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玻璃及鋼化玻璃的特性

2020/9/15 10:52:45點(diǎn)擊:
1.玻璃的特性

玻璃具有優(yōu)良的物理及化學(xué)性能,是典型的脆性材料。其特點(diǎn)是硬度較高,抗壓強(qiáng)度高,抗張強(qiáng)度小,沒有塑性變形等,是一種用途眾多的非金屬材料。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在廣泛應(yīng)用玻璃的各個(gè)領(lǐng)域?qū)ΣAе破返妮p質(zhì)、高強(qiáng)、安全性等方面的要求越來越高,玻璃鋼化技術(shù)便隨之而產(chǎn)生并迅速發(fā)展。








2.鋼化玻璃及特性

鋼化玻璃即通過物理或化學(xué)方法使普通玻璃表面產(chǎn)生壓力層而獲得增強(qiáng)的玻璃。

物理鋼化法是把玻璃放在電爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度,然后出爐,向玻璃兩面吹風(fēng)進(jìn)行快速冷卻。玻璃外部因快速冷卻而先固化,而內(nèi)部冷卻較慢,當(dāng)內(nèi)部繼續(xù)冷卻收縮時(shí),使玻璃表面產(chǎn)生壓應(yīng)力,而內(nèi)部為張應(yīng)力,從而提高了玻璃的強(qiáng)度。物理鋼化法目前是Northglass及國內(nèi)、外普遍廣為采用的一種生產(chǎn)鋼化玻璃的方法。

鋼化玻璃的抗彎強(qiáng)度是一般玻璃的4-5倍,抗沖擊強(qiáng)度約是一般玻璃的5倍;并具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性,可經(jīng)受溫度突變范圍達(dá)250-320℃;鋼化玻璃破碎后呈類似蜂窩狀的純角小顆粒,不易傷人,具有一定的安全性;但鋼化玻璃不能再行切割;同時(shí),鋼化玻璃還具有“自爆” 的特性。



玻璃鋼化的要素

1.有關(guān)玻璃鋼化工藝所涉及的幾個(gè)基本要求:

玻璃必須均勻、上下對稱地加熱到鋼化所需的溫度,并保證在加熱過程中玻璃板的各個(gè)部分、玻璃表面與中央不產(chǎn)生溫差或溫差極小,并且上、下表面要盡可能對稱加熱;

加熱后的玻璃必須盡快的、并以最佳的冷卻速度盡可能均勻地冷卻,冷卻速度則取決于玻璃厚度和玻璃的其他性能,玻璃上、下表面的冷卻應(yīng)均等;

鋼化過程中玻璃必須不停地運(yùn)動(dòng),并且不產(chǎn)生變形和輥道映射及其它痕跡。

除了上述這些基本要求外,對玻璃鋼化設(shè)備還有其他許多要求,但都是從這些基本要求引伸而來?偟脕碚f,對鋼化設(shè)備的主要要求就是如何保證玻璃的“均勻?qū)ΨQ加熱”,“快速均勻?qū)ΨQ冷卻”。均勻?qū)ΨQ加熱是玻璃鋼化的必要條件;快速冷卻是保證玻璃鋼化度的必要條件,而均勻?qū)ΨQ冷卻則是防止產(chǎn)生玻璃厚度方向上的應(yīng)力偏移,而影響鋼化程度及減小玻璃變形或炸裂的有效措施。這十四個(gè)字表面上看起來很簡單,但要真正做到是極其困難的。North-glass鋼化爐就是為滿足這些要求而有其獨(dú)特技術(shù)工藝的裝備。



2.加熱

玻璃加熱溫度的均勻性一直是、而且在將來很長一段時(shí)間內(nèi)仍然是國內(nèi)、外所有鋼化爐制造商要研究和解決的最困難的問題。Northglass正是在這一點(diǎn)上具有其獨(dú)到之處,并始終處于國際先進(jìn)水平。

3.影響玻璃均勻加熱的有關(guān)因素

1.爐膛加熱均勻是玻璃溫度均勻的基本條件;

