简析汽车钢化玻璃自爆原因分析

简析汽车钢化玻璃自爆原因分析
【摘要】随着经济的发展，汽车的使用越来越普及，同时人们对汽车技术及性能的要求也越来越高。

诸如汽车钢化玻璃的自爆，对汽车性能有一定影响。

然而造成玻璃自爆的原因又是是多种多样的，本文从生产实际出发探讨了造成汽车玻璃自爆的多种因素，这些因素包括了车身的变形、玻璃本身的质量、设计尺寸、生产装配工艺和用户的使用等。

通过对这些因素的分析以便给设计，生产装配和用户使用提供参考。

【关键词】汽车，玻璃自爆，汽车性能
Analyses of the Car Steel Glass spontaneous explosion
Abstract: With economic development, the use of cars has become more widely, and the automotive technology and performance requirements is increasing. Such as spontaneous explosion which has some influence on car performance. However, there are many kinds of reasons for this phenomenon. In this article we discussed many factors of spontaneous explosion. Such as body deformation, the quality of the glass, design dimensions, the production assembly process, users and so on. Through analysis of these factors in order to give the design, production assembly and users to provide reference.
Key words: car, glass spontaneous explosion, automotive performance
1 汽车玻璃简述
汽车玻璃一般采用硅玻璃，其中主要成分氧化硅的含量超过70%，其余由氧化钠、氧化钙、镁等组成，通过浮法工艺制成。

在制作过程中，材料加热到1500℃温度时融化，溶液通过1300℃左右的精炼区时浇注到悬浮槽（液态锡）上，冷却到600℃左右，在此阶段形成质量特别好的平行的两面平面体上面是溶液平面，下面时液态锡上平面），在通过冷却区域后形成玻璃并切割成规定尺寸。

然后玻璃进一步加工成钢化玻璃或夹层玻璃。

加工成的成品汽车玻璃，从外观上看应该没有明显的气泡和划痕，应该符合国家汽车玻璃安全标准[1]。

汽车玻璃按照加工工艺分为：夹层玻璃、区域钢化玻璃、钢化玻璃、中空安全玻璃以及塑玻复合材料；按照应用部位的不同可以分为风窗玻璃和风窗以外玻璃，目前汽车前风窗玻璃一般采用夹层玻璃，前风窗以外的玻璃一般采用钢化玻璃。

本论文主要简述汽车钢化玻璃自爆的原因分析，其余玻璃的原因分析方法和钢化玻璃的分析类似。

2 汽车玻璃自爆分析
汽车玻璃自爆原因有很多种，本文主要从钣金变形，玻璃设计尺寸，生产装配工艺和用户的使用等四个方面分析了汽车玻璃自爆的原因。

2.1 钣金变形
汽车在设计过程中，玻璃的安装面与钣金的止口边应均匀一致，但是，由于车身钣金设计结构不够合理或者钣金的材质偏软，造成车身钣金止口边强度偏低，玻璃安装后，车身变形，玻璃周边受力不均，发生自爆。

玻璃自爆后，为了分析是否由于车身变形而造成的玻璃自爆，首先量取玻璃与车身钣金之间的间隙是否均匀，初步判断自爆的原因；然后扫描车身钣金止口边，将扫描的点云数据与设计3D 图纸进行对比分析，查看实物与图纸之间的差值，来判断是否由于钣金的变形而造成玻璃自爆。

如根据市场反馈某款车型尾门玻璃自爆率较高，而对该车型尾门钣金进行的分析。

图1 尾门点云与图纸对比
将扫描的点云与3D 图纸找三个稳定的安装孔位，捏合圆，用三个圆心定下坐标系。

相对应的取数模中安装孔，通过其圆心定下一个坐标系。

把两坐标系重合，保证点云与数模贴合的准确性。

通过此法得出的尾门点云与图纸对比图片如图1所示。

沿玻璃弧面线截50个断面，在于玻璃接触面上，点云断面线与数模断面线的差值,负值表示点
粉色是点云
绿色是数模
云低于数模，正值反之，如图2：
图2 断面线对比
通过对比可以发现尾门钣金已经发生变形，对玻璃自爆产生影响，但是是否是主要因素，还需要对玻璃本身进行进一步的分析。

