钢化玻璃的生产工艺与质量缺陷浅析

钢化玻璃的生产工艺与质量缺陷浅析
许伟光洛阳市凌空安全玻璃有限公司
摘要:钢化玻璃为目前最常用的安全玻璃形式,广泛的应用于建筑、汽车、家装、家电领域。随着应用领域不断扩大,钢化玻璃产品的市场竞争也日趋激烈,特别是对钢化玻璃产品质量的要求也越来越高,如何生产出高质量的钢化玻璃,这就要求我们要对钢化玻璃工艺和常见的质量缺陷有熟练的掌握和控制。
关键词:温度;风压;麻点;碎块;平整度;吻合度
1前言
作为最常用的安全全玻璃的一种形式,钢化玻璃的强度是普通玻璃的4~5倍,抗折弯度是普通玻璃的3~5倍,抗冲击强度是普通玻璃的5~10倍。另外,钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片,耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高,一般可承受150℃以上的温差变化,对防止热炸裂有明显的效果。目前所生产钢化玻璃的工艺有两种:一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃在特定工艺条件下,经风冷淬火法加工处理而成的物理钢化法,另一种是将普通平板玻璃或浮法玻璃通过离子交换方法,将玻璃表面成分改变,使玻璃表面形成一层压应力层加工处理而成的化学钢化法。目前最常见和应用最广泛的是物理钢化法,以
下笔者结合实际生产当中所遇到的各种问题,针对物理钢化玻璃的各种产品质量缺陷,进行了简单的总结和分析。
要想实现对钢化玻璃的质量控制,我们首先必须对钢化工艺原理进行了解。物理钢化玻璃的工艺过程可以简单的概括为将玻璃加热到一定的温度,然后迅速冷却,以增加玻璃的机械性能与热稳定性。其原理是:将玻璃在加热炉内加热到低于软化温度,然后迅速送入冷却装置,用一定压力的常温气流进行淬冷,玻璃外层首先收缩硬化,由于玻璃的导热系数小,这时玻璃内部仍处于高温状态,等待玻璃内部开始硬化时,已经硬化的外层将阻止内层的收缩,从而使先硬化的外层产生压应力,后硬化的内层产生张应力,正是由于玻璃表面的这种压应力的存在,当外力作用于该表面时,首先必须抵消这部分压应力,这就大大提高了玻璃的机械强度,因此,钢化工艺的控制实际上也就是对加热工艺和冷却工艺的控制。
2玻璃钢化工艺有三个基本要求,只有满足这些基本要求才能生产出合格的产品
第一,玻璃必须加热到要求的温度,玻璃表面各个部分的温度要均匀,相差不能太大,玻璃表面与中间也不能相差太大。要控制此项主要掌握三个方面:第一,根据电炉的负载情况,选择合理的加热温度并有效的控制炉内温度。玻璃在钢化炉的加热主要有:传导、辐射和对流,这里所说的电炉的负载不是指电炉里玻璃占有的面积,而是指玻璃厚度、加热温度与加热时间的关系,目前大部分厂家所使
用的钢化电炉的加热段一般都可分为很多个很小的加热区,每个区都可由上位计算机单独控制,在正常的情况下,在电炉中央加热元件加热区域内,总有玻璃在吸热,在电炉的这种区域内,一直有玻璃存在,这是区域性的,加热效果也是区域性的,如果电炉内某个区的热消耗超过加热效果,这个区内的温度就开始下降,这就是超负荷现象,玻璃钢化的成功与否主要决定于玻璃板温度最低的地方,一旦电炉有超负荷现象,电炉温度就会出现下降,致使玻璃在冷却段里冷却时造成破碎。加热温度的设定,要根据所钢化的玻璃的厚度,要钢化的玻璃越薄,温度就要越高,要钢化的玻璃越厚,温度就要越低,对于加热温度的控制,操作人员要明白电炉温度与加热时间的相互关系以及电炉温度对厚薄不同的玻璃变化值,所以笔者不能明确地指出哪种温度设定最好,因为温度的选择还在很大程度上决定于原片玻璃的质量。另外,加热系统测得的底部
温度并不是辊子的温度,而是钢化炉底部加热元件补偿辊子上玻璃吸收热量后的平均温度,由于这个原因,所测的温度一般较高,比所测得的上部温度要高一些,所以一般情况下钢化炉上部的温度设定比下部温度要高一些。第二,选择合理的加热时间。钢化炉的加热功率是一定的,通常设定的加热时间(电炉的加热时间)约为每毫米厚度玻璃为35s~40s,例如:6mm厚度的玻璃的加热时间大约为:6×38s= 228s,此种计算方法适应于厚度小于12mm厚的的玻璃的普通平钢化玻璃,当玻璃的厚度在12mm~ 19mm时,加热时间的基本计算方法是每1mm厚度玻璃约为40s~45s。生产弯钢化玻璃时,加热时间每毫米厚度的玻璃增加2.5s~5s。带开洞或开槽的玻璃时,加热时间要在此计算方法上多5%。
