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钢化玻璃与热弯夹层玻璃炸裂的主要原因分析

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-04-27 17:36:06

  钢化玻璃与热弯夹层玻璃是安全玻璃的最主要的形式,它被广泛的应用于建筑门窗幕墙、观光廊道、护栏、各种车用门窗等领域,自爆问题是钢化安全玻璃与热弯夹层安全玻璃应用所面临的一个棘手问题,笔者以下针对钢化玻璃与热弯夹层玻璃的炸裂问题,围绕如何采取有效的工艺处理进行简单的阐述。

  1、钢化玻璃的炸裂主要有以下几个方面的原因

  玻璃的边部和外观质量、产品设计的缺陷、钢化的工艺质量、玻璃在安装过程中的不当、玻璃油墨膨胀系数的影响、玻璃中硫化镍引起的玻璃自爆等相关因素所造成。

  (1)玻璃的边部和外观质量

  玻璃的边部质量差存在炸口、爆边,玻璃表面深划伤是造成钢化玻璃炸裂的重要因素。玻璃边部的炸口主要表现为边部出现纵向裂口,玻璃边部炸口产生的原因主要有两个方面,一方面是玻璃边部受外力碰撞所产生的炸口,另一方面是由于玻璃的边部磨边质量差,磨边较轻,玻璃在进行钢化时,玻璃的前端(即出炉端)从出炉到起弧有较大的温度损失,应力相对集中,容易引起玻璃边部的微裂和炸口;爆边主要表现为玻璃边部的内外表面出现贝壳状缺损。

  为了防止由于玻璃的边部和外观质量而引起的钢化玻璃的自爆,最有效的办法是良好的磨边质量,磨边深度要超过玻璃厚度的三分之一,对于边部的爆边,进行砂纸打磨,使贝壳状缺损过渡均匀。另外,玻璃在加工、搬运、安装过程中,对玻璃边部必须进行适当的保护。再有,尽量避免玻璃表面与其他坚硬的物体碰撞、摩擦造成深划伤。

  (2)产品设计的缺陷

  钢化玻璃产品设计存在缺陷也是造成玻璃自爆炸裂的隐患,产品设计存在的缺陷主要指的是一些开孔、开洞和挖角的玻璃,开孔或开口设计太靠近玻璃的边部,或两个孔和两个开口相离的距离太近,玻璃挖角或开口部分的拐角过于尖锐,从而引起玻璃的应力过于集中,极易引起钢化产品后期使用过程中的炸裂。

  为了防止由于产品设计的不当引起的钢化玻璃的炸裂,在对玻璃上开孔、开洞、挖角部分进行设计时,对于厚度在12mm以下的玻璃可接受的孔边距为1.5×玻璃厚度;对于厚度在12mm以上的玻璃可接受的孔边距为2×玻璃厚度;由于玻璃角部的应力较为集中,孔的边部距玻璃角部的距离不应小于玻璃厚度的6倍;另外,为了保证钢化玻璃具有更稳定的性能和强度,实际当中在对玻璃进行设计时,尽量要放宽孔间距和孔边距,拐角尽量过渡圆滑,对于这一点,钢化玻璃的产品图纸设计人员一定在清楚的掌握。

  (3)钢化的工艺质量

  不合理的钢化工艺也会造成钢化玻璃产品后期的自爆,由于钢化工艺不当引起后期玻璃出现自爆的因素主要有:玻璃的钢化程度过高、玻璃的规格尺寸达到或超出钢化炉的负荷能力。

  a>玻璃的钢化程度过高,会增加玻璃在后期使用过程中自爆的发生

  评价钢化玻璃的钢化程度主要从玻璃破碎后的碎块进行观察。玻璃破碎后,碎块越细说明玻璃的表面压应力过大,表面压应力过大的钢化玻璃容易发生自爆,所以对于钢化玻璃国家标准要求的前提下,要尽量避免表面压应力过大的玻璃。

  为了避免玻璃的钢化程度过高,在钢化工艺的控制中,主要针对玻璃的加热温度和钢化风压进行控制。玻璃的加热温度过高、冷却时的风压过大,会造成玻璃内部的张应力和玻璃表面层的压应力过大,从而增加玻璃出现自爆的隐患。所以在实际的生产当中,必须依据玻璃的厚度、颜色,制定出一套适合于自身设备的正确工艺参数,并对钢化时的工艺参数的调整严格进行控制。

  b>玻璃的规格尺寸达到或超出钢化炉的负荷能力

  根据笔者多年的生产经验,如果玻璃的规格尺寸过大,几乎达到或超出钢化炉生产能力,这样的玻璃在生产后,自爆的几率要明显高于正常规格的玻璃。原因主要在于以下几个方面:玻璃规格较大引起玻璃整体加热不均匀,玻璃表面的不同区域存在温差,由于温差引起钢化后的应力不均;玻璃在风冷淬火时,吹风不均造成应力分布不均。

