汽車玻璃鋼應(yīng)力的檢測與控制

汽車玻璃鋼應(yīng)力的檢測與控制

1張應(yīng)力導(dǎo)致鋼絞線破裂由于彎曲和加熱工藝中復(fù)雜的應(yīng)力的影響，張應(yīng)力在玻璃邊緣附近延伸。如果沒有得到控制，這些張應(yīng)力將導(dǎo)致玻璃在未來的使用中破裂。汽車鋼化玻璃的邊緣張應(yīng)力過高是引發(fā)玻璃自爆的原因之一。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,避免其在使用過程中破裂,必須在汽車鋼化玻璃的生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制其邊部應(yīng)力。可以使用邊緣應(yīng)力儀檢測玻璃外圍若干個點(diǎn)的張應(yīng)力,將其控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),從而大大降低鋼化玻璃的自爆率。2急冷風(fēng)機(jī)支撐玻璃裝置冷環(huán)(quenchring):是一種在雙曲面鋼化玻璃生產(chǎn)過程中,急冷吹風(fēng)時支撐玻璃的裝置,一般包括以下四部分:支撐框架、和玻璃型面一致的內(nèi)環(huán)、內(nèi)環(huán)表面的低導(dǎo)熱率覆蓋層、支撐框架和內(nèi)環(huán)的連接螺栓,見圖1、圖2。3值的檢測和應(yīng)力的產(chǎn)生玻璃鋼化的目的是在玻璃的表面和邊緣產(chǎn)生一個壓應(yīng)力保護(hù)層,在邊緣附近的一段區(qū)域內(nèi),應(yīng)力呈拋物線型分布,如圖3所示。S.T.Gulati博士曾做過鋼化玻璃的應(yīng)力分析報告,他強(qiáng)烈建議把應(yīng)力的檢測作為鋼化玻璃質(zhì)量控制的系統(tǒng)化的必要的組成部分,從而消除日后潛在的玻璃碎裂的情況。鋼化玻璃的表面應(yīng)力與冷卻時的溫度分布有關(guān),還與玻璃的彎曲情況有關(guān)。如圖4所示,假設(shè)冷卻速率和熱風(fēng)的速率相等,那么,玻璃的邊緣表面“E”將產(chǎn)生壓應(yīng)力,其值依尺寸不同,與表面應(yīng)力成比例,表面E和F的壓應(yīng)力與中間層張應(yīng)力相平衡。在某些情況下,只要由于彎曲產(chǎn)生額外的表面張應(yīng)力,張應(yīng)力區(qū)域就會達(dá)到玻璃的表面。4鋼化應(yīng)力分布如圖6,如果上部和下部傳熱相同,將獲得正常的鋼化應(yīng)力分布。如圖7,如果上部和下部傳熱不相同,將獲得不正常的鋼化應(yīng)力分布,這樣將在接觸表面留下張應(yīng)力,帶來較大的使用風(fēng)險。5汽車玻璃邊部的張應(yīng)力與爆炸之間的關(guān)系5.1汽車行駛過程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷自爆是指鋼化玻璃在無直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動性炸裂,是鋼化玻璃生產(chǎn)后在沒有任何警示情況下發(fā)生的一種破碎。它可以在工廠、在玻璃包邊生產(chǎn)期間或之后、在總裝廠、在海運(yùn)碼頭、在汽車銷售場合以及在汽車行駛過程中發(fā)生。通常發(fā)生在使用冷環(huán)鋼化的產(chǎn)品中如Quicksag,Simplex,DB04,APBt。自爆是鋼化玻璃的一個影響較壞的質(zhì)量缺陷,因缺陷發(fā)生時的場面比較慘烈和狼狽,所以用戶投訴時的心情相當(dāng)強(qiáng)烈和義憤,這很容易動搖用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量信心,嚴(yán)重地影響著鋼化產(chǎn)品的質(zhì)量信譽(yù)。為此,如何降低鋼化玻璃的自爆率是所有玻璃深加工企業(yè)著力解決的一個難題。