2.2玻璃设计尺寸[2]
图3 玻璃特性分析项目
图3是我们对玻璃特性进行分析的所有项目，其中对玻璃自爆影响最大的就是玻璃拱高和曲率半径，为了区分纵向和横向，一般我们又将拱高分为球面（纵向）和拱高（横向）
2.2.1玻璃球面
玻璃在成型的过程中，首先要将玻璃加热到比较软能够变形的状态，如果球面越大，那么在成型过程中就要求有较高的温度，其次是在成型过程中，成型的时间比较长，这样玻璃受模具压制的时间也较长，玻璃应力受到影响，易产生自爆；即玻璃球面越大，玻璃的自爆概率也会相应增大。

Z=1380 ： 最小值：1.97
Z=1260 ： 最小值：2.216最
Z=1060 ： 最小值：1.64
Z=1380 ： 最小值：2.834 Z=1260 ： 最小值：3.53
Z=1060： 最小值：3.69
Y=0 ： 最小值：-0.02
Y=-280 ：
Y=280 ：
Y=600 ：
Y=-600 ：
Y= -560 Z=1440： 最小值：2.923
Y= 560 Z=1440： 最小值：2.94
Y= -665 Z=1000： 最小值：3.3
Y= -665 Z=1000： 最小值：0.65
2.2.2玻璃曲率半径
曲率半径是直接影响到玻璃球面及拱高大小的主要因素之一。

玻璃曲率半径越小，工艺难度越大玻璃的自爆概率也会相应增大
2.2.3玻璃面积
为了获得良好的视野，现代汽车玻璃面积正在不断增大，面积越大，对工艺要求越高，玻璃自爆的几率也就相应的加大。

2.3 生产装配工艺
2.3.1玻璃自身原因
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)mm。

外表呈金属状，已知理论上的NiS在375℃时有一相变过程，从高温状态的α-NiS六方晶系转变为低温状态β-Ni三方晶系过程中，伴随出现2.38％的体积膨胀，这一结构在室温时保存下来。

如果以后玻璃受热就可能迅速出现α－β态转变。

如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部，则体积膨胀会引起自发炸裂。

如果室温时存在α－NiS，经过数年数月也会慢慢转变到β态，在这一相变过程中体积缓慢增大未必造成内部破裂。

2.3.2钢化过程参数设置
钢化过程参数设置不合理，影响钢化效果，可以通过观察碎片状态是否合格判定钢化参数设置是否合理。

碎片状态，一般国标[1]是40～380（片），其数值越低越好，该数值通过控制生产过程中的各项参数来实现改变的。

2.3.3装配工艺
由于多数主机厂采用的是人工打胶及安装，打胶的质量（均匀性、厚度等）与装配工的经验及态度密切相关。

由于装车后玻璃胶的固化会产生体积的变化，这样对玻璃会有一个拉力。

如果打胶及装配力不均匀，会造成装车后玻璃受力不均，易产生自爆；
玻璃装车后与钣金件接触，如果打胶不到位造成装车后玻璃与钣金件接触，装车后在开车过程中玻璃不断受到钣金件的冲击，易产生自爆；
玻璃与车框不匹配，如果玻璃吻合度误差较大或者车框不稳定，造成装车后玻璃中车框不匹配，这样在装车后就有很大的力作用在玻璃上，易产生自爆。

2.4 使用方面
车辆出售给消费者后，消费者为了能够达到更好的遮阳效果，一般会采取加贴遮阳膜。

而玻璃经过加热烘弯炉加工后，内部分子在常温状态已经趋于稳定状态，但是在贴遮阳膜时，局部瞬时温度会高达160℃，使得玻璃内部应力被局部破坏，就失去了原平衡状态，从而为以后的自爆埋下了隐患；
贴遮阳膜后，在阳光的直接照射下，由于遮阳膜具有吸热功能，造成玻璃表面的温度增加，玻璃受热后造成玻璃内部的NiS迅速从α－β转变，引起体积膨胀而出现自爆；
同时由于遮阳膜与玻璃的膨胀系数相差约10倍，遮阳膜吸热后会破坏玻璃表面的应力，造成应力不均，从而易产生自爆。

3 结论
玻璃自爆的原因是多种多样的，本文通过对钣金变形，玻璃设计尺寸，生产装配工艺和用户使用等四个方面分析了造成汽车玻璃自爆的原因，通过对这些因素的分析，为设计，生产装配和用户使用提供参考一定参考价值，同时相信随着汽车制造工艺水平的不断提高，玻璃的自爆几率会越来越低。

【参考文献】
[1] 全国汽车标准化技术委员会安全玻璃委员会. GB 9656-2003 汽车安全玻璃北京：中国标准出版社，2003.
[2] 全国汽车标准化技术委员会安全玻璃分技术委员会. GB/T17340-1998 汽车安全玻璃的尺寸、形状及外观北京：中国标准出版社，1998.。