對于鋼化玻璃與熱彎夾層玻璃炸裂問題的探討和分析

　　鋼化玻璃與彎夾層玻璃是安全玻璃的最主要的形式，它被廣泛的應(yīng)用于建筑門窗幕墻、觀光廊道、護(hù)欄、各種車用門窗等領(lǐng)域，自爆問題是鋼化安全玻璃與彎夾層安全玻璃應(yīng)用所面臨的一個(gè)棘手問題，筆者以下針對鋼化玻璃與彎夾層玻璃的炸裂問題，圍繞如何采取有效的工藝處理進(jìn)行簡單的闡述。

　　1 鋼化玻璃的炸裂主要有以下幾個(gè)方面的原因

　　玻璃的邊部和外觀質(zhì)量、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷、鋼化的工藝質(zhì)量、玻璃在安裝過程中的不當(dāng)、玻璃油墨膨脹系數(shù)的影響、玻璃中硫化鎳引起的玻璃自爆等相關(guān)因素所造成。

　　1.1玻璃的邊部和外觀質(zhì)量

　　玻璃的邊部質(zhì)量差存在炸口、爆邊，玻璃表面深劃傷是造成鋼化玻璃炸裂的重要因素。玻璃邊部的炸口主要表現(xiàn)為邊部出現(xiàn)縱向裂口，玻璃邊部炸口產(chǎn)生的原因主要有兩個(gè)方面，一方面是玻璃邊部受外力碰撞所產(chǎn)生的炸口，另一方面是由于玻璃的邊部磨邊質(zhì)量差，磨邊較輕，玻璃在進(jìn)行鋼化時(shí)，玻璃的前端(即出爐端)從出爐到起弧有較大的溫度損失，應(yīng)力相對集中，容易引起玻璃邊部的微裂和炸口;爆邊主要表現(xiàn)為玻璃邊部的內(nèi)外表面出現(xiàn)貝殼狀缺損。

　　為了防止由于玻璃的邊部和外觀質(zhì)量而引起的鋼化玻璃的自爆，最有效的辦法是良好的磨邊質(zhì)量，磨邊深度要超過玻璃厚度的三分之一，對于邊部的爆邊，進(jìn)行砂紙打磨，使貝殼狀缺損過渡均勻。另外，玻璃在加工、搬運(yùn)、安裝過程中，對玻璃邊部必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。再有，盡量避免玻璃表面與其他堅(jiān)硬的物體碰撞、摩擦造成深劃傷。

　　1.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的缺陷

　　鋼化玻璃產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在缺陷也是造成玻璃自爆炸裂的隱患，產(chǎn)品設(shè)計(jì)存在的缺陷主要指的是一些開孔、開洞和挖角的玻璃，開孔或開口設(shè)計(jì)太靠近玻璃的邊部，或兩個(gè)孔和兩個(gè)開口相離的距離太近，玻璃挖角或開口部分的拐角過于尖銳，從而引起玻璃的應(yīng)力過于集中，極易引起鋼化產(chǎn)品后期使用過程中的炸裂。

　　為了防止由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不當(dāng)引起的鋼化玻璃的炸裂，在對玻璃上開孔、開洞、挖角部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對于厚度在12mm以下的玻璃可接受的孔邊距為1.5×玻璃厚度;對于厚度在12mm以上的玻璃可接受的孔邊距為2×玻璃厚度;由于玻璃角部的應(yīng)力較為集中，孔的邊部距玻璃角部的距離不應(yīng)小于玻璃厚度的6倍;另外，為了保證鋼化玻璃具有更穩(wěn)定的性能和強(qiáng)度，實(shí)際當(dāng)中在對玻璃進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，盡量要放寬孔間距和孔邊距，拐角盡量過渡圓滑，對于這一點(diǎn)，鋼化玻璃的產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)人員一定在清楚的掌握。

　　1.3鋼化的工藝質(zhì)量

　　不合理的鋼化工藝也會造成鋼化玻璃產(chǎn)品后期的自爆，由于鋼化工藝不當(dāng)引起后期玻璃出現(xiàn)自爆的因素主要有：玻璃的鋼化程度過高、玻璃的規(guī)格尺寸達(dá)到或超出鋼化爐的負(fù)荷能力。

　　1.3.1玻璃的鋼化程度過高，會增加玻璃在后期使用過程中自爆的發(fā)生

　　評價(jià)鋼化玻璃的鋼化程度主要從玻璃破碎后的碎塊進(jìn)行觀察。玻璃破碎后，碎塊越細(xì)說明玻璃的表面壓應(yīng)力過大，表面壓應(yīng)力過大的鋼化玻璃容易發(fā)生自爆，所以對于鋼化玻璃國家標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，要盡量避免表面壓應(yīng)力過大的玻璃。