2.在降低爐子溫度的同時(shí)應(yīng)根據(jù)玻璃厚度不同相應(yīng)增加加熱時(shí)間;

3.均勻放片和固定放片位置是均勻加熱的有效手段;

4.操作人員所選擇的加熱參數(shù)及爐子的負(fù)載狀況;

5. 加熱時(shí)間變化的影響。

4.加熱溫度與加熱時(shí)間的關(guān)系

玻璃的加熱是由加熱溫度與加熱時(shí)間共同完成的。其加熱時(shí)間(玻璃在加熱爐內(nèi)的停留時(shí)間)大約是每毫米厚度玻璃40秒左右。Northglass鋼化爐的加熱能力比這個(gè)數(shù)字要高一些,這只是一個(gè)安全系數(shù)。因此即使在鋼化爐的裝載量稍超過負(fù)荷時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)問題,這們就可以充分利用加熱爐的能力,適當(dāng)提高產(chǎn)量。尤其是在鋼化薄板玻璃時(shí)。

注意:需要特別說明的是,上述的超負(fù)荷并非是指加熱爐內(nèi)玻璃的裝載面積,而是指玻璃的厚度與加熱時(shí)間的關(guān)系。

Northglass加熱爐是由上、下兩個(gè)大加熱區(qū)組成,且上、下大加熱都又劃分為多個(gè)非常小的加熱區(qū),每小個(gè)加熱區(qū)都由計(jì)算機(jī)單獨(dú)控制。在正常操作情況下,在加熱爐中部加熱區(qū)域內(nèi),總有玻璃存在并一直在吸熱,其加熱效果也是區(qū)域性的。如果爐內(nèi)某個(gè)區(qū)的熱量消耗超過加熱效果,這個(gè)區(qū)的溫度就開始下降,一直降到溫度平衡為止。對鋼化玻璃來說,鋼化的成功與否主要采取決于玻璃板上溫度最低的部分。因此,如有超載情況,其爐內(nèi)的低溫部分可導(dǎo)致玻璃在吹風(fēng)時(shí)的破碎。

加熱溫度與加熱時(shí)間是相輔相成的,加熱溫度高,加熱時(shí)間就可以短;相反,加熱溫度低,加熱時(shí)間就要長一些。對以輻射加熱為主的鋼化爐來說,由于玻璃的本身的特性及有陶瓷輥道的存在,一般情況下,薄玻璃采用高溫短時(shí)間,而厚玻璃采用低溫長時(shí)間。

5.玻璃出爐溫度的確定

玻璃最終出爐溫度的確定,以同時(shí)滿足產(chǎn)品性能和較高的成品率為目標(biāo)。一般情況下,玻璃出爐溫度高,成品率提高,但表面質(zhì)量會(huì)有所下降;相反,出爐溫度低,玻璃表面質(zhì)量要好些,但成品率會(huì)有所降低。一般情況下,選擇玻璃出爐溫度以成品率在95%左右為最佳選擇。

6.冷卻

玻璃的加熱與冷卻是鋼化的關(guān)鍵。玻璃加熱后必須以最佳的冷卻速度盡可能快地均勻冷卻。冷卻的過程主要是強(qiáng)制對流,這是由于玻璃鋼化工藝所要求的驟冷速度很大,以便在玻璃的表面與內(nèi)層建立溫度梯度,保證玻璃表面的應(yīng)力值。在鋼化過程中,最理想的冷卻介質(zhì)是空氣,它的意義在于:

1.冷卻中玻璃能保持清潔;

2.改變風(fēng)壓就能輕易地精確地得到玻璃的冷卻速度;

3.玻璃板各部分的冷卻效果一致;

4.風(fēng)機(jī)是一種簡單可靠的設(shè)備。

鋼化玻璃,在寫這篇文章之前,我專程去百度搜了一下,百度百科里介紹的鋼化玻璃,我也怕我說的有誤差,甚至錯(cuò)誤,鬧了笑話。但百度百科不太給力,定義很籠統(tǒng),“使用鋼化的方法,對玻璃進(jìn)行增強(qiáng)”。我并不是故意挑戰(zhàn)百度百科的權(quán)威,不過這句話真的寫的很讓人不能接受,就如同寫“用吃飯的辦法,讓自己吃飽一樣”?赐曜屓艘活^霧水。

