鋼化玻璃為何會出現(xiàn)爆開 怎樣避免鋼化玻璃的爆開

        如今隨著廠家生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，玻璃也有了各種新的種類，擁有更多更強的功能，逐漸取代普通玻璃。舉例來說，原本只能透光擋風的普通玻璃窗，使用夾膠玻璃后就具備了降噪隔熱的功能，更加方便實用。我們將在下文簡單介紹玻璃發(fā)生爆開的原因，讓大家了解避免爆開的操作方法。

一、鋼化玻璃為何會出現(xiàn)爆開

        鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃爆開的主要原因.玻璃經(jīng)鋼化處理后,表面層形成壓應(yīng)力.內(nèi)部板芯層呈張應(yīng)力,壓應(yīng)力和張應(yīng)力共同構(gòu)成一個平衡體.玻璃本身是一種脆性材料,耐壓但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是張應(yīng)力引發(fā)的.

        鋼化玻璃中硫化鎳晶體發(fā)生相變時,其體積膨脹,處于玻璃板芯張應(yīng)力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內(nèi)部產(chǎn)生更大的張應(yīng)力,當張應(yīng)力超過玻璃自身所能承受的較限時,就會導致鋼化玻璃爆開.國外研究證明:玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳,燃料及輔料帶入硫,在1400℃~1500℃高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳.當溫度超過1000℃時,硫化鎳以液滴形式隨機分布于熔融玻璃液中.當溫度降至797℃時,這些小液滴結(jié)晶固化,硫化鎳處于高溫態(tài)的α-NiS晶相(六方晶體).當溫度繼續(xù)降至379℃時,發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的β-NiS(三方晶系),同時伴隨著2.38%的體積膨脹.這個轉(zhuǎn)變過程的快慢,既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物(包括Ni7S6、NiS、NiS1.01)的百分比含量,還取決于其周圍溫度的高低.如果硫化鎳相變沒有轉(zhuǎn)換完全,則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下,這一過程仍然繼續(xù),只是速度很低而已.

        當玻璃鋼化加熱時,玻璃內(nèi)部板芯溫度約620℃,所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相.隨后,玻璃進入風柵急冷,玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變.與浮法退火窯不同的是,鋼化急冷時間很短,來不及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結(jié)”在玻璃中.快速急冷使玻璃得以鋼化,形成外壓內(nèi)張的應(yīng)力統(tǒng)一平衡體.在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續(xù)地進行著,體積不斷膨脹擴張,對其周圍玻璃的作用力隨之加大.鋼化玻璃板芯本身就是張應(yīng)力層,位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時體積膨脹也形成張應(yīng)力,這兩種張應(yīng)力疊加在一起,足以引發(fā)鋼化玻璃的破裂即爆開.

        簡單的說,鎳元素在高溫狀態(tài)下非常的小,但在常溫狀態(tài)下,又會變大.鋼化玻璃在加熱過程中鎳元素會變小,但在急速冷卻時并沒有來及變回到常溫狀態(tài)時的體型,所以鋼化玻璃會爆開.國家規(guī)定,鋼化玻璃的爆開率為3‰.

二、怎樣避免鋼化玻璃的爆開

        1.降低應(yīng)力值

        鋼化玻璃中應(yīng)力的分布是鋼化玻璃的兩個表面為壓應(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。玻璃厚度的中點是拋物線的頂點，即張應(yīng)力非常大處；兩側(cè)接近玻璃兩表面處是壓應(yīng)力；零應(yīng)力面大約位于厚度的1/3處。

        鋼化玻璃自身的張應(yīng)力約為32MPa～46MPa，玻璃的抗張強度是59MPa～62MPa，只要硫化鎳膨脹產(chǎn)生的張力在30MPa，則足以引發(fā)爆開。若降低其表面應(yīng)力，相應(yīng)地會降低鋼化玻璃本身自有的張應(yīng)力，從而有助于減少爆開的發(fā)生。

        2.應(yīng)力均勻

        鋼化玻璃的應(yīng)力不均，會明顯加大爆開率，已經(jīng)到了不容忽視的程度。應(yīng)力不均引發(fā)的爆開有時表現(xiàn)得非常集中，特別是彎鋼化玻璃的某具體批次的爆開率會達到令人震驚的嚴重程度，且可能連續(xù)發(fā)生爆開。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，玻璃原片自身質(zhì)量也有一定的影響。

        3.熱浸處理

        熱浸處理又稱均質(zhì)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(zhuǎn)變，讓原本使用后才可能爆開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爆開。該方法一般用熱風作為加熱的介質(zhì)，國外稱作“HeatSoakTest”，簡稱HST，直譯為熱浸處理。

相關(guān)概念

鋼化玻璃

        鋼化玻璃 （Tempered glass/Reinforced glass） 屬于安全玻璃。鋼化玻璃其實是一種預應(yīng)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(yīng)力，玻璃承受外力時首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強玻璃自身抗風壓性，寒暑性，沖擊性等。注意與玻璃鋼區(qū)別開來。

硫化

        硫化（curing）是線性高分子通過交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過程，因起初的天然橡膠制品用硫磺作交聯(lián)劑進行交聯(lián)而得名。在物性上，硫化是塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠的過程，不僅包含實際交聯(lián)的過程，還包括產(chǎn)生交聯(lián)的方法。

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