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對(duì)于鋼化玻璃與熱彎夾層玻璃炸裂問(wèn)題的探討和分析
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鋼化玻璃與彎夾層玻璃是安全玻璃的最主要的形式，它被廣泛的應(yīng)用于建筑門窗幕墻、觀光廊道、護(hù)欄、各種車用門窗等領(lǐng)域，自爆問(wèn)題是鋼化安全玻璃與彎夾層安全玻璃應(yīng)用所面臨的一個(gè)棘手問(wèn)題，筆者以下針對(duì)鋼化玻璃與彎夾層玻璃的炸裂問(wèn)題，圍繞如何采取有效的工藝處理進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。
1鋼化玻璃的炸裂主要有以下幾個(gè)方面的原因
玻璃的邊部和外觀質(zhì)量、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷、鋼化的工藝質(zhì)量、玻璃在安裝過(guò)程中的不當(dāng)、玻璃油墨膨脹系數(shù)的影響、玻璃中硫化鎳引起的玻璃自爆等相關(guān)因素所造成。
1.1玻璃的邊部和外觀質(zhì)量
玻璃的邊部質(zhì)量差存在炸口、爆邊，玻璃表面深劃傷是造成鋼化玻璃炸裂的重要因素。玻璃邊部的炸口主要表現(xiàn)為邊部出現(xiàn)縱向裂口，玻璃邊部炸口產(chǎn)生的原因主要有兩個(gè)方面，一方面是玻璃邊部受外力碰撞所產(chǎn)生的炸口，另一方面是由于玻璃的邊部磨邊質(zhì)量差，磨邊較輕，玻璃在進(jìn)行鋼化時(shí)，玻璃的前端(即出爐端)從出爐到起弧有較大的溫度損失，應(yīng)力相對(duì)集中，容易引起玻璃邊部的微裂和炸口;爆邊主要表現(xiàn)為玻璃邊部的內(nèi)外表面出現(xiàn)貝殼狀缺損。
為了防止由于玻璃的邊部和外觀質(zhì)量而引起的鋼化玻璃的自爆，最有效的辦法是良好的磨邊質(zhì)量，磨邊深度要超過(guò)玻璃厚度的三分之一，對(duì)于邊部的爆邊，進(jìn)行砂紙打磨，使貝殼狀缺損過(guò)渡均勻。另外，玻璃在加工、搬運(yùn)、安裝過(guò)程中，對(duì)玻璃邊部必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。再有，盡量避免玻璃表面與其他堅(jiān)硬的物體碰撞、摩擦造成深劃傷。
1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷
鋼化玻璃產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在缺陷也是造成玻璃自爆炸裂的隱患，產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在的缺陷主要指的是一些開(kāi)孔、開(kāi)洞和挖角的玻璃，開(kāi)孔或開(kāi)口設(shè)計(jì)太靠近玻璃的邊部，或兩個(gè)孔和兩個(gè)開(kāi)口相離的距離太近，玻璃挖角或開(kāi)口部分的拐角過(guò)于尖銳，從而引起玻璃的應(yīng)力過(guò)于集中，極易引起鋼化產(chǎn)品后期使用過(guò)程中的炸裂。