　　為了避免玻璃的鋼化程度過高，在鋼化工藝的控制中，主要針對玻璃的加熱溫度和鋼化風(fēng)壓進(jìn)行控制。玻璃的加熱溫度過高、冷卻時(shí)的風(fēng)壓過大，會造成玻璃內(nèi)部的張應(yīng)力和玻璃表面層的壓應(yīng)力過大，從而增加玻璃出現(xiàn)自爆的隱患。所以在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，必須依據(jù)玻璃的厚度、顏色，制定出一套適合于自身設(shè)備的正確工藝參數(shù)，并對鋼化時(shí)的工藝參數(shù)的調(diào)整嚴(yán)格進(jìn)行控制。

　　1.3.2玻璃的規(guī)格尺寸達(dá)到或超出鋼化爐的負(fù)荷能力

　　根據(jù)筆者多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，如果玻璃的規(guī)格尺寸過大，幾乎達(dá)到或超出鋼化爐生產(chǎn)能力，這樣的玻璃在生產(chǎn)后，自爆的幾率要明顯高于正常規(guī)格的玻璃。原因主要在于以下幾個(gè)方面：玻璃規(guī)格較大引起玻璃整體加熱不均勻，玻璃表面的不同區(qū)域存在溫差，由于溫差引起鋼化后的應(yīng)力不均;玻璃在風(fēng)冷淬火時(shí)，吹風(fēng)不均造成應(yīng)力分布不均。

　　為了解決玻璃規(guī)格大鋼化后應(yīng)力分布不均引起的自爆，一方面對于大規(guī)格玻璃的生產(chǎn)，盡量選擇大規(guī)格的鋼化爐;另一方面對于幾乎達(dá)到鋼化爐生產(chǎn)能力的大規(guī)格玻璃，鋼化工藝控制的難點(diǎn)在于對玻璃的各個(gè)部分做到均勻加熱，和吹風(fēng)淬火均勻。所以，在工藝控制方面也要圍繞這兩點(diǎn)著手進(jìn)行控制：首先是均勻加熱的控制，觀察爐內(nèi)各個(gè)區(qū)域的溫度顯示，將爐內(nèi)各個(gè)區(qū)域的溫度調(diào)節(jié)一致，并開啟爐內(nèi)的加熱平衡，適當(dāng)降低加熱溫度并延長加熱的時(shí)間，上一爐玻璃出爐后不要急于進(jìn)下一爐，最好中間空一爐，待爐溫進(jìn)行恢復(fù);其次是均勻淬火吹風(fēng)的控制，檢查吹風(fēng)孔是否完全通透，特別是風(fēng)柵邊角這些平常用不到的風(fēng)柵區(qū)域，另外，將上下風(fēng)柵的的風(fēng)壓調(diào)節(jié)一致，觀察風(fēng)柵各個(gè)區(qū)域與玻璃的距離是否一致，在玻璃進(jìn)行鋼化風(fēng)冷時(shí)，盡可能的加大玻璃在鋼化吹風(fēng)時(shí)的擺動距離，并延長鋼化吹風(fēng)的時(shí)間和冷卻吹風(fēng)的時(shí)間。

　　1.4原片玻璃中夾雜硫化鎳

　　由硫化鎳引起的玻璃自爆，自爆后如果沒有散開，我們可以比較容易在破碎的起點(diǎn)找到一個(gè)“8”字形或“蝴蝶斑”碎片圖案的特征，會發(fā)現(xiàn)在“8”字形的裂紋相交處有一個(gè)較小的黑點(diǎn)存在。

　　原片玻璃硫化鎳的來源。浮法玻璃原片中存在硫化鎳，主要來自兩個(gè)方面，一方面是浮法玻璃生產(chǎn)原料的問題，浮法玻璃的成分有石英砂(硅砂)、純堿、芒硝、白云石、長石(鉀長石、鈉長石)、石灰石、助熔劑、澄清劑、著色劑、碎玻璃等，主要在硅砂、白云石、長石中存在了微量的鎳質(zhì)成分;另一方面是由于浮法玻璃生產(chǎn)線的熔窯內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)焊接過后遺留下的焊頭、焊渣，在浮法玻璃的生產(chǎn)過程中，這些焊頭與焊渣會產(chǎn)生很多鎳化合物，如果玻璃不進(jìn)行鋼化處理，浮法玻璃中鎳化合物的存在，對玻璃的外觀及性能基本上不產(chǎn)生影響，但玻璃中硫化鎳的存在卻是鋼化玻璃最大的自爆隱患，極大地影響鋼化玻璃的使用壽命。