鋼化玻璃分為兩種,一種是物理鋼化,一種是化學(xué)鋼化。

化學(xué)鋼化,主要使用化學(xué)試劑,對玻璃進(jìn)行強(qiáng)化,最常見的就是手機(jī)膜,手機(jī)鋼化玻璃膜,動(dòng)車組列車的前擋風(fēng)玻璃,碎的時(shí)候都是裂開的,并非像常見的鋼化玻璃,爆開成為小顆粒,這是由他本身的屬性決定的。順便提一句,化學(xué)鋼化的鋼化玻璃,不是安全玻璃。他碎裂時(shí)仍然會(huì)產(chǎn)生尖銳的尖角,易傷人,平時(shí)應(yīng)用的也不多。

普遍意義上的鋼化玻璃都是物理鋼化玻璃,下文中如果不特別提成,那么所說的鋼化玻璃,都是物理鋼化玻璃。

最常見的,應(yīng)用最普遍的,是物理鋼化。給大家詳細(xì)介紹一下物理鋼化玻璃。物理鋼化,是將玻璃原片切割到所需尺寸后,加熱到680攝氏度,是玻璃進(jìn)入接近熔融的狀態(tài),然后快速的進(jìn)行風(fēng)冷,吹風(fēng),使得玻璃的外表面快速散熱,而玻璃內(nèi)部的散熱速度,與外部的散熱速度不相同,表面形成壓應(yīng)力,內(nèi)部形成張應(yīng)力,內(nèi)外達(dá)到應(yīng)力平衡,使得玻璃的強(qiáng)度提升至原玻璃強(qiáng)度的五倍左右,達(dá)到鋼化的效果。

其實(shí)十年前我剛接觸玻璃的時(shí)候,說應(yīng)力我也不懂,可以這么理解,外層散熱快,熱脹冷縮,所以要收縮,壓力形成,內(nèi)層熱,收縮率不同,它要張開,張力形成,這樣就開始較勁了,內(nèi)外開始掰手腕了,最后兩個(gè)扳手腕的,達(dá)到平衡,誰也贏不過誰,稱之為應(yīng)力平衡。而這個(gè)應(yīng)力隨著溫度都降低下來,仍然保持著,所以有了強(qiáng)度提高的效果?梢岳斫鉃榇蜩F,加熱后淬火,讓鐵器提高強(qiáng)度,只不過那是水冷。



鋼化爐的基本構(gòu)造簡明示意圖

其實(shí)原本想直接上實(shí)物圖,又怕人家告我盜圖侵權(quán),干脆自己畫一個(gè),萬變不離其宗,所有的鋼化爐,都在這也的模式下,只是有細(xì)分的差別跟技術(shù)的不同。

首先,上片段,玻璃切割成所需的尺寸規(guī)格后,從上片段,放入玻璃,玻璃通過水平滾道,傳送進(jìn)入到爐膛中,進(jìn)行加熱(基本所有鋼化爐此處都是相同的意義,再細(xì)分的雙室爐,強(qiáng)制對流爐等,只是技術(shù)上的革新,他的作用,永遠(yuǎn)都是對玻璃進(jìn)行加熱處理)。這里提一句,上片段,爐膛內(nèi),風(fēng)柵,下片段,都是有滾軸支撐玻璃,玻璃水平放置在傳送的滾軸上,只不過再爐膛內(nèi)的滾軸,是耐高溫陶瓷材料,稱為羅拉,玻璃進(jìn)入爐膛后,會(huì)來回往復(fù)滾動(dòng),加熱,待加熱到所需溫度,傳送到下一階段。風(fēng)柵段,進(jìn)行吹風(fēng)降溫鋼化。