為了防止由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不當(dāng)引起的鋼化玻璃的炸裂，在對(duì)玻璃上開(kāi)孔、開(kāi)洞、挖角部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于厚度在12mm以下的玻璃可接受的孔邊距為1.5×玻璃厚度;對(duì)于厚度在12mm以上的玻璃可接受的孔邊距為2×玻璃厚度;由于玻璃角部的應(yīng)力較為集中，孔的邊部距玻璃角部的距離不應(yīng)小于玻璃厚度的6倍;另外，為了保證鋼化玻璃具有更穩(wěn)定的性能和強(qiáng)度，實(shí)際當(dāng)中在對(duì)玻璃進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，盡量要放寬孔間距和孔邊距，拐角盡量過(guò)渡圓滑，對(duì)于這一點(diǎn)，鋼化玻璃的產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)人員一定在清楚的掌握。
1.3鋼化的工藝質(zhì)量
不合理的鋼化工藝也會(huì)造成鋼化玻璃產(chǎn)品后期的自爆，由于鋼化工藝不當(dāng)引起后期玻璃出現(xiàn)自爆的因素主要有：玻璃的鋼化程度過(guò)高、玻璃的規(guī)格尺寸達(dá)到或超出鋼化爐的負(fù)荷能力。
1.3.1玻璃的鋼化程度過(guò)高，會(huì)增加玻璃在后期使用過(guò)程中自爆的發(fā)生
評(píng)價(jià)鋼化玻璃的鋼化程度主要從玻璃破碎后的碎塊進(jìn)行觀察。玻璃破碎后，碎塊越細(xì)說(shuō)明玻璃的表面壓應(yīng)力過(guò)大，表面壓應(yīng)力過(guò)大的鋼化玻璃容易發(fā)生自爆，所以對(duì)于鋼化玻璃國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，要盡量避免表面壓應(yīng)力過(guò)大的玻璃。
為了避免玻璃的鋼化程度過(guò)高，在鋼化工藝的控制中，主要針對(duì)玻璃的加熱溫度和鋼化風(fēng)壓進(jìn)行控制。玻璃的加熱溫度過(guò)高、冷卻時(shí)的風(fēng)壓過(guò)大，會(huì)造成玻璃內(nèi)部的張應(yīng)力和玻璃表面層的壓應(yīng)力過(guò)大，從而增加玻璃出現(xiàn)自爆的隱患。所以在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，必須依據(jù)玻璃的厚度、顏色，制定出一套適合于自身設(shè)備的正確工藝參數(shù)，并對(duì)鋼化時(shí)的工藝參數(shù)的調(diào)整嚴(yán)格進(jìn)行控制。
1.3.2玻璃的規(guī)格尺寸達(dá)到或超出鋼化爐的負(fù)荷能力
根據(jù)筆者多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，如果玻璃的規(guī)格尺寸過(guò)大，幾乎達(dá)到或超出鋼化爐生產(chǎn)能力，這樣的玻璃在生產(chǎn)后，自爆的幾率要明顯高于正常規(guī)格的玻璃。原因主要在于以下幾個(gè)方面：玻璃規(guī)格較大引起玻璃整體加熱不均勻，玻璃表面的不同區(qū)域存在溫差，由于溫差引起鋼化后的應(yīng)力不均;玻璃在風(fēng)冷淬火時(shí)，吹風(fēng)不均造成應(yīng)力分布不均。
為了解決玻璃規(guī)格大鋼化后應(yīng)力分布不均引起的自爆，一方面對(duì)于大規(guī)格玻璃的生產(chǎn)，盡量選擇大規(guī)格的鋼化爐;另一方面對(duì)于幾乎達(dá)到鋼化爐生產(chǎn)能力的大規(guī)格玻璃，鋼化工藝控制的難點(diǎn)在于對(duì)玻璃的各個(gè)部分做到均勻加熱，和吹風(fēng)淬火均勻。