将玻璃管从火上拿开，趁热从开口端向里吹气，这样做可以使封口变得更圆滑。这项操作可能要重复几次，直到满意为止。 （ 2 ）粗玻璃管封口 ① 将粗管的端口放在火中加热，也是一边加热一边转动管子。 ② 当管端受热变软时，将未加热端的位置压低，使被加热端处于整个管子的最高点；同时注意不要停止加热和转动。这样，被加热端的玻璃就会变软而向管内流动，从而将管口封死。 注意： 上面介绍的有关玻璃管封口的工艺，对于钠玻璃管是适用的。如果是硼硅酸耐热玻璃管，则需要非常高的温度才能够使它熔化。这时，就必须使用喷灯和风箱了。 6 切割有机玻璃 有机玻璃实质是硬塑料，用钢锯不难锯开，但有时会锯不直。简单的方法是用断折的废钢锯条，沿着要分开的线用锯条的斜尖在板上用力刻划。然后将划线对齐桌的边缘，一手压住留在桌面上的那一部分有机玻璃板，另一只手迅速向下用力折断伸出桌沿的那一部分板。有机玻璃板就会沿刻线笔直地分离。可以从商店里买到一种叫做钩刀的工具，它就是切割有机玻璃的玻璃刀。常见的很多硬质塑料薄板，也可以这么切割。
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