鋼化是什么?
鋼化玻璃其實是一種預應力玻璃,為提高玻璃的強度,通常使用化學或物理的方法,在玻璃表面形成壓應力,玻璃承受外力時首先抵消表層應力,從而提高了玻璃的承載能力,增強玻璃自身的抗力學和熱學沖擊性。
什么是物理鋼化?
我們常規接觸的玻璃以物理鋼化為主,物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃。它是將普通平板玻璃在加熱爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度(600℃)時,通過自身的形變消除內部應力,然后將玻璃移出加熱爐,再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面,使其迅速且均勻地冷卻至室溫,即可制得鋼化玻璃。這種玻璃處于內部受拉,外部受壓的應力狀態,一旦局部發生破損,便會發生應力釋放,玻璃被破碎成無數小塊,這些小的碎片沒有尖銳棱角,不易傷人。
什么是化學鋼化?化學鋼化主要用在哪里?
化學鋼化是通過改變玻璃的表面的化學組成來提高玻璃的強度,一般是應用離子交換法進行鋼化。其方法是將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃,浸入到熔融狀態的鋰(Li+)鹽中,使玻璃表層的Na+或K+離子與Li+離子發生交換,表面形成Li+離子交換層,由于Li+的膨脹系數小于Na+、K+離子,從而在冷卻過程中造成外層收縮較小而內層收縮較大,當冷卻到常溫后,玻璃便同樣處于內層受拉,外層受壓的狀態。
化學鋼化由于受制于成本時間等眾多因素,一般多用在電子玻璃如手機屏幕等超薄玻璃上。且一般離子交換的深度非常有限,化學鋼化的玻璃破碎后常常與普通玻璃比較接近。在建筑家居領域除了防火玻璃上作為增強手段與物理鋼化結合起來應用以外其他應用并不廣泛。本文我們重點以討論物理鋼化為主。
什么是鋼化玻璃自爆?
鋼化玻璃自爆是指鋼化玻璃在無直接機械外力作用下發生的自動性炸裂現象。產生自爆的原因很多,簡單地歸納以下幾種:①、玻璃中有結石、雜質,氣泡:玻璃中有雜質是鋼化玻璃的薄弱點,也是應力集中處。特別是結石若處在鋼化玻璃的張應力區是導致炸裂的重要因素。②、玻璃中含有硫化鎳結晶物,硫化鎳晶體相變體積變化引起的鋼化玻璃自爆。③、玻璃表面因加工過程或操作不當造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷,易造成應力集中或導致鋼化玻璃自爆。④、鋼化玻璃中應力分布不均勻、偏移或應力過高導致的。
一般而言,玻璃鋼化加工過程出現自爆產生的原因以情況③、④居多;玻璃出廠后自爆以情況①、②居多;玻璃安裝完工以后往往以情況①為典型。
鋼化玻璃自爆怎么鑒別?
鋼化自爆與鋼化玻璃外力撞擊破碎的差異主要在于“起爆點”的差異。鋼化玻璃自爆一般起爆點在玻璃的中心。起爆點中心有明顯的個碎片呈蝴蝶狀,俗稱:“蝴蝶斑”。
鋼化玻璃外力撞擊破碎一般在破碎點可見撞擊痕跡,無蝴蝶斑。玻璃破碎從撞擊點呈放射性分布。
硫化鎳是什么?它哪里來的?
硫化鎳是一種化合物,自然界中它作為一種鎳的礦物存在。玻璃中的硫化鎳一般認為是由于鐵鎳共生特性導致,普通玻璃砂礦中含有鐵的同時也有一定含量的鎳。這些鎳在玻璃熔制過程中可能與燃料或其他途徑引入的硫進行了化學反應從而在制成玻璃種形成了硫化鎳。
玻璃種的硫化鎳夾雜物一般以結晶的小球體存在,直徑在0.1—2㎜。外表呈金屬狀,這些雜夾物是Ni3S2,Ni7S6和NiXS,其中X=0—0.07。只有NiXS相是造成鋼化玻璃自發炸碎的主要原因。
已知理論上的NIS在379℃時有一相變過程,從高溫狀態的γ—NiS六方晶系轉變為低溫狀態β—NiS三方晶系過程中,伴隨出現2.38%的體積膨脹。這一結構在室溫時保存下來。如果以后玻璃受熱就可能迅速出現γ—β態轉變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應力的內部,則體積膨脹會引起自發炸裂。如果室溫時存在γ—NIS,經過數年、數月也會慢慢轉變到β態,在這一相變過程中體積緩慢增大未必造成內部破裂。
玻璃中有NiS雜質是比較難以完全剔除,總有一定量的NiS存在于玻璃里,這種雜質想性質同水比較相似屬于冷脹熱縮的東西,鋼化玻璃在鋼化的過程中他會縮小,冷卻過程中又會變大(伴隨位移的),但是因為冷卻時間很短,不足以讓它還原成常溫的大小,所以在冷卻完成后還會繼續變化,這種變化就可能會造成鋼化玻璃自爆。
不鋼化的玻璃會不會自爆么?
不鋼化的玻璃是不會自爆的。但不鋼化玻璃往往也會沒有外力的作用下發生從邊部擴展的裂痕,這種情況主要是熱炸裂。熱炸裂主要原因有:①、玻璃邊部存在裂紋,這些裂紋在溫差作用下進行了進一步的擴展。②、玻璃在安裝過程中直接接觸到金屬件,玻璃與金屬件之間沒有彈性材料進行緩沖,隨著溫度的變化金屬手熱膨脹積壓玻璃,導致裂紋出現。③、將高性能的膜鍍在未經過強化處理的玻璃上,由于膜對紅外的功能性作用,導致玻璃局部熱應力過大產生破裂。
半鋼化玻璃會不會自爆?