所以，在工藝控制方面也要圍繞這兩點(diǎn)著手進(jìn)行控制：首先是均勻加熱的控制，觀察爐內(nèi)各個(gè)區(qū)域的溫度顯示，將爐內(nèi)各個(gè)區(qū)域的溫度調(diào)節(jié)一致，并開(kāi)啟爐內(nèi)的加熱平衡，適當(dāng)降低加熱溫度并延長(zhǎng)加熱的時(shí)間，上一爐玻璃出爐后不要急于進(jìn)下一爐，最好中間空一爐，待爐溫進(jìn)行恢復(fù);其次是均勻淬火吹風(fēng)的控制，檢查吹風(fēng)孔是否完全通透，特別是風(fēng)柵邊角這些平常用不到的風(fēng)柵區(qū)域，另外，將上下風(fēng)柵的的風(fēng)壓調(diào)節(jié)一致，觀察風(fēng)柵各個(gè)區(qū)域與玻璃的距離是否一致，在玻璃進(jìn)行鋼化風(fēng)冷時(shí)，盡可能的加大玻璃在鋼化吹風(fēng)時(shí)的擺動(dòng)距離，并延長(zhǎng)鋼化吹風(fēng)的時(shí)間和冷卻吹風(fēng)的時(shí)間。
1.4原片玻璃中夾雜硫化鎳
由硫化鎳引起的玻璃自爆，自爆后如果沒(méi)有散開(kāi)，我們可以比較容易在破碎的起點(diǎn)找到一個(gè)“8”字形或“蝴蝶斑”碎片圖案的特征，會(huì)發(fā)現(xiàn)在“8”字形的裂紋相交處有一個(gè)較小的黑點(diǎn)存在。
原片玻璃硫化鎳的來(lái)源。浮法玻璃原片中存在硫化鎳，主要來(lái)自兩個(gè)方面，一方面是浮法玻璃生產(chǎn)原料的問(wèn)題，浮法玻璃的成分有石英砂(硅砂)、純堿、芒硝、白云石、長(zhǎng)石(鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石)、石灰石、助熔劑、澄清劑、著色劑、碎玻璃等，主要在硅砂、白云石、長(zhǎng)石中存在了微量的鎳質(zhì)成分;另一方面是由于浮法玻璃生產(chǎn)線的熔窯內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)焊接過(guò)后遺留下的焊頭、焊渣，在浮法玻璃的生產(chǎn)過(guò)程中，這些焊頭與焊渣會(huì)產(chǎn)生很多鎳化合物，如果玻璃不進(jìn)行鋼化處理，浮法玻璃中鎳化合物的存在，對(duì)玻璃的外觀及性能基本上不產(chǎn)生影響，但玻璃中硫化鎳的存在卻是鋼化玻璃最大的自爆隱患，極大地影響鋼化玻璃的使用壽命。
硫化鎳對(duì)玻璃造成自爆的機(jī)理。原片玻璃中夾雜硫化鎳引起的玻璃自爆主要是因?yàn)榱蚧嚺c玻璃的膨脹系數(shù)存在較大的差別，硫化鎳的晶相轉(zhuǎn)變產(chǎn)生于高溫和低溫的變化，在玻璃高溫時(shí)硫化鎳慢慢膨脹，當(dāng)溫度慢慢冷卻時(shí)，由于含鎳質(zhì)體與玻璃體膨脹系數(shù)具有較大的差別，會(huì)造成硫化鎳向外部的張力擠壓，硫化鎳向外部張力擠壓的力量正是造成玻璃破碎的罪魁禍?zhǔn)�。由�?a target="_blank" style="color: rgb(0, 84, 166);">浮法玻璃在生產(chǎn)退火時(shí)溫度是均勻冷卻，硫化鎳在玻璃板心向外部擠壓的力量一般情況下不足以對(duì)玻璃造成破碎，但在玻璃鋼化的過(guò)程中，當(dāng)玻璃加熱到680℃—720℃鋼化溫度時(shí)快速的到風(fēng)柵冷卻，由于玻璃加熱后兩個(gè)表面需要高速的冷卻，會(huì)造成硫化鎳邊緣裂紋的擴(kuò)大，當(dāng)裂紋擴(kuò)大到壓應(yīng)力無(wú)法均衡時(shí)就會(huì)破裂，一部分在玻璃鋼化過(guò)程中造成破碎，另一部分會(huì)在使用過(guò)程中存在潛在的自爆隱患，在使用過(guò)程中當(dāng)玻璃的壓應(yīng)力無(wú)法均衡硫化鎳的張力，就會(huì)造成玻璃的自爆。