單獨(dú)開一個(gè)段落,來說一下這個(gè)吹風(fēng)降溫,其實(shí)鋼化的整個(gè)過程,就在這個(gè)吹風(fēng)段的前幾秒鐘。玻璃加熱后,離開爐膛,進(jìn)入吹風(fēng)段的瞬間,風(fēng)柵開啟吹風(fēng),降溫,這是鋼化的關(guān)鍵階段,也是玻璃破碎最多的階段,很容易理解啊,淬火淬的太過,就折了,玻璃一樣道理。鋼化成功與否,就看出爐堂的這十秒之內(nèi)的情況。后期吹風(fēng)降溫,只是為了讓玻璃降溫到可以搬運(yùn)的溫度,跟鋼化無關(guān)。

當(dāng)風(fēng)柵段,把玻璃吹至可以搬運(yùn)的溫度后,傳送至下片段,工人搬運(yùn)下片,鋼化過程結(jié)束。

更深入的,鋼化玻璃爐膛內(nèi)加熱時(shí)間吹風(fēng)時(shí)間,但因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展,強(qiáng)制對流爐的出現(xiàn),雙室爐的出現(xiàn),都發(fā)生了改變,根據(jù)每個(gè)廠家的技術(shù)不同,玻璃在爐膛內(nèi)的加熱時(shí)間不相同,不能再以最早的每個(gè)毫米加熱35秒來計(jì)算加熱時(shí)間了。



說一下最貼近生活的兩個(gè)點(diǎn):1,如何分辨鋼化玻璃。2鋼化玻璃無緣無故的爆炸了,為啥?

1,如何分辨鋼化玻璃,這個(gè)是最常用的,鋼化玻璃跟普通玻璃,猛一看一個(gè)樣,如何區(qū)別呢?首先看玻璃有沒有鋼標(biāo),鋼標(biāo)一般是在玻璃的角落,標(biāo)有3C標(biāo)志,及鋼化廠家的編號(hào)。如E000513,或再增加廠標(biāo)。



鋼化玻璃破碎后狀態(tài)

但有些情況下,為了美觀,客戶要求不打鋼標(biāo),如何分辨呢?有人說,砸啊,鋼化玻璃破碎后是小顆粒,沒錯(cuò),但砸碎了,你還分別個(gè)啥?教大家一個(gè)最簡單的辦法,偏光鏡

偏光鏡,現(xiàn)在開車的,墨鏡基本都是偏光鏡了,這也是商家的賣點(diǎn),有個(gè)偏光測試紙,紙上本來畫的是一個(gè)釣魚的老頭,用偏光鏡一看,魚鉤上還有條魚,帶偏光鏡能看到魚,不帶看不到。偏光鏡檢測鋼化玻璃是最方便的,帶上偏光鏡看玻璃,玻璃有明顯的風(fēng)斑,這是鋼化玻璃在吹風(fēng)階段不可避免的,也是最快捷的檢測辦法。

如果說我沒有偏光鏡呢,其實(shí)鋼化玻璃,如果在爐膛中加熱時(shí)間過長,或在風(fēng)柵段,吹風(fēng)壓力設(shè)定出現(xiàn)了誤差,能夠明顯的看出,玻璃有變形,不再是非常平的玻璃,(穿插一句,浮法玻璃是非常平整的,因?yàn)樗菍⑷刍牟A,浮在熔化的金屬“錫”上,是液體表面對液體表面的解除,是非常平整的,當(dāng)然,非要抬杠說地球是圓的,地心引力會(huì)造成玻璃有略微的彎曲,的確,但你肉眼難以觀測),而玻璃進(jìn)入到鋼化爐進(jìn)行加熱,加熱到接近熔融狀態(tài),直白的說,玻璃已經(jīng)燒軟了,如果溫度控制稍有不慎,加熱時(shí)間過長,就會(huì)再玻璃上形成一道一道的,類似搓衣板的變形,成為波形變形(國家對波形變形有國標(biāo)),還有就是鋼化玻璃最終出爐后,整體會(huì)有弓形的變形(弓形變形也有國標(biāo))。根據(jù)這兩點(diǎn),就可以判斷玻璃是否鋼化。

大家走在路上,看到某個(gè)建筑物反射對面的景色,反射的支離破碎,亂七八糟,那就是鋼化的波形變形引起的。

2,鋼化玻璃,在沒有任何外力影響的情況下,自己爆開了,是為什么?