　　硫化鎳對玻璃造成自爆的機(jī)理。原片玻璃中夾雜硫化鎳引起的玻璃自爆主要是因?yàn)榱蚧�鎳與玻璃的膨脹系數(shù)存在較大的差別，硫化鎳的晶相轉(zhuǎn)變產(chǎn)生于高溫和低溫的變化，在玻璃高溫時(shí)硫化鎳慢慢膨脹，當(dāng)溫度慢慢冷卻時(shí)，由于含鎳質(zhì)體與玻璃體膨脹系數(shù)具有較大的差別，會造成硫化鎳向外部的張力擠壓，硫化鎳向外部張力擠壓的力量正是造成玻璃破碎的罪魁禍?zhǔn)住Ｓ捎诟》úＡг谏�產(chǎn)退火時(shí)溫度是均勻冷卻，硫化鎳在玻璃板心向外部擠壓的力量一般情況下不足以對玻璃造成破碎，但在玻璃鋼化的過程中，當(dāng)玻璃加熱到680℃—720℃鋼化溫度時(shí)快速的到風(fēng)柵冷卻，由于玻璃加熱后兩個(gè)表面需要高速的冷卻，會造成硫化鎳邊緣裂紋的擴(kuò)大，當(dāng)裂紋擴(kuò)大到壓應(yīng)力無法均衡時(shí)就會破裂，一部分在玻璃鋼化過程中造成破碎，另一部分會在使用過程中存在潛在的自爆隱患，在使用過程中當(dāng)玻璃的壓應(yīng)力無法均衡硫化鎳的張力，就會造成玻璃的自爆。

　　如何避免由于硫化鎳造成的鋼化玻璃自爆。為了避免由于硫化鎳造成的鋼化玻璃自爆，在工藝處理上我們應(yīng)從兩方面入手，一方面浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)可以采取有效的在線硫化鎳識別檢測技術(shù)，盡量避免硫化鎳在玻璃體內(nèi)的存在，另一方面玻璃深加工企業(yè)在鋼化玻璃出廠前，對玻璃進(jìn)行均質(zhì)處理，將逐片隔離且固定好的玻璃垂直或水平放置在均質(zhì)爐內(nèi)，然后進(jìn)行爐內(nèi)加熱，使玻璃表面的溫度達(dá)到290±10℃后，恒溫保持2個(gè)小時(shí)，然后進(jìn)行冷卻，從而引爆夾雜有硫化鎳存在自爆隱患的玻璃。對玻璃深加工企業(yè)來說，為了有效的降低硫化鎳引起自爆的幾率，我們只能通過在玻璃鋼化完后的均質(zhì)處理。

　　1.5玻璃在安裝過程中的不當(dāng)

　　玻璃在安裝過程中的不當(dāng)，所造成的鋼化玻璃的炸裂，主要有兩個(gè)方面，一方面是由于玻璃安裝后承受過大的外力，在對玻璃進(jìn)行安裝時(shí)，如果鋼化玻璃的弧度與安裝的框架不相吻合，使用外力強(qiáng)迫性進(jìn)行安裝;另一方面是玻璃與金屬框架或金屬螺釘裸接觸;這兩個(gè)方面都會引起鋼化玻璃后期的炸裂。

　　為了避免由于安裝過程的不當(dāng)造成玻璃后期的炸裂，一方面要避免安裝過程中玻璃承受過大的外力，必須要保證玻璃與玻璃安裝部位的弧度相一致，安裝前建議對安裝部位的框架進(jìn)行矯正，使之與玻璃相適應(yīng);另一方面要避免玻璃與安裝時(shí)的金屬框架或金屬螺釘裸接觸，對接觸部位加裝橡皮襯墊。

　　1.6玻璃油墨膨脹系數(shù)的影響

　　一些絲網(wǎng)印刷裝飾黑邊的玻璃，如果印刷時(shí)所使用鋼化玻璃油墨的膨脹系數(shù)與玻璃的膨脹系數(shù)存在較大的差別，也有可能造成后期玻璃的自爆，特別是一些印刷黑邊較寬，彎曲弧度較大的鋼化玻璃，如果出現(xiàn)自爆率較高的現(xiàn)象，我們就要將油墨的膨脹系數(shù)納入考慮的范圍，此點(diǎn)往往被大家所忽視。

　　為了避免由于玻璃油墨造成的鋼化玻璃炸裂，在對玻璃進(jìn)行印刷時(shí)，所采用的油墨的膨脹系數(shù)，必須與玻璃的膨脹系數(shù)相匹配。另外，對于熱彎玻璃的絲網(wǎng)印刷，絲印時(shí)油墨不應(yīng)刷的太厚。

