Полированные кромки стекла и закалка стекла – Agnora

Четверг, 16 февраля 2023 г.

Связь между кромкой стекла и закалкой

Взаимодействие между качеством обработки кромок и постоянством закалки является ключом к получению стекла без искажений, сохраняющего высокую степень прочности на изгиб и общую стабильность. В этой статье исследуется эффективность этих концепций, и она позволит вам (стекольщику, архитектору, владельцу или спецификатору) принимать более обоснованные решения о партнерах по производству и, как минимум, иметь возможность задавать обоснованные вопросы вашему текущему процессору.

Часто при работе с архитекторами или проведении образовательных занятий нас спрашивают: «Как вы делаете стекло таким большим и плоским?» Обычно это сложный ответ, и поэтому эта статья положена в основу этой статьи, чтобы помочь эмпирически проиллюстрировать, как достигается такой уровень точности.

1. Почему и как закаливают стекло
2. Отпуск и уменьшение термического разрушения
3. Edgework Влияние на закаленное стекло
4. ПОЧЕМУ НЕЛЬЗЯ использовать термополировку
5. Достижение идеально отполированных кромок без полировки после отпуска
6. Заключение – связываем все вместе

Вспомогательные видеоролики

Воспроизведение видеоВоспроизведение видео

Почему и как закаляется стекло?

Прочность материала – это значение напряжения, при котором он будет постоянно деформироваться. Стекло, естественно, довольно хрупкое, и хрупкие материалы ломаются, а не деформируются.

Мы должны уточнить несколько терминов, чтобы двигаться дальше:

1) Напряжение растяжения: Сила растяжения, приложенная к объекту, вызывает удлинение.

2) (предельная) Прочность на растяжение: это максимальное растягивающее усилие, которое объект может выдержать, прежде чем окончательно сломается.

3) Напряжение сжатия: толкающая сила, приложенная к объекту, вызывающая уплотнение.

4) (Предельная) Прочность на сжатие: это максимальное сжимающее напряжение, которое объект может выдержать, прежде чем необратимо деформируется и/или необратимо уменьшается объем.

Интересно, что стекло обладает огромной прочностью на сжатие по сравнению с другими конструкционными компонентами, порядка 1000 МПа (для деформации/разрушения куба размером 1 см требуется 10 тонн).

Таким образом, растягивающее напряжение фактически является характеристикой, определяющей, насколько «прочным» является стекло. Вот почему отожженное стекло легко разбить. Интересна механика разбития стекла. Когда на стеклянную панель воздействует нагрузка и происходит прогиб, одна сторона будет сжиматься (хорошо!), а другая будет напрягаться (плохо!). Сопротивление излому со стороны сжатия будет высоким, но, поскольку прочность стекла на растяжение слишком низкая, стекло разобьется из-за растягивающего напряжения, превышающего прочность стекла на растяжение, с одной стороны (снаружи изгиба).

Мы можем решить эту проблему… добавив немного сжатия! То есть закаленное стекло!

Закаленное стекло существует как в состоянии сжатия, так и в состоянии растяжения. Стекло нагревается до почти пластичного состояния и быстро охлаждается сжатым воздухом в закалке, в результате чего образуется компрессионный слой или «упрочненная оболочка», в то время как «сердцевина» или стекло растягивается (всасывается) наружу. Когда стекло выходит из печи, эти две силы находятся в равновесии.

{pic} Слой сжатия (проталкивания/уплотнения), окружающий внешнюю сторону стекла, можно представить как твердую «кожу», которая увеличивает прочность стекла в целом, не позволяя деформируемой поверхности напрягаться и превышать предел прочности на растяжение. (в конечном итоге это произойдет, если вы слишком сильно согните его).

Мы можем начать понимать ценность закалки: увеличение прочности на сжатие позволит стеклу значительно прогибаться перед разрушением. На самом деле отожженное стекло выходит из строя при нагрузках примерно 20-40 МПа, в зависимости от того, насколько близко вы измеряете край. Термическая обработка и добавление прочности на сжатие повышают сопротивление разрушению от 120 до 200 МПа, т. е. в 3-5 раз.

