汽車鋼化玻璃生產(chǎn)過程中的溫控工藝探討

【中玻網(wǎng)】作為常用的安全玻璃的一種形式，鋼化玻璃有著不可比擬的優(yōu)勢：它的強(qiáng)度是普通玻璃的4-5倍，抗折彎度是普通玻璃的3-5倍，抗沖擊強(qiáng)度是普通玻璃的5-10倍。另外，鋼化玻璃破壞也呈無銳角的小碎片，耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有2-3倍的提高，一般可承受150％以上的溫差變化，對防止熱炸裂有明顯的效果。

　　溫度控制是鋼化玻璃生產(chǎn)的核心部分，它對產(chǎn)品的質(zhì)量有較其重要的影響。要想掌控鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝，首先必須對溫控工藝有詳細(xì)的了解和掌握。物理鋼化玻璃的工藝過程可以簡單的概括為將玻璃加熱到一定的溫度，然后迅速冷卻，以增加玻璃的機(jī)械性能與熱穩(wěn)定性。其原理是：將玻璃在加熱爐內(nèi)加熱到低于軟化溫度，然后迅速送入冷卻裝置，用一定壓力的常溫氣流進(jìn)行淬冷，玻璃外層首先收縮硬化，由于玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)小，這時玻璃內(nèi)部仍處于高溫狀態(tài)，等待玻璃內(nèi)部開始硬化時，已經(jīng)硬化的外層將阻止內(nèi)層的收縮，從而使先硬化的外層產(chǎn)生壓應(yīng)力，后硬化的內(nèi)層產(chǎn)生張應(yīng)力，正是由于玻璃表面的這種壓應(yīng)力的存在，當(dāng)外力作用于該表面時，首先必須抵消這部分壓應(yīng)力，這就大大提高了玻璃的機(jī)械強(qiáng)度，因此，鋼化工藝的控制實際上也就是對加熱工藝和冷卻工藝的控制。下面筆者就結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，對其中關(guān)于加熱的相關(guān)問題進(jìn)行淺顯的分析。

　　1、汽車鋼化玻璃幾種不同的加熱方式

　　因爐體結(jié)構(gòu)、玻璃品種、玻璃升溫速度要求不同而需要采用一種為主或多種組合加熱方法。

　　1.1角窗玻璃加熱

　　生產(chǎn)角窗玻璃的加熱爐結(jié)構(gòu)見圖1。爐體內(nèi)上部、下部和側(cè)面均設(shè)置電熱絲，每組爐絲可單獨調(diào)節(jié)溫度，爐體分為三區(qū)，每區(qū)中間有隔斷，能夠單獨控溫保溫，升溫曲線如下圖4所示。爐腔的上部電熱絲用不銹鋼板覆蓋，增加輻射傳熱的均勻性，玻璃上表面輻射加熱，下表面胎框傳熱和輻射傳熱。因成型胎吸收部分熱能，下部溫度設(shè)定高于上部20-30℃。

　　1.2側(cè)窗玻璃加熱

　　生產(chǎn)側(cè)窗玻璃的加熱爐結(jié)構(gòu)前后不同，該加熱爐分10個區(qū)。爐體內(nèi)上部、下部、側(cè)面均設(shè)置電熱絲，上部增加軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流加熱玻璃，這種對流加熱方式的主要目的是使玻璃均勻受熱，同時減少陶瓷輥傳輸玻璃時產(chǎn)生的輥子印。各分區(qū)之間有隔斷，每個分區(qū)單獨設(shè)定、調(diào)節(jié)溫度，升溫曲線。因強(qiáng)制對流作用，爐上部的空氣向下吹造成上部的熱量流失，上部溫度設(shè)定比正常高20℃。

　　1.3后窗玻璃加熱

　　生產(chǎn)后窗玻璃的加熱爐見圖3。爐體上部呈半圓拱形，上部電熱絲按爐體形狀設(shè)置，底部電熱絲覆蓋不銹鋼板，由爐絲加熱鋼板，再由鋼板產(chǎn)生熱輻射加熱玻璃，與爐絲直接加熱相比，具有以下優(yōu)點：①鋼板表面積大，其輻射遠(yuǎn)比爐絲直接輻射加熱玻璃更均勻；②鋼板作為蓄能元件，里面儲存了巨大的能量，可以源源不斷地向玻璃提供其所需要的熱量，保證爐溫盡可能均勻、波動小；③加熱效率高，儲存熱量大。該爐的1區(qū)、2區(qū)各安裝2個強(qiáng)制對流器，加熱方式為輻射加熱加對流加熱，對流器主要是使?fàn)t內(nèi)的溫度場更均勻，同側(cè)窗對流加熱直接作用于玻璃還有區(qū)別。如果采用的結(jié)構(gòu)，不利于熱空氣的對流，因后窗面積非常大，同側(cè)窗玻璃一樣采用輥道方式傳輸玻璃。

　　2、加熱過程中快速達(dá)到玻璃鋼化溫度的注意事項

　　鋼化溫度對產(chǎn)品質(zhì)量有重要的影響。鋼化時溫度不合適會對對鋼化玻璃的質(zhì)量產(chǎn)生一系列的影響，如玻璃碎塊過大、玻璃彎曲、玻璃輥道痕、玻璃下表面白道、玻璃表面麻點、玻璃在冷卻時的破碎等。如何使玻璃快速達(dá)到要求的溫度，在加熱的過程中我們要注意三個方面的問題。

　　2.1避免電爐內(nèi)某個區(qū)域的熱量消耗超過加熱效果

　　這就是要避免出現(xiàn)電爐的超負(fù)荷現(xiàn)象，這里所說的電爐超負(fù)荷不是指電爐里玻璃占有的面積，而是指玻璃厚度、加熱溫度與加熱時間的關(guān)系，在正常的操作情況下，在電爐中點加熱元件的加熱區(qū)域內(nèi)，總有玻璃在吸熱，在電爐的這個區(qū)域內(nèi)一直有玻璃存在，如果電爐內(nèi)某個區(qū)域的熱消耗超過加熱效果，這個區(qū)域內(nèi)的溫度就開始下降，一直下降到溫度平衡為止，所以電爐一旦出現(xiàn)超負(fù)荷現(xiàn)象，就會引起玻璃在冷卻段的破碎。

　　2.2厚度不同的汽車鋼化玻璃要求的加熱溫度不同

　　要鋼化的玻璃越薄，加熱的溫度就要越高，玻璃越厚，加熱的溫度就越低。操作人員要明白電爐溫度與加熱時間的相互關(guān)系以及電爐溫度對厚薄不同的玻璃變化值，所以在鋼化玻璃工藝方面，不能明確指出哪種溫度設(shè)定好，溫度的選擇在很大在程度上決定于原片玻璃的質(zhì)量和操作人員所調(diào)整的工藝參數(shù)。在實際生產(chǎn)中對加熱溫度的調(diào)整，主要通過對加熱時間的調(diào)整來實現(xiàn)對加熱溫度的控制，加熱時間的基本的計算方法每一名操作人員都應(yīng)當(dāng)掌握。基本的計算方法時每毫米厚度的玻璃約為40-50秒，如果玻璃上有鉆孔、開洞、開槽，加熱時間要在此的基礎(chǔ)之上增加1.5％-2.5％。下面筆者舉一個控制爐溫的例子，來詮釋加熱溫度和加熱時間。