带尖角(小于30°角)的玻璃和灰玻加热时间在此计算方法上要多2.5%。下面笔者举一个控制炉温的例子,来诠释加热温度和加热时间,假如我们在生产钢化6mm的玻璃,加热温度为705℃,加热时间215s,要使玻璃从加热炉到急冷室的温度提高10℃,有两种方法可以使之实现:第一种方法,是将电炉温度提高10℃;第二种方法是增加加热时间,电炉的温度保持不变。注意:玻璃温度接近钢化温度前的加热速度较慢,我们要了解这样一个基本的原则:如果电炉的的温度设定变化了几度,我们也要使玻璃的加热温度同样也变化相同的温度,就要改变加热时间±t秒,才能使玻璃从电炉里出来的温度在±t秒的时间内保持不变。第三,要实现加热的均匀,玻璃在放片台的布置也很重要。放片的合理布置主要是为了保证电炉内纵向和横向负载的均匀性,也就是说,每炉玻璃的放片布置以及各炉的间隙时间要均匀。我们要明白从加热炉到急冷室过程中的温度规律,必须弄清玻璃板布置所取决的因素:当玻璃沿电炉前后移动时,玻璃边缘邻近的辊子所处的区域容易过热,这种现象在两块玻璃之间的辊子表面上也容易发生。在实际的生产当中,如果玻璃板在钢化炉内一直以相同的放片布置向前运动,各个辊子温差就相对的明显,结果放片位置一变化,玻璃就会在加热炉内弯形或者在急冷室里破碎。为了得到最好的钢化效果,我们要记住放片时的注意事项:为了避免纵向玻璃板间的空隙导致辞电炉的温度过高,放片台上玻璃板摆放的越合理,越容易保持辊子温度一致性,也就是说放片时纵向出现间隙,下一次放片时要补上这个空隙。另外,在比较长的纵向空隙(大于等于二分之一)内放下一炉的玻璃,其不良效果要比在整个纵向长度内放玻璃明显得多,这是因为这个温度高的空隙在加热一开始就受到了影响,要有充分的时间才能使温度均衡下来。
第二,玻璃尽可能以最快的冷却速度进行冷却,冷却速度取决于玻璃厚度和玻璃的其它性能,玻璃的两个面的冷却要均衡;钢化过程中冷却阶段的理想冷却介质是干燥的冷空气,单位面积的冷却能力是确定了的,因此5mm玻璃所需要的冷却能力相当于6mm玻璃的两倍以上,同样12mm 玻璃所需要的冷却能力相当只有10mm玻璃的一半以下,由于这个原因,考虑到玻璃厚度对冷却速度的影响,因此可以这样说:5mm玻璃冷却速度是6mm玻璃的四倍,12mm玻璃的冷却速度只有6mm 的1/4。
第三,在钢化过程中玻璃要不停的运动,玻璃表面上不能有划伤及变形留下的痕迹。这个运动包括玻璃在加热炉内的热摆运动,热摆运动是为了使玻璃表面各个部分的加热均匀;同时也包括玻璃在风冷段中的冷摆运动,冷摆运动是为了玻璃各个部分的钢化均匀,保证玻璃的碎块均匀。对原板玻璃的质量的要求,原板玻璃不能有层杂,爆边,划伤,气泡等,这些情况都能引起玻璃在风冷破碎。
3钢化过程中的常见问题
对玻璃的钢化有一个系统的了解后,笔者通过实际生产,针对钢化玻璃常见的缺陷,进行了系统的总结和分析,要想熟练控制钢化工艺,我们就必须对这些中常见的问题有熟练的掌握。
3.1钢化玻璃在冷却段的破碎
a)玻璃从加热炉到急冷室时整体或局部的温度低,在玻璃风冷时,玻璃表面的压应力低,造成玻璃破碎;
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b)玻璃原板质量不好,玻璃原板有结石,爆边,微裂纹和杂质;
c)玻璃上的开孔部分和开洞部分太靠近玻璃的边部,也能相起玻璃在冷却时破碎,对于厚度在12mm以下的玻璃可接受的孔边距为1.5倍玻璃厚度,对于厚度在12mm以上的玻璃可接受的孔边距为2倍玻璃厚度,对于这一点,钢化玻璃的产品图纸设计人员一定在清楚的掌握;
重油燃烧器d)风冷段风栅的风道中有水滴也能引起玻璃
的破碎;
e)玻璃在风冷时,风栅和玻璃的轻微碰撞也能相起玻璃的破碎。这时我们要检查风栅是否错位,吹风时观察是否有跳动的现象。另外,玻璃的局部太靠近上风栅或下风栅也能引起破碎;
f)玻璃在风冷钢化后的爆裂,如果出现这种情况,说明钢化时的加热温度和风冷时的风压过高,这时我们就需要适当的降低加热时的温度或减小玻璃的加热时间,减小冷确时的风压。
