鋼化玻璃破損分析

1、鋼化玻璃破損分析摘要 鋼化玻璃就是傳統(tǒng)的平板玻璃經(jīng)過熱處理，通過淬冷或其他方法使其表面形成應(yīng)壓力層，從而使玻璃的那熱性和抗壓力性大大的提高，這些玻璃因?yàn)槠渚哂休^高的壓力抗拒效果，耐熱性都高于普通玻璃，因此具有較廣的應(yīng)用背景，同時(shí)，鋼化玻璃破損后，不是像普通玻璃那樣四分五裂，而是形成粒狀的碎片，因此破損所帶來的傷害也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通玻璃。盡管如此，鋼化玻璃還是具有破損的可能，鋼化玻璃的破損與普通玻璃在機(jī)理上是不一樣的，本文從鋼化玻璃的品種和性能入手，介紹了鋼化玻璃的使用領(lǐng)域，接下來重點(diǎn)分析了鋼化玻璃的破損原因，同時(shí)結(jié)合破損原因分析了應(yīng)對(duì)鋼化玻璃破損的辦法。關(guān)鍵字 鋼化玻璃 破損 原因 應(yīng)對(duì)措施一.

2、鋼化玻璃的品種及性能1. 全鋼化玻璃玻璃加熱到鋼化溫度后，用相同的冷卻強(qiáng)度對(duì)整片玻璃進(jìn)行均勻的冷卻。由此制得的鋼化玻璃，其表面應(yīng)力分布均勻。當(dāng)其破碎時(shí)，整片玻璃碎成不規(guī)則的網(wǎng)狀小塊。這種產(chǎn)品稱為全鋼化玻璃，通常簡(jiǎn)稱為鋼化玻璃。有關(guān)研究證明，要使鋼化玻璃具有穩(wěn)定的強(qiáng)度，在表面以下大約1/6厚度內(nèi)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力最為適宜，比如美國(guó)玻璃熱處理學(xué)會(huì)規(guī)定壓應(yīng)力層應(yīng)為厚度的15。鋼化玻璃不能切割，因?yàn)楫?dāng)玻璃表面受到損傷，而且損傷深度貫穿壓縮應(yīng)力層達(dá)到張應(yīng)力層的一瞬間，它就會(huì)立即全部破碎。鋼化玻璃的表面硬度與非鋼化制品并無差別。鋼化玻璃的邊部抗沖擊強(qiáng)度極弱，在運(yùn)輸、存放和使用中要尤其注意。2. 區(qū)域鋼化玻璃汽車

3、前風(fēng)擋玻璃如果采用全鋼化玻璃，當(dāng)其破損時(shí)存在著不能確保視野的危險(xiǎn)，所以上世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種使駕駛?cè)藛T視野部分的玻璃破碎時(shí)碎片較為粗大的區(qū)域鋼化玻璃。區(qū)域鋼化玻璃出現(xiàn)后，在美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛推廣，并形成法律。區(qū)域鋼化玻璃的生產(chǎn)就是將一片玻璃劃分為周邊和主視區(qū)，并使用專門的、冷卻強(qiáng)度分布不一的風(fēng)柵進(jìn)行冷卻處理，專門的風(fēng)柵會(huì)使玻璃周邊區(qū)的冷卻強(qiáng)度大，主視區(qū)冷卻強(qiáng)度小。經(jīng)這種冷卻方法冷卻后，玻璃呈現(xiàn)不同的應(yīng)力分布，即周邊的應(yīng)力小而密，主視區(qū)應(yīng)力大而稀。所以區(qū)域鋼化玻璃的最大特點(diǎn)是：當(dāng)玻璃破碎肘，周邊區(qū)碎成不規(guī)則的網(wǎng)狀小塊，而主視區(qū)的碎片則較大(規(guī)定在半徑100mm的圓內(nèi)允許有3塊1625

4、cm的碎片)。由此可以看出區(qū)域鋼化玻璃在汽車上使用屬于安全玻璃，而在建筑上則不屬于安全玻璃，所以區(qū)域鋼化玻璃嚴(yán)禁在建筑上使用。3. 熱增強(qiáng)玻璃實(shí)踐證明，厚度3 mm以下的玻璃用普通物理鋼化法很難做到完全鋼化，只能做成半鋼化玻璃。當(dāng)半鋼化玻璃破損時(shí)，其碎片比鋼化玻璃破損碎片要大得多，并且半鋼化玻璃并不象鋼化玻璃易于自爆，所以人們?yōu)闈M足玻璃幕墻及大規(guī)格玻璃的使用，開發(fā)出一種叫熱增強(qiáng)玻璃(半鋼化玻璃)的產(chǎn)品。熱增強(qiáng)玻璃(半鋼化玻璃)是玻璃在加熱爐加熱到一定溫度后移至冷卻室冷卻，其機(jī)械強(qiáng)度達(dá)到未處理玻璃兩倍左右即可。2003年12月國(guó)家四部委聯(lián)合發(fā)布的建筑安全玻璃管理規(guī)定中明文規(guī)定“單片半鋼化玻璃(熱