如何避免由于硫化鎳造成的鋼化玻璃自爆。為了避免由于硫化鎳造成的鋼化玻璃自爆，在工藝處理上我們應(yīng)從兩方面入手，一方面浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)可以采取有效的在線硫化鎳識(shí)別檢測(cè)技術(shù)，盡量避免硫化鎳在玻璃體內(nèi)的存在，另一方面玻璃深加工企業(yè)在鋼化玻璃出廠前，對(duì)玻璃進(jìn)行均質(zhì)處理，將逐片隔離且固定好的玻璃垂直或水平放置在均質(zhì)爐內(nèi)，然后進(jìn)行爐內(nèi)加熱，使玻璃表面的溫度達(dá)到290±10℃后，恒溫保持2個(gè)小時(shí)，然后進(jìn)行冷卻，從而引爆夾雜有硫化鎳存在自爆隱患的玻璃。對(duì)玻璃深加工企業(yè)來(lái)說(shuō)，為了有效的降低硫化鎳引起自爆的幾率，我們只能通過(guò)在玻璃鋼化完后的均質(zhì)處理。
1.5玻璃在安裝過(guò)程中的不當(dāng)
玻璃在安裝過(guò)程中的不當(dāng)，所造成的鋼化玻璃的炸裂，主要有兩個(gè)方面，一方面是由于玻璃安裝后承受過(guò)大的外力，在對(duì)玻璃進(jìn)行安裝時(shí)，如果鋼化玻璃的弧度與安裝的框架不相吻合，使用外力強(qiáng)迫性進(jìn)行安裝;另一方面是玻璃與金屬框架或金屬螺釘裸接觸;這兩個(gè)方面都會(huì)引起鋼化玻璃后期的炸裂。
為了避免由于安裝過(guò)程的不當(dāng)造成玻璃后期的炸裂，一方面要避免安裝過(guò)程中玻璃承受過(guò)大的外力，必須要保證玻璃與玻璃安裝部位的弧度相一致，安裝前建議對(duì)安裝部位的框架進(jìn)行矯正，使之與玻璃相適應(yīng);另一方面要避免玻璃與安裝時(shí)的金屬框架或金屬螺釘裸接觸，對(duì)接觸部位加裝橡皮襯墊。
1.6玻璃油墨膨脹系數(shù)的影響
一些絲網(wǎng)印刷裝飾黑邊的玻璃，如果印刷時(shí)所使用鋼化玻璃油墨的膨脹系數(shù)與玻璃的膨脹系數(shù)存在較大的差別，也有可能造成后期玻璃的自爆，特別是一些印刷黑邊較寬，彎曲弧度較大的鋼化玻璃，如果出現(xiàn)自爆率較高的現(xiàn)象，我們就要將油墨的膨脹系數(shù)納入考慮的范圍，此點(diǎn)往往被大家所忽視。
為了避免由于玻璃油墨造成的鋼化玻璃炸裂，在對(duì)玻璃進(jìn)行印刷時(shí)，所采用的油墨的膨脹系數(shù)，必須與玻璃的膨脹系數(shù)相匹配。另外，對(duì)于熱彎玻璃的絲網(wǎng)印刷，絲印時(shí)油墨不應(yīng)刷的太厚。
2熱彎夾層玻璃在使用過(guò)程中也存在玻璃的炸裂現(xiàn)象
由于兩片玻璃是由中間層的膠片進(jìn)行粘合，相對(duì)于鋼化玻璃來(lái)說(shuō)玻璃炸裂后不會(huì)出現(xiàn)碎塊的飛濺，但是玻璃一旦出現(xiàn)炸裂，那么玻璃的安全性能將宣告終結(jié)。筆者結(jié)合多年對(duì)于彎夾層玻璃生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)彎夾層玻璃不同狀態(tài)炸裂進(jìn)行分析，將對(duì)彎夾層玻璃造成炸裂的因素進(jìn)行簡(jiǎn)單的總結(jié)，對(duì)彎夾層玻璃造成炸裂的因素主要有：玻璃在熱彎成型時(shí)借用外力過(guò)大、玻璃在熱彎成型后退火過(guò)快、玻璃中間粘結(jié)層的內(nèi)應(yīng)力過(guò)大、對(duì)成品夾層玻璃不當(dāng)改切和處理、玻璃在安裝時(shí)承受的外力過(guò)大等相關(guān)因素所造成。
2.1玻璃在熱彎成型時(shí)所借助的外力