  为了解决玻璃规格大钢化后应力分布不均引起的自爆,一方面对于大规格玻璃的生产,尽量选择大规格的钢化炉;另一方面对于几乎达到钢化炉生产能力的大规格玻璃,钢化工艺控制的难点在于对玻璃的各个部分做到均匀加热,和吹风淬火均匀。所以,在工艺控制方面也要围绕这两点着手进行控制:首先是均匀加热的控制,观察炉内各个区域的温度显示,将炉内各个区域的温度调节一致,并开启炉内的加热平衡,适当降低加热温度并延长加热的时间,上一炉玻璃出炉后不要急于进下一炉,最好中间空一炉,待炉温进行恢复;其次是均匀淬火吹风的控制,检查吹风孔是否完全通透,特别是风栅边角这些平常用不到的风栅区域,另外,将上下风栅的的风压调节一致,观察风栅各个区域与玻璃的距离是否一致,在玻璃进行钢化风冷时,尽可能的加大玻璃在钢化吹风时的摆动距离,并延长钢化吹风的时间和冷却吹风的时间。

  (4)原片玻璃中夹杂硫化镍

  由硫化镍引起的玻璃自爆,自爆后如果没有散开,我们可以比较容易在破碎的起点找到一个“8”字形或“蝴蝶斑”碎片图案的特征,会发现在“8”字形的裂纹相交处有一个较小的黑点存在。

  原片玻璃硫化镍的来源。浮法玻璃原片中存在硫化镍,主要来自两个方面,一方面是浮法玻璃生产原料的问题,浮法玻璃的成分有石英砂(硅砂)、纯碱、芒硝、白云石、长石(钾长石、钠长石)、石灰石、助熔剂、澄清剂、着色剂、碎玻璃等,主要在硅砂、白云石、长石中存在了微量的镍质成分;另一方面是由于浮法玻璃生产线的熔窑内钢结构焊接过后遗留下的焊头、焊渣,在浮法玻璃的生产过程中,这些焊头与焊渣会产生很多镍化合物,如果玻璃不进行钢化处理,浮法玻璃中镍化合物的存在,对玻璃的外观及性能基本上不产生影响,但玻璃中硫化镍的存在却是钢化玻璃最大的自爆隐患,极大地影响钢化玻璃的使用寿命。

  硫化镍对玻璃造成自爆的机理。原片玻璃中夹杂硫化镍引起的玻璃自爆主要是因为硫化镍与玻璃的膨胀系数存在较大的差别,硫化镍的晶相转变产生于高温和低温的变化,在玻璃高温时硫化镍慢慢膨胀,当温度慢慢冷却时,由于含镍质体与玻璃体膨胀系数具有较大的差别,会造成硫化镍向外部的张力挤压,硫化镍向外部张力挤压的力量正是造成玻璃破碎的罪魁祸首。由于浮法玻璃在生产退火时温度是均匀冷却,硫化镍在玻璃板心向外部挤压的力量一般情况下不足以对玻璃造成破碎,但在玻璃钢化的过程中,当玻璃加热到680℃—720℃钢化温度时快速的到风栅冷却,由于玻璃加热后两个表面需要高速的冷却,会造成硫化镍边缘裂纹的扩大,当裂纹扩大到压应力无法均衡时就会破裂,一部分在玻璃钢化过程中造成破碎,另一部分会在使用过程中存在潜在的自爆隐患,在使用过程中当玻璃的压应力无法均衡硫化镍的张力,就会造成玻璃的自爆。

  如何避免由于硫化镍造成的钢化玻璃自爆。为了避免由于硫化镍造成的钢化玻璃自爆,在工艺处理上我们应从两方面入手,一方面浮法玻璃生产企业可以采取有效的在线硫化镍识别检测技术,尽量避免硫化镍在玻璃体内的存在,另一方面玻璃深加工企业在钢化玻璃出厂前,对玻璃进行均质处理,将逐片隔离且固定好的玻璃垂直或水平放置在均质炉内,然后进行炉内加热,使玻璃表面的温度达到290±10℃后,恒温保持2个小时,然后进行冷却,从而引爆夹杂有硫化镍存在自爆隐患的玻璃。对玻璃深加工企业来说,为了有效的降低硫化镍引起自爆的几率,我们只能通过在玻璃钢化完后的均质处理。

  (5)玻璃在安装过程中的不当

  玻璃在安装过程中的不当,所造成的钢化玻璃的炸裂,主要有两个方面,一方面是由于玻璃安装后承受过大的外力,在对玻璃进行安装时,如果钢化玻璃的弧度与安装的框架不相吻合,使用外力强迫性进行安装;另一方面是玻璃与金属框架或金属螺钉裸接触;这两个方面都会引起钢化玻璃后期的炸裂。