5、增強(qiáng)玻璃)、單片夾絲玻璃不屬于安全玻璃”。所以在建筑上使用熱增強(qiáng)玻璃時(shí)必須加工成夾層玻璃或安全中空玻璃方可使用。二. 鋼化玻璃的使用領(lǐng)域1. 建筑領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用現(xiàn)代建筑為了制造舒適的生活環(huán)境和便利的工作條件，對(duì)建筑材料也提出了越來越高的要求，玻璃已從傳統(tǒng)的采光到現(xiàn)在的多功能用途開始轉(zhuǎn)變，要求玻璃安全、環(huán)保、結(jié)實(shí)等，在建筑領(lǐng)域，玻璃應(yīng)用于玻璃墻玻璃窗、玻璃護(hù)欄、玻璃家具等，應(yīng)用空間非常廣闊，在建筑領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用要求玻璃具有較高的硬度、抗熱性同時(shí)兼具美觀等等要求，而這些都需要玻璃具有鋼化的標(biāo)準(zhǔn)。2. 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用鋼化玻璃在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用主要是指在農(nóng)業(yè)溫室中的應(yīng)用，鋼化玻璃的農(nóng)業(yè)溫室具有較強(qiáng)的抗沖

6、擊能力和機(jī)械強(qiáng)度，能夠承載冰雹和暴雨的擊打，隨著綠色農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋼化玻璃在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用提出了越來越高的要求，農(nóng)業(yè)溫室(棚)的發(fā)展勢(shì)頭越來越大，溫室的數(shù)量及其規(guī)模都在大幅度增加，而溫室頂棚的材料也由塑料薄膜開始向鋼化玻璃發(fā)展。盡管使用鋼化玻璃比使用塑料薄膜一次性投資高，但長(zhǎng)期的效益是明顯的，所以鋼化玻璃應(yīng)滿足農(nóng)業(yè)溫室不斷增長(zhǎng)的需要。3. 其他使用途徑除了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用和建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用以外，還有在化學(xué)工藝中的應(yīng)用工，因?yàn)殇摶ＡЬ哂懈叩挠捕龋簿哂泻芨叩目垢g性和耐酸耐堿的性能，因此在化工廠中的應(yīng)用既可以保證一些常規(guī)材料無法滿足的生產(chǎn)要求，也提高了安全的性能，因?yàn)殇摶ＡЪ词拱l(fā)生了爆

7、裂，其碎片也是連接在一起的粒狀碎片，大大降低了對(duì)人員的傷害。另外，其他的用途還有在海灘設(shè)施中的應(yīng)用。三. 鋼化玻璃的破損原因1. 玻璃本身質(zhì)量問題玻璃在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)質(zhì)量上的缺陷是導(dǎo)致鋼化玻璃破損和爆破的主要原因，例如玻璃邊緣的裂紋、玻璃表面的劃傷、玻璃的炸口、爆邊等等都是玻璃爆破隱患因素，出現(xiàn)這種情況的原因主要有：在玻璃的拋光和打磨過程中使玻璃的邊緣出現(xiàn)裂痕，或是玻璃的鋼化過程中，加熱和淬火不當(dāng)，從而使玻璃的溫度變化不均勻而導(dǎo)致玻璃的應(yīng)力面不規(guī)則，還有一個(gè)原因就是玻璃在使用前遭受的外力擠壓和損傷。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

8、超過玻璃厚度的三分之一，對(duì)于邊部的爆邊，進(jìn)行砂紙打磨，使貝殼狀缺損過渡均勻。另外，玻璃在加工、搬運(yùn)、安裝過程中，對(duì)玻璃邊部必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)，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。2. 玻璃形狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題鋼化玻璃如果在設(shè)計(jì)的時(shí)候出現(xiàn)不當(dāng)?shù)男螤詈鸵?guī)格，也可能導(dǎo)致鋼化玻璃在使用過程中出現(xiàn)爆破或破損，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷主要指玻璃在挖孔、鉆孔和挖角的時(shí)候出現(xiàn)的不合理設(shè)計(jì)，開孔或開洞太接近玻璃的邊緣，兩個(gè)孔或洞的位置太接近等都可能會(huì)導(dǎo)致破損，還有就是在挖角的時(shí)候，角度過于尖銳，或是拐角過長(zhǎng)等都可能會(huì)使鋼化玻璃的應(yīng)力過于集中，這些都是鋼化玻璃破損的常見原因。通常來說，對(duì)玻璃上開孔、開洞、挖