鋼化玻璃有一種情況,叫自爆,這屬于先天性疾病,無可避免。在玻璃制造的原材料種,含有硫化鎳,硫化鎳這種物質(zhì),有兩種形態(tài),α形態(tài),跟β形態(tài)。一種形態(tài)為大端,一種形態(tài)為小端。在玻璃鋼化的過程中,加熱,升高溫度,硫化鎳就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾《,而在后期降溫后,硫化鎳就?huì)慢慢的再轉(zhuǎn)化為大端。原本小端相安無事,但轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠖,就?huì)從玻璃內(nèi)部,把鋼化玻璃擠爆了,稱為自爆。

通俗的解釋一下,玻璃里還有一種物質(zhì)“硫化鎳”,這種物質(zhì),再平時(shí),是大體積的,加熱后,會(huì)變成小體積,但鋼化玻璃形成應(yīng)力,猶如兩個(gè)人再掰手腕,都已經(jīng)用上力氣了,把這個(gè)硫化鎳,理解為兩個(gè)掰手腕的人的手掌里,夾著這么個(gè)東西。當(dāng)應(yīng)力形成后,從鋼化完成到以后的很長一段時(shí)間里,硫化鎳顆粒一點(diǎn)一點(diǎn)的變大,把掰手腕的兩個(gè)人的手掌,扎破了,玻璃就爆開了。

玻璃自爆無法避免,國標(biāo)中對鋼化自爆率的要求是0.3%。但也有手段降低自爆率,比如通過均質(zhì)處理,或選用超白玻璃等等。

那總不能只要玻璃爆開了,就是自爆,然后索賠,那玻璃廠家要慘了,如何分辨自爆呢?總不能天天派個(gè)人看著玻璃吧?



大家看這個(gè)圖片,鋼化玻璃的破碎,總是有一個(gè)起爆點(diǎn)的。鋼化玻璃爆裂,不管是人為因素,還是自爆,都有一個(gè)原始點(diǎn),從這個(gè)原始點(diǎn),向周圍擴(kuò)散狀,大家看圖片的起爆點(diǎn),是有兩片形狀基本接近,類似蝴蝶翅膀一樣的兩個(gè)玻璃顆粒,稱之為蝴蝶斑,這是鋼化玻璃自爆的特性,如果你很仔細(xì)的觀察,蝴蝶斑中間,能夠看到一個(gè)很小的點(diǎn),是在玻璃中間的,不在外表面,這就是硫化鎳的點(diǎn)。

所以,并不是所有的玻璃爆開了,都是自爆,可以通過蝴蝶斑來判斷是不是自爆。有理有據(jù),可以使人信服。玻璃廠,門窗廠,還是業(yè)主方,都能達(dá)成一致。

至此,鋼化玻璃基本介紹完了。物理鋼化玻璃,本身屬于安全玻璃,破碎后成為小顆粒,不會(huì)對人體造成嚴(yán)重?fù)p傷。

最后給大家說一個(gè),怎么看鋼化玻璃合不合格的最簡單的辦法。

當(dāng)玻璃爆開后,任意選擇5cm乘以5cm的區(qū)域,清點(diǎn)區(qū)域內(nèi)鋼化玻璃的顆粒,如果小于25個(gè)顆粒,玻璃就是不合格的。一定要找顆粒稀疏的地方哦~~因?yàn)殇摶瘶?biāo)準(zhǔn)要求,再玻璃的任意部位,都必須達(dá)到這個(gè)要求,否則為不合格產(chǎn)品。

你家鋼化玻璃碎了之后,有個(gè)好大一塊,或長條或不規(guī)整,抓緊找賣家去,這丫的是不是想用玻璃砍死我啊這么大一塊,跟刀一樣,多危險(xiǎn)!
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