浅析钢化玻璃发展现状及趋势

浅析钢化玻璃生产工艺和质量缺陷（杨桂英材料0801班 20080009）摘要：钢化玻璃属于安全玻璃，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，从而提高了承载力量，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等，钢化玻璃与普通玻璃相比有很多优点，第一是强度较之普通玻璃提高数倍，第二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了. 钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有3~5倍的提高，一般可承受250度以上的温度变化，以防止热炸裂有明显的效果。

关键词：钢化玻璃优点与缺点生产工艺质量缺陷应用范围正文：一、钢化玻璃的优点与缺点：（1）钢化玻璃属于安全玻璃，他有很多优点和缺点，钢化玻璃优点一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3~5倍，抗冲击强度是普通玻璃5~10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。

钢化玻璃优点二是使用安全，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了。

钢化玻璃的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150lc以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。

（2）钢化玻璃的缺点一是钢化后的玻璃不能再进行切割，和加工，只能在钢化前就对玻璃进行加工至需要的形状，再进行钢化处理，钢化玻璃缺点二是钢化玻璃强度虽然比普通玻璃强，但是钢化玻璃在温差变化大时有自爆(自己破裂)的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。

（3）钢化玻璃特点，钢化玻璃是将优质的浮法玻璃加热接近软化点时，在玻璃表面急速冷却，使压缩应力分布在玻璃表面，而张引应力则在中心层.因为有强大相等的压缩应力，使外压所产生的张引应力被玻璃强大的压缩应力所抵消，从而增加玻璃的安全度。

a、强度提高：钢化后玻璃的机械强度、抗冲击性、抗弯强度能够达到普通玻璃的4—5倍。

b、热稳定性提高：钢化玻璃可以承受巨大的温差而不会破损，抗拒变温差能力是同等厚度普通浮法玻璃的3倍。

c、安全性提高：钢化玻璃受强力破损后，迅速呈现微小钝角颗粒，从而最大限度地保证人身安全。

应用：家具、电子电器行业，建筑、装饰行业、浴房、汽车、扶梯、及其它特别需要安全及存在温差剧变的场所，并可作为中空玻璃和夹层玻璃的原片。

二、钢化玻璃的生产工艺：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度以上的温差变化，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，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。

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玻璃专栏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35-40s，例如：6mm 厚度的玻璃的加热时间大约为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12-19mm时,加热时间的基本计算方法是每1mm厚度玻璃约为40-45s生产弯钢化玻璃时,加热时间每毫米厚度的玻璃增加2.5-5s,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度）角的玻璃和灰玻加热时间在此计算方法上要多2.5%。

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。

三、钢化玻璃的质量缺陷：钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆，根据行业经验，普通钢化玻璃的自爆率在4‰左右。

产生自爆的原因很多，简单地归纳以下几种：①玻璃质量缺陷的影响。

A．玻璃中有结石、杂质：玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点，也是应力集中处。

特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。

结石存在于玻璃中，与玻璃体有着不同的膨胀系数。

玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。

当结石膨胀系数小于玻璃，结石周围的切向应力处于受拉状态。

伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。

B．玻璃中含有硫化镍结晶物，硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在，直径在0.1—2㎜。

外表呈金属状，这些杂夹物是NI3S2，NI7S6和NI—XS，其中X=0—0.07。

只有NI1—XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。

C．玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷，易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。

②钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移。

玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。

使钢化制品有自爆的趋向，有的在激冷时就产生“风爆”。

如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。

③钢化程度的影响。

实验证明，当钢化程度提高到1级/㎝时自爆数达20—25%。

由此可见应力越大钢化程度越高，自爆量也越大。

对玻璃的钢化有一个系统的了解后，通过实际生产针对钢化玻璃常见的缺陷进行系统的总结和分析，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。

A:钢化玻璃在冷却段的破碎：(1)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。

（2）玻璃原板质量不好，玻璃原板有结石，爆边，微裂纹和杂质。

（3）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。

（4）风冷段风栅的风道中有水滴也能引起玻璃的破碎。

（5）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。

（6）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。

B:玻璃的碎片超标和碎片不均匀。

（1）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。

（2）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。

（3）增大风压（4）适当缩短上下风栅的距离(5)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，(5)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,(6)风嘴太高,适当降低风嘴的高度。

C:玻璃的吻合度超标。

(1)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（2）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（3）适当延长急冷延时时间（4）适当延长弯曲时间（5）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。

D:平钢化玻璃的平整度不好,玻璃向上或向下弯。

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温度比下面温度低，会造成玻璃向下弯曲。

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。

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。