9、角部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于厚度在12 mm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12 mm以上的玻璃可接受的孔邊距為2玻璃厚度。3. 鋼化的工藝質(zhì)量問題如果鋼化玻璃在鋼化過程中出現(xiàn)的鋼化程度過高，也會(huì)導(dǎo)致玻璃容易破損，評(píng)價(jià)鋼化玻璃破損情況的主要指標(biāo)就是從破損后的碎塊進(jìn)行觀察，碎塊越小說明表面壓力越大，鋼化程度越高，就容易造成玻璃的表面應(yīng)力越大，自爆就越容易發(fā)生，所以在玻璃的鋼化中，要從加熱溫度和鋼化風(fēng)壓入手，避免加熱溫度過高，冷卻時(shí)鋼化風(fēng)壓過大，在實(shí)際的生產(chǎn)中，必須依據(jù)玻璃的厚度和顏色制造出一條適合自己的產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)鋼化的各項(xiàng)參數(shù)調(diào)整進(jìn)行嚴(yán)格的控制。4. 玻璃安裝過程的不當(dāng)玻璃

10、安裝的不合適也可能造成破損，主要是指玻璃安裝時(shí)沒有有效的原型與安裝框架的匹配，造成玻璃承受過大的外力，如果玻璃的弧度和安裝框架不相吻合，使用外力強(qiáng)迫安裝，就會(huì)使玻璃承載過大的外力從而導(dǎo)致玻璃有可能爆裂，另一方面就是玻璃與金屬釘?shù)闹苯咏佑|等都會(huì)造成玻璃的炸裂。5. 原片玻璃中硫化鎳的影響由硫化鎳引起的爆破，玻璃在爆破后不會(huì)散開，并且可以在玻璃破損的端點(diǎn)找到一個(gè)“8”字型的蝴蝶狀圖案,原材料中含有硫化鎳的主要原因在于白云石、長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石的存在，當(dāng)玻璃中含有硫化鎳時(shí)，玻璃的破損可能大大的增加，主要原因就是硫化鎳的膨脹系數(shù)和玻璃有很大的差別，硫化鎳的晶相轉(zhuǎn)變產(chǎn)生于高溫和低溫之間，為了避免由硫化

11、鎳造成玻璃的破損，就要在制作工藝上下功夫，一要進(jìn)行有效的檢查，避免硫化鎳等雜質(zhì)含與玻璃之中，另一方面要在玻璃生產(chǎn)成品的后期進(jìn)行有效的均質(zhì)處理。四. 鋼化玻璃破損的應(yīng)對(duì)辦法1. 降低鋼化玻璃的應(yīng)力值鋼化玻璃中應(yīng)力的分布是鋼化玻璃的兩個(gè)表面為壓應(yīng)力，板芯層處于張應(yīng)力，在玻璃厚度上應(yīng)力分布類似拋物線。通過分析鋼化急冷的物理過程，可知鋼化玻璃表面張力和內(nèi)部的最大張應(yīng)力在數(shù)值上有粗略的比例關(guān)系，即張應(yīng)力是壓應(yīng)力的1/21/3.只要硫化鎳膨脹產(chǎn)生的張力30MPa，則足以引發(fā)自爆。若降低其表面應(yīng)力，相應(yīng)地會(huì)降低鋼化玻璃本身自有的張應(yīng)力，從而有助于減少自爆的發(fā)生。2. 使玻璃的應(yīng)力均勻一致鋼化玻璃的應(yīng)力不均，

12、會(huì)明顯增大自爆率，其原因主要是局部應(yīng)力不均和張力層在厚度方向的偏移，應(yīng)力不均會(huì)大幅降低玻璃的強(qiáng)度，在一定程度上相當(dāng)于提高了內(nèi)部的張應(yīng)力，從而自爆率提高了。如果能使鋼化玻璃的應(yīng)力均勻分布，則可有效降低自爆率。3. 熱浸處理熱浸解釋又稱均質(zhì)處理，即將鋼化玻璃加熱到29010，并保溫一定時(shí)間，促使硫化鎳在鋼化玻璃中快速完成晶相轉(zhuǎn)變，讓原本使用后才可能自爆的鋼化玻璃人為地提前破碎在工廠的熱浸爐中，從而減少安裝后使用中的鋼化玻璃自爆。參考文獻(xiàn)1 王曉燕 淺談鋼化玻璃的質(zhì)量缺陷及解決措施J20062 郭宏偉 鋼化玻璃的制備方法J.技術(shù)與市場(chǎng)2009,16(6)3 殷新建.快速加熱水平鋼化玻璃的方法J.玻璃2007,34(5)4 許偉光.鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝與質(zhì)量缺陷淺析J.-門窗2009(10)5 黃華義.鋼化玻璃的自爆與均質(zhì)處理J.玻璃2008,35(3)6 賈孝鋒.