一些弧度和球面較大的玻璃，在熱彎成型時(shí)需要施加一定的外力來(lái)頂壓玻璃，使玻璃達(dá)到所要求的弧度和球面。如果在玻璃燒制的過(guò)程中施加的外力過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致玻璃的應(yīng)力不均，引起玻璃后期使用過(guò)程中的自爆，所以玻璃熱彎燒制過(guò)程，應(yīng)該主要通過(guò)加熱的溫度來(lái)控制玻璃的成型，避免使用過(guò)大的輔助外力。
2.2玻璃在熱彎時(shí)退火過(guò)快，也會(huì)造成后期成品玻璃的自爆發(fā)生
玻璃在熱彎成型時(shí)，原有應(yīng)力已消除，為防止在降溫過(guò)程中由于溫度梯度而產(chǎn)生新的應(yīng)力，應(yīng)嚴(yán)格控制在退火溫度范圍的冷卻速度，特別是在溫度較高階段，要玻璃慢冷到玻璃結(jié)構(gòu)完全固定以后，以防止永久應(yīng)力的產(chǎn)生，退火曲線應(yīng)該均勻變化，且出爐落架的玻璃不能放在車間風(fēng)口或風(fēng)扇直吹處。玻璃的退火應(yīng)采用緩慢冷卻的方式，爐溫必須降到100℃以下時(shí)再取出玻璃。
2.3粘結(jié)層的內(nèi)應(yīng)力過(guò)大
成型后夾層玻璃的中間粘結(jié)層存在內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力過(guò)大會(huì)引起玻璃的自爆。造成中間粘結(jié)層內(nèi)壓力過(guò)大的因素主要是:外片玻璃與內(nèi)片玻璃在合片操作時(shí)沒(méi)有將弧度放置吻合，為了避免此類情況的出現(xiàn)，玻璃在熱彎出爐抬下模具前用記號(hào)筆在內(nèi)片與外片相互對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行標(biāo)記，且內(nèi)外片玻璃的標(biāo)記要完全重合，合片工序在對(duì)內(nèi)外片進(jìn)行合片操作時(shí)，要參照這個(gè)標(biāo)記，要做到合片后標(biāo)記完全的重合，標(biāo)記如果沒(méi)有做到完全的重合，就說(shuō)明內(nèi)外片玻璃的弧度沒(méi)有放置吻合，玻璃成品后就存在自爆的隱患。
2.4玻璃在熱彎成型時(shí)，使用過(guò)大的外力輔助玻璃成型，會(huì)導(dǎo)致玻璃的應(yīng)力不均，也會(huì)造成后期成品玻璃的自爆。
2.5對(duì)成品夾層玻璃的不當(dāng)改切和處理
夾層安全玻璃不同于鋼化玻璃，成品后的夾層玻璃在一定程度上可以進(jìn)行改切或打孔等成品后的再處理，但不當(dāng)?shù)奶幚矸椒ê苋菀自斐蓨A層玻璃的炸裂。
為了避免由于不當(dāng)?shù)脑偬幚砉に囋斐蓨A層玻璃的炸裂，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)：a.最好采用水切割的方法對(duì)成品夾層玻璃進(jìn)行改切或開(kāi)孔處理;b.由于夾層玻璃(特別是彎夾層玻璃)邊緣的應(yīng)力較為集中，最好不要在成品夾層玻璃的邊緣進(jìn)行挖角或開(kāi)槽處理;c.要保證開(kāi)口區(qū)的邊緣距玻璃的邊緣是玻璃厚度的五倍以上;d.不要在成品彎夾層玻璃弧度較大的區(qū)域進(jìn)行開(kāi)孔處理。
2.6玻璃安裝時(shí)的外力
玻璃在安裝時(shí)，如果玻璃的弧度與安裝部位的弧度不相吻合，會(huì)造成安裝時(shí)玻璃受到的外力過(guò)大，會(huì)造成玻璃在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)自爆。