半鋼化玻璃又稱熱增強玻璃。半鋼化玻璃介于普通平板玻璃和鋼化玻璃之間的一個品種,它兼有鋼化玻璃的部分優點,如強度較普通浮法玻璃高,是普通浮法玻璃的2倍,同時半鋼化玻璃極大的降低了鋼化的概率。
半鋼化玻璃是否會自爆關于這個一直存在爭議,主要原因在于半鋼化玻璃相對于鋼化是緩慢冷卻,同時玻璃應力較鋼化要低很多。緩慢冷卻劑有利于硫化鎳在玻璃未冷卻前完成晶型轉變;另一方面,應力低即是存在一定的雜質也不容易產生自爆。這兩個原因是否能完全絕對排除自爆,不能輕易下結論。從實際工程應用的情況來看,半鋼化玻璃上墻以后也有數量非常少的破裂現象,但其原因是自爆還是別的原因未有結論。
自爆率是什么?
由于鋼化玻璃存在自爆這種客觀現象。根據國內外的數據統計,一般情況每4噸玻璃就有一例“自爆”,轉化成為常規玻璃具體的片數,就是行業內的3‰—5‰。從工程實踐情況來看,浮法原片的質量,玻璃版面的大小,深加工工藝的控制情況對自爆概率影響較大。
浮法原片質量對自爆概率的影響是決定性。①浮法原片生產過程中的砂礦、配料、燃料,甚至破碎機中使用的鎳鐵合金襯板共同決定了硫化鎳的形成物質基礎;②浮法生產過程中的原料管理,熔制及成型工藝管理、耐火材料侵蝕等,決定了玻璃原片中的結石、氣泡等雜質的數量。③浮法生產過程中冷端對雜質的檢出標準與處理手段也決定了流向深加工廠原片的品質。
深加工過程中影響自爆概率的因素主要有:①邊部處理的質量;玻璃邊部的微裂紋直接影響了鋼化過程中的自爆。同時邊部處理粗糙的玻璃,在安裝使用中也存在因邊部裂紋擴展而玻璃自爆的情況。②鋼化應力越高,鋼化玻璃自爆概率越高。
什么是鋼化玻璃熱浸?熱浸降低鋼化玻璃自爆的概率原理是什么?
熱浸處理又稱均質處理,俗稱“引爆”。熱浸處理是將鋼化玻璃加熱到290℃±10℃,并保溫一定時間,促使硫化鎳在鋼化玻璃中快速完成晶相轉變,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。該方法一般用熱風作為加熱的介質,國外稱作“Heat Soak Test”,簡稱HST,直譯為熱浸處理。
熱浸難點。從原理上看,熱浸處理既不復雜,也無難度。但實際上達到這一工藝指標非常不易。研究顯示,玻璃中硫化鎳的具體化學結構式有多種,如Ni7S6、NiS、NiS1.01等,不但各種成分的比例不等,而且可能摻雜其他元素。其相變快慢高度依賴于溫度的高低。研究表明,280℃時的相變速率是250℃時的100倍,因此必須確保爐內的各塊玻璃經歷同樣的溫度制度。否則一方面溫度低的玻璃因保溫時間不夠,硫化鎳不能完全相變,減弱了熱浸的功效。另一方面,當玻璃溫度太高時,甚至會引起硫化鎳逆向相變,或者應力過高導致鋼化應力下降過多,造成更大的隱患。這兩種情況都會導致熱浸處理勞而無功甚至適得其反。
具國外相關統計在嚴格意義的熱浸后,可降到鋼化玻璃的自爆概率可以降低到每400噸玻璃一例,即自爆概率可以降低2個數量級。由于從嚴格意義上也無法絕對排除鋼化自爆,是否玻璃是否熱浸也無法檢測;同時熱浸工藝費時、耗力,對設備和工藝要求較高,因此國內許多不規范的生產企業,常常假熱浸或不完全熱浸也影響了熱浸工藝在國內的接受度。
超白玻璃為什么能降低鋼化自爆概率?
工程用超白玻璃是一種精品浮法玻璃。超白玻璃可以大幅降低鋼化玻璃自爆概率原因有以下幾點:①、超白玻璃為了保證產品品質,一般采用優選超白砂礦和精細配料,采用天然氣燒成,從原料上降低了硫化鎳產生的可能性。②超白玻璃工藝和質量控制較普通浮法玻璃更為嚴格,減低了由于結石、氣泡等問題導致的鋼化自爆。
玻璃深加工廠怎么降低鋼化自爆概率?
① 、選用優質原片;首選采用天然氣燒成的浮法原片,其他燃料次之。②、加強邊部質量管控;③、確保鋼化應力均勻;④、鋼化玻璃表面應力控制走規范下線。
建筑玻璃選用上怎么規避鋼化玻璃自爆?
1、選用超白原片; 2、熱浸處理; 3、適當控制單片玻璃重量,避免單片玻璃過大過重。
玻璃自爆了怎么辦?
鋼化玻璃自爆后,有些可能會立即散落,有一些鋼化自爆后的玻璃不一定立即散落。但這些自爆后未散落的碎片及其不穩定,在風雨、整頓若未散落,建議立即進行處置清理。
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