3.2玻璃的碎片超标和碎片不均匀
a)整片玻璃碎片偏大意味着玻璃太冷,这时我们就要延长玻璃的加热时间或提高加热炉的温度,从而提高玻璃的出炉温度;
b)缩短玻璃的冷却延时时间,玻璃出炉至吹风的停顿时间太长;
c)增大风压;
d)适当缩短上下风栅的距离;
毛细管数e)碎片偏大在某一区域意味着玻璃局部太冷,这时我们就要检查风栅上是否局部区域受阻塞。清理干净风栅上杂物和和玻璃渣,检查每个风眼的空气流动.下风栅栅板间的碎玻璃清除不干净,局部排风不顺畅,都能引起玻璃的碎片不均匀,在生产过程时当玻璃破碎较多时,应停炉清理,否则后序生产的玻璃碎片指标定会有差异;
f)风栅中心和玻璃中心的偏差太大,玻璃在风栅中的摆动位置不合适,风栅漏风栅板有裂口,也能引起玻璃的碎片不均;
g)风嘴太高,适当降低风嘴的高度。
3.3玻璃的吻合度超标
a)首先根据玻璃在检具上的情况,增大或减小玻璃的弯曲深度;
b)调整玻璃在上片台上的位置,使玻璃弯曲的中心线与上片台辊道平行;
c)适当延长急冷延时时间;
d)适当延长弯曲时间;
e)如果在生产过程中,玻璃型面突然不好,这是弯曲段成型过快或过慢造成的,这时我们就要检查弯曲段传动链条的张紧程度是不是发生了变化。
电腐蚀打标机3.4平钢化玻璃的平整度不好,玻璃向上或向下弯曲,辊道痕
a)玻璃从加热区进入急冷室时,玻璃上面的温度比下面的温度高,会造成玻璃钢化后向上弯曲,这时我们要提高加热炉底部加热温度.如果玻璃上面温度比下面温度低,会造成玻璃向下弯曲;
b)在冷却段,上面的冷却风压小于下面的冷却风压能引起钢化后玻璃的向上弯曲。相反,如果下面的冷却风压大于下面的冷却风压会引起玻璃的向下弯曲;
c)玻璃上的辊道痕,说明底部加热不当,这时操作人员要暂停下一炉的放片,减低下部的炉温,或者减小加热的时间。在实际的生产当中,我们将下部炉温参数调低后,虽然下部温度传达室感器的温度下降,但辊子的温度却下降的相对慢一些,所以,遇到此类情况,需要调整参数,不要急于放片下一炉。
3.5玻璃下表面出现的白道
a)降低玻璃出炉温度,特别是降低下部温度;
b)白道出现在玻璃中间,增加加热平衡M ax%值;白道出现在边部,降低加热平衡M ax%值或改变加热曲线,一次增加10%;
c)使用一定的SO2,对于SO2的使用,笔者建议只能在必要的时候使用SO2,因SO2气体使用得太多,玻璃表面会蒙上灰兰,这种气体也会在辊五表面结出褐点。在钢化较厚的玻璃时,玻璃表面也会出现点状痕迹。这还会增加清洁辊子表面的次数,并且对加热元件的寿命也会有所影响;
d)采取以上调整措施没有明显效果时,需检查加热平衡吹风孔是否堵塞,如大部分发生堵塞,需降温进行疏通。
3.6玻璃表面出现麻点
a)降低玻璃的出炉温度;
b)辊子表面不清洁,表面有积物,为了减少麻点的出现,笔者建议将辊子清洁制度化,做到定期擦洗辊道;
c)进炉前将将玻璃擦拭干净,为了防止麻点的出现,这一点也一定要对钢化的上片工进行制度规定。
3.7玻璃表面有规律的划伤
a)陶瓷辊上粘有异物,降温擦拭辊道;
b)陶瓷辊或冷却辊中间卡有碎玻璃,彻底清除卡在辊道中间的玻璃渣;
c)陶瓷辊或冷却辊打滑,逐根检查传动辊道,修复打滑辊道;牌位架
d)前炉门光感故障,计算长度错误,玻璃撞在炉门上,造成整车玻璃全部有横向的辊道伤;
e)上下风栅处是否卡有玻璃,彻底清除卡在风栅处的玻璃渣。
3.8玻璃中央部分呈灰或有其他光学方面的问题
a)辊子温度过高,此问题多出于前两炉玻璃钢化,是由于辊子的温度过高造成的,可适当增加热平衡吹风的压力;
b)SO2气体的使作量太多也能引起玻璃表面呈灰;
c)辊道传送时跳动能引起玻璃表面波痕,出现折光现象,检查链条是否卡有异物,彻底清除卡在链条中的异物,检查链条的匹配连接,允许的辊道跳动为±0.7mm。
追求高品质的钢化玻璃,正确的掌握钢化工艺原理和常见故障的应对方法是最基本的要求,同时我们每一名钢化工艺人员,要拥有正确的质量观念,其次还要养成良好的工作习惯,要把正确的工艺方法养成工作的习惯,这样才能持续实现高品质的产品质量。
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