Поскольку компрессионный слой имеет более высокую плотность из-за уплотнения, сбалансированная компрессионная зона будет составлять всего 21,1% от общей толщины стекла. Процент колеблется ниже для толстого материала и немного выше для более тонких материалов, таких как 4 мм. Обратитесь к рисунку 1 для изображения толщины стекла в зависимости от площади зоны сжатия.

Закалка на открытом воздухе – снижение риска термического разрушения

Термические изломы возникают на кромке стекла, когда напряжение, возникающее в основной части стекла, превышает предел прочности кромки. На каждый градус разницы температур между краем и основной частью стекла возникает напряжение приблизительно 0,62 МПа. Следовательно, там, где существует разница температур от 20 до 30°C от одной части панели к другой, уровни напряжения от 12 до 19МПа может легко образоваться. В отожженном стекле введение уровней напряжения выше этих величин, вероятно, приведет к поломке.

Наконец-то край! Почему кромка влияет на закаленное стекло?

НАКОНЕЦ-ТО кромка! Почему кромка влияет на закаленное стекло?
Мы эффективно укрепили стекло, добавив компрессионный слой. Пока сила растяжения не превышает дополнительную прочность на сжатие (> 120-200 МПа), стекло не разобьется.

Но будет ли?

Теперь мы должны учесть трещины. Точнее микротрещины.

Удивительно, но термообработанное стекло наиболее прочно по краям. Но если трещины существуют, они могут и будут распространяться и расширяться, в конечном итоге вызывая слишком большое напряжение и разрушение. Поэтому вы можете увидеть стекло (которое не разбито ударом (т. е. слишком высоким растягивающим напряжением или сульфидом никеля) изломом, исходящим от кромки. микротрещины и риск отказа в полевых условиях

На изображении ниже показаны поверхности, полученные в результате нескольких видов отделки. Обратите внимание на ручную кромку по сравнению с машинной полировкой. Способность к образованию трещин в ручных условиях значительно выше.

Почему последующая полировка не является хорошей идеей!

Как мы установили, закаленное стекло в сочетании с гладкими поверхностями является «лучшим в отрасли» выбором, но как насчет создания зеркальной кромки и фаски ПОСЛЕ закалки, а не ДО? Эта область по-прежнему остается серой для производителей, но этому вопросу уделяется больше внимания, чтобы обеспечить постоянную прочность и безопасность материала. Все, что мы узнали, теперь будет сведено к трем причинам, по которым нельзя проводить полировку после закалки:

• 1. Вы не только снижаете прочность на сжатие, но, как уже упоминалось, тип отделки будет играть дополнительную роль в долговечности закаленного стекла, поскольку микротрещины могут появиться в результате ручного или машинного шлифования. Обычно процесс закалки смягчает и помогает закрыть трещины на поверхности стекла, поэтому их повторное введение является неоптимальным.

• 2. Странные вещи происходят возле края закаленного стекла. Компонент натяжения стекла «сжимается» к краю, как сэндвич с бутербродом PB&J, если его держать слишком туго. Толщина компрессионного слоя 21,1 % не соответствует действительности для кромки. На самом деле, существует гораздо меньше компрессионного слоя, с которым можно работать, и удаление даже небольшого компрессионного слоя может значительно снизить общую прочность нелинейным образом, усугубляя общую потерю прочности.

• 3. В 2016 году стандарт ASTM E1300 был изменен для определения устойчивости стекла к нагрузкам, когда известны его толщина и остаточное сжимающее поверхностное напряжение (RCSS). Это позволяет оценить приведенную прочность облегченного материала в зависимости от величины удаленной зоны сжатия. Хотя измерение относится к поверхности стекла, оно по-прежнему является предостерегающей историей о снижении прочности в результате любой обработки полировкой после закалки. Фактически, измеренное снижение прочности превышало даже консервативные оценки в 25% (для 4% | 9/1000” | Удаление 0,22 мм).

• 4. БОНУС — даже ASTM C1048, стандарт, который все используют по умолчанию, гласит: 7.