5.2玻璃的裝配缺陷經(jīng)過長期的研究與分析,總結(jié)出鋼化玻璃產(chǎn)生自爆的原因主要有以下幾點(diǎn):(1)鋼化玻璃表面壓應(yīng)力過大或表面壓應(yīng)力分布不均勻;(2)鋼化玻璃的吻合度/球面/荷葉邊和檢驗(yàn)?zāi)；驒z驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有著較大差異,造成裝配后玻璃局部受力較大;(3)玻璃在加工過程中造成的重劃傷、缺口、深爆邊等質(zhì)量缺陷;(4)玻璃原片中的結(jié)石;(5)玻璃鋼化后邊部張應(yīng)力過大。5.3玻璃的表面微裂紋顯著性能玻璃在常溫下是一種脆性材料,玻璃的理論強(qiáng)度非常高,但是在實(shí)際生產(chǎn)和使用中,由于在玻璃的表面和邊部存在許多微裂紋,玻璃的實(shí)際強(qiáng)度比理論值低得多。在壓應(yīng)力作用下,玻璃的表面和邊部的微裂紋呈收縮趨勢,使玻璃的強(qiáng)度非常高如圖8;在張應(yīng)力作用下,玻璃的表面和邊部的微裂紋呈擴(kuò)張趨勢,使玻璃的強(qiáng)度大大降低如圖9。所以玻璃強(qiáng)度的高低取決于壓應(yīng)力與張應(yīng)力的平衡與大小,過大的邊部張應(yīng)力會引起的開裂、發(fā)展,并最終導(dǎo)致玻璃破碎。表1顯示的是3～6mm鋼化玻璃生產(chǎn)過程控制中邊部張應(yīng)力的參考范圍和有效范圍。6張應(yīng)力在汽車玻璃側(cè)的發(fā)生原因和控制方法中的作用6.1材料上的保護(hù)(1)在冷環(huán)上使用了過多的低導(dǎo)熱率覆蓋層,使得從下風(fēng)柵吹出的風(fēng)有堵塞;(2)在冷環(huán)上用了帶狀材料去修復(fù)低導(dǎo)熱率覆蓋層,使得從下風(fēng)柵吹出的風(fēng)有堵塞;(3)冷環(huán)低導(dǎo)熱率覆蓋層的熱學(xué)和機(jī)械特性不良;(4)冷環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理或玻璃在冷環(huán)上的接觸面積過大;6.2玻璃的冷環(huán)保護(hù)(1)冷環(huán)上使用的低導(dǎo)熱率覆蓋層應(yīng)厚薄均勻,通風(fēng)性能良好,接口處縫合,無重疊;應(yīng)定時檢查低導(dǎo)熱率覆蓋層,保證完好,無破損,一旦破損以后應(yīng)及時修復(fù)與更換,采用的修復(fù)方法應(yīng)確保從下風(fēng)柵吹出的風(fēng)無堵塞;(2)模具裝配時應(yīng)保證冷環(huán)在風(fēng)柵中的位置均勻?qū)ΨQ;(3)應(yīng)選用熱學(xué)和機(jī)械特性良好的冷環(huán)低導(dǎo)熱率覆蓋層;(4)冷環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,盡可能地減小玻璃與冷環(huán)的接觸面積;(5)保證玻璃在冷環(huán)上的有效高度;(6)盡可能地降低玻璃在冷環(huán)上的相對滑動程度;(7)鋼化急冷時上下風(fēng)壓設(shè)定合理;(8)合理地設(shè)置壓模陰模與陽模的壓合間隙。7汽車玻璃公路部的張應(yīng)力控制范圍對于汽車鋼化玻璃,根據(jù)使用部位和厚度不同,其邊部張應(yīng)力控制的范圍是不同的,見表2。8玻璃邊緣應(yīng)力分布(1)使用邊緣應(yīng)力儀可以精確地檢測出鋼化玻璃的邊緣應(yīng)力,可以將該儀器用于生產(chǎn)過程中對鋼化玻璃質(zhì)量的監(jiān)控。(2)把對汽車鋼化玻璃邊部應(yīng)力的檢測與控制作為鋼化玻璃質(zhì)量控制的必要的組成部分,必將有效地降低鋼化玻璃的自爆率,提高鋼化玻璃的質(zhì)量信譽(yù),也必將成為行業(yè)發(fā)展的一種趨勢。玻璃邊緣的應(yīng)力分布遠(yuǎn)比圖3所示復(fù)雜得多。除了表面冷卻外,邊緣也有熱量散失,以致于在圖4所示的表面E產(chǎn)生邊緣壓應(yīng)力并使其中間張應(yīng)力增加來平衡邊緣壓應(yīng)力。通過透射光測量平均表層應(yīng)力,結(jié)果如圖5所示,顯示了從邊緣起小距離(典型值為12～25mm)內(nèi)的平均張應(yīng)力的最大值。平均值較大的正的張應(yīng)力是由不理想的邊緣冷卻速率引起的,預(yù)示著潛在的彎曲問題。對于汽車用彎鋼化玻璃而言,由于大部分