  为了避免由于安装过程的不当造成玻璃后期的炸裂,一方面要避免安装过程中玻璃承受过大的外力,必须要保证玻璃与玻璃安装部位的弧度相一致,安装前建议对安装部位的框架进行矫正,使之与玻璃相适应;另一方面要避免玻璃与安装时的金属框架或金属螺钉裸接触,对接触部位加装橡皮衬垫。

  (6)玻璃油墨膨胀系数的影响

  一些丝网印刷装饰黑边的玻璃,如果印刷时所使用钢化玻璃油墨的膨胀系数与玻璃的膨胀系数存在较大的差别,也有可能造成后期玻璃的自爆,特别是一些印刷黑边较宽,弯曲弧度较大的钢化玻璃,如果出现自爆率较高的现象,我们就要将油墨的膨胀系数纳入考虑的范围,此点往往被大家所忽视。

  为了避免由于玻璃油墨造成的钢化玻璃炸裂,在对玻璃进行印刷时,所采用的油墨的膨胀系数,必须与玻璃的膨胀系数相匹配。另外,对于热弯玻璃的丝网印刷,丝印时油墨不应刷的太厚。

  2、热弯夹层玻璃在使用过程中也存在玻璃的炸裂现象

  由于两片玻璃是由中间层的胶片进行粘合,相对于钢化玻璃来说玻璃炸裂后不会出现碎块的飞溅,但是玻璃一旦出现炸裂,那么玻璃的安全性能将宣告终结。笔者结合多年对于弯夹层玻璃生产经验,通过弯夹层玻璃不同状态炸裂进行分析,将对弯夹层玻璃造成炸裂的因素进行简单的总结,对弯夹层玻璃造成炸裂的因素主要有:玻璃在热弯成型时借用外力过大、玻璃在热弯成型后退火过快、玻璃中间粘结层的内应力过大、对成品夹层玻璃不当改切和处理、玻璃在安装时承受的外力过大等相关因素所造成。

  (1)玻璃在热弯成型时所借助的外力

  一些弧度和球面较大的玻璃,在热弯成型时需要施加一定的外力来顶压玻璃,使玻璃达到所要求的弧度和球面。如果在玻璃烧制的过程中施加的外力过大,会导致玻璃的应力不均,引起玻璃后期使用过程中的自爆,所以玻璃热弯烧制过程,应该主要通过加热的温度来控制玻璃的成型,避免使用过大的辅助外力。

  (2)玻璃在热弯时退火过快,也会造成后期成品玻璃的自爆发生

  玻璃在热弯成型时,原有应力已消除,为防止在降温过程中由于温度梯度而产生新的应力,应严格控制在退火温度范围的冷却速度,特别是在温度较高阶段,要玻璃慢冷到玻璃结构完全固定以后,以防止永久应力的产生,退火曲线应该均匀变化,且出炉落架的玻璃不能放在车间风口或风扇直吹处。玻璃的退火应采用缓慢冷却的方式,炉温必须降到100℃以下时再取出玻璃。

  (3)粘结层的内应力过大

  成型后夹层玻璃的中间粘结层存在内应力,内应力过大会引起玻璃的自爆。造成中间粘结层内压力过大的因素主要是:外片玻璃与内片玻璃在合片操作时没有将弧度放置吻合,为了避免此类情况的出现,玻璃在热弯出炉抬下模具前用记号笔在内片与外片相互对应的位置进行标记,且内外片玻璃的标记要完全重合,合片工序在对内外片进行合片操作时,要参照这个标记,要做到合片后标记完全的重合,标记如果没有做到完全的重合,就说明内外片玻璃的弧度没有放置吻合,玻璃成品后就存在自爆的隐患。

  (4)玻璃在热弯成型时,使用过大的外力辅助玻璃成型,会导致玻璃的应力不均,也会造成后期成品玻璃的自爆。

  (5)对成品夹层玻璃的不当改切和处理

  夹层安全玻璃不同于钢化玻璃,成品后的夹层玻璃在一定程度上可以进行改切或打孔等成品后的再处理,但不当的处理方法很容易造成夹层玻璃的炸裂。

  为了避免由于不当的再处理工艺造成夹层玻璃的炸裂,在对其进行处理时,我们应当遵循以下几点:a.最好采用水切割的方法对成品夹层玻璃进行改切或开孔处理;b.由于夹层玻璃(特别是弯夹层玻璃)边缘的应力较为集中,最好不要在成品夹层玻璃的边缘进行挖角或开槽处理;c.要保证开口区的边缘距玻璃的边缘是玻璃厚度的五倍以上;d.不要在成品弯夹层玻璃弧度较大的区域进行开孔处理。

  (6)玻璃安装时的外力

  玻璃在安装时,如果玻璃的弧度与安装部位的弧度不相吻合,会造成安装时玻璃受到的外力过大,会造成玻璃在使用一段时间后出现自爆。


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