　　2 熱彎夾層玻璃在使用過程中也存在玻璃的炸裂現(xiàn)象

　　由于兩片玻璃是由中間層的膠片進(jìn)行粘合，相對于鋼化玻璃來說玻璃炸裂后不會出現(xiàn)碎塊的飛濺，但是玻璃一旦出現(xiàn)炸裂，那么玻璃的安全性能將宣告終結(jié)。筆者結(jié)合多年對于彎夾層玻璃生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過彎夾層玻璃不同狀態(tài)炸裂進(jìn)行分析，將對彎夾層玻璃造成炸裂的因素進(jìn)行簡單的總結(jié)，對彎夾層玻璃造成炸裂的因素主要有：玻璃在熱彎成型時(shí)借用外力過大、玻璃在熱彎成型后退火過快、玻璃中間粘結(jié)層的內(nèi)應(yīng)力過大、對成品夾層玻璃不當(dāng)改切和處理、玻璃在安裝時(shí)承受的外力過大等相關(guān)因素所造成。

　　2.1玻璃在熱彎成型時(shí)所借助的外力

　　一些弧度和球面較大的玻璃，在熱彎成型時(shí)需要施加一定的外力來頂壓玻璃，使玻璃達(dá)到所要求的弧度和球面。如果在玻璃燒制的過程中施加的外力過大，會導(dǎo)致玻璃的應(yīng)力不均，引起玻璃后期使用過程中的自爆，所以玻璃熱彎燒制過程，應(yīng)該主要通過加熱的溫度來控制玻璃的成型，避免使用過大的輔助外力。

　　2.2玻璃在熱彎時(shí)退火過快，也會造成后期成品玻璃的自爆發(fā)生

　　玻璃在熱彎成型時(shí)，原有應(yīng)力已消除，為防止在降溫過程中由于溫度梯度而產(chǎn)生新的應(yīng)力，應(yīng)嚴(yán)格控制在退火溫度范圍的冷卻速度，特別是在溫度較高階段，要玻璃慢冷到玻璃結(jié)構(gòu)完全固定以后，以防止永久應(yīng)力的產(chǎn)生，退火曲線應(yīng)該均勻變化，且出爐落架的玻璃不能放在車間風(fēng)口或風(fēng)扇直吹處。玻璃的退火應(yīng)采用緩慢冷卻的方式，爐溫必須降到100℃以下時(shí)再取出玻璃。

　　2.3粘結(jié)層的內(nèi)應(yīng)力過大

　　成型后夾層玻璃的中間粘結(jié)層存在內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力過大會引起玻璃的自爆。造成中間粘結(jié)層內(nèi)壓力過大的因素主要是:外片玻璃與內(nèi)片玻璃在合片操作時(shí)沒有將弧度放置吻合，為了避免此類情況的出現(xiàn)，玻璃在熱彎出爐抬下模具前用記號筆在內(nèi)片與外片相互對應(yīng)的位置進(jìn)行標(biāo)記，且內(nèi)外片玻璃的標(biāo)記要完全重合，合片工序在對內(nèi)外片進(jìn)行合片操作時(shí)，要參照這個(gè)標(biāo)記，要做到合片后標(biāo)記完全的重合，標(biāo)記如果沒有做到完全的重合，就說明內(nèi)外片玻璃的弧度沒有放置吻合，玻璃成品后就存在自爆的隱患。

　　2.4玻璃在熱彎成型時(shí)，使用過大的外力輔助玻璃成型，會導(dǎo)致玻璃的應(yīng)力不均，也會造成后期成品玻璃的自爆。

　　2.5對成品夾層玻璃的不當(dāng)改切和處理

　　夾層安全玻璃不同于鋼化玻璃，成品后的夾層玻璃在一定程度上可以進(jìn)行改切或打孔等成品后的再處理，但不當(dāng)?shù)奶幚矸椒ê苋菀自斐蓨A層玻璃的炸裂。

　　為了避免由于不當(dāng)?shù)脑偬幚砉に囋斐蓨A層玻璃的炸裂，在對其進(jìn)行處理時(shí)，我們應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)：a.最好采用水切割的方法對成品夾層玻璃進(jìn)行改切或開孔處理;b.由于夾層玻璃(特別是彎夾層玻璃)邊緣的應(yīng)力較為集中，最好不要在成品夾層玻璃的邊緣進(jìn)行挖角或開槽處理;c.要保證開口區(qū)的邊緣距玻璃的邊緣是玻璃厚度的五倍以上;d.不要在成品彎夾層玻璃弧度較大的區(qū)域進(jìn)行開孔處理。

　　2.6玻璃安裝時(shí)的外力

　　玻璃在安裝時(shí)，如果玻璃的弧度與安裝部位的弧度不相吻合，會造成安裝時(shí)玻璃受到的外力過大，會造成玻璃在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)自爆�！就辍