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引起钢化玻璃弯曲的原因分析

文章来源: 中国玻璃网       发布时间:2018-08-18

钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法,在玻璃表面形成压应力,玻璃承受外力时首先抵消表层应力,从而提高了承载能力,增强玻璃自身抗风压性,寒暑性,冲击性等。

钢化玻璃(Temperedglass/Reinforcedglass)属于安全玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃,为提高玻璃的强度,通常使用化学或物理的方法,在玻璃表面形成压应力,玻璃承受外力时首先抵消表层应力,从而提高了承载能力,增强玻璃自身抗风压性,寒暑性,冲击性等。

引起钢化玻璃弯曲的原因分析

钢化玻璃的变形主要来自丽方面;首先是辊道的精度问题,其次就是应力不均匀问题。


一、辊道存在问题引起的钢化玻璃平整度不良

1.1、加热辊道变形

通常,水平辊道钢化炉的辊道是由熔融石英或陶瓷材料制成的,其具有很好的耐热冲击性和热稳定性,但由于有时其内部结构的不均匀性可能导致在加热时特别是高温下产生热变形。辊道的热变形必然引起辊道的弯曲,也必然引起在其表面运动的玻璃产生变形。

1.2、辊道被磨损

辊道经过长时间地使用和反复的清理,必然导致辊道的磨损,特别是在清理辊道上粘接的比较牢固的杂质时,通常都使用打磨的方法进行清理,长期的使用和多次的清理会导致辊道磨失不均,一方面在同一辊道上出现粗细不均或出现偏心,另一方面辊道与辊道之间有时由于不同时更换却同时使用,粗细不均的新旧辊道或磨损程度不同的辊道同时使用也会导致辊道粗细不均。以上结果的出现将导致辊道运行表面的不平,玻璃在这种不平的辊道上被加热到软化温度并在不平的辊道上进行传动,软化的玻璃肯定会出现变形,玻璃这种变形保留到玻璃被增强以后会使钢化后的玻璃产生变形。

1.3、风栅辊道变形

玻璃在加热炉加热后迅速被传递到风栅辊道上,此时玻璃仍处于软化状态,风栅辊道如果变形必然影响玻璃的平整度,而容易使风栅辊道变形的原因主要有两种:一是传动辊道弯曲,二是辊道表面的隔热材料缺损。


二、由于加热温度不均引起的热变形

2.1、玻璃在加热时上下表面存在温差

当玻璃被传递到加热辊道上时,玻璃的下表面与辊道接触,加热辊道直接以传导的方式与玻璃进行热交换,玻璃的上表面则是通过热辐射的方式加热玻璃的上表面,下表面的传热速度高于上表面的传热速度,当不采取热平衡辅助加热时,玻璃的上表面温度低于下表面的温度,而在开始加热时玻璃是典型的弹性体,玻璃的热膨胀系数又比较高(玻璃的线膨胀系数为9×10/。C),由于下表面温度高于上表面温度,下表面的膨胀速度高于上表面,使玻璃向上弯曲即玻璃周边翘离辊道,形成玻璃中间被加热且只有中间被辊道支撑,当玻璃被继续加热时与辊道接触的位置首先达到软化温度并承受玻璃的全部重量,玻璃的中间部位会发生“流动”变形,中问部位变薄导致出现辊道印痕甚至是光学变形,另一方面当玻璃全部被加热到软化温度后玻璃展平,但温差并未消失,这种带有温差的玻璃被均匀冷却到室温时玻璃热面的收缩大于冷面的收缩而形成向热面的弯曲。

2.2、中间和边部存在温差引起玻璃变形

玻璃在加热炉内加热时,如果玻璃的中部温度高于边部温度,玻璃在冷却过程中,热的中间部位收缩大于冷的边部收缩,玻璃被冷却到室温且温差消失时,玻璃的边部尺寸就会大于中间尺寸,在玻璃的边部形成较大的压缩应力,为平衡这种不均匀的应力玻璃呈现马鞍型形状。同样,一块玻璃在加热炉内被加热,如果延平面的温度分布是边部高于中部,玻璃在冷却过程中,较热的玻璃边部收缩量大于较冷的中间部位收缩量,玻璃被冷却到室温且温差消失时,玻璃的中间尺寸就会大于边部尺寸,在玻璃的边部形成较大的张应力状态,为平衡这种不均匀的应力玻璃呈现锅形状态且这种状态是双向的,即玻璃中间的凸出会向两个方向改变。

2.3、随机的温度分布不均

以上两种温度分布不均主要是由于操作不当引起的,随机的温度分布不均可能由于设备状态不良引起的,钢化炉的加热丝有局部的损坏、温度传感器的位置发生改变或失真、玻璃在辊道上的码放不合理等均会使玻璃受热不均,这种随机的温度分布不均将导致玻璃平面方向上在加热时产生不均匀的温度分布,玻璃在冷却收缩时不同的区域发生不规则的和没有规律的收缩将导致玻璃平整度不良。


三、冷却不均引起的热变形

众所周知,玻璃加热到软化点之后被迅速冷却,在玻璃的表面产生足够的压应力,在玻璃的内部产生与压应力相平衡的张应力的过程就是玻璃的钢化,钢化后的玻璃在受到外力作用时首先释放压应力,然后再在玻璃表面产生张应力从而使钢化玻璃的强度高于普通玻璃。钢化玻璃是存在应力的玻璃,在玻璃内部应力不平衡时也会产生变形:当上表面的压应力大于下表面的压应力时为平衡应力玻璃向下弯曲,同样,当下表面的压应力大于上表面的压应力时为平衡应力玻璃向上弯曲,玻璃在冷却过程中由于上下两表面冷却速度不均,冷却速度快的表面产生的应力大于冷却速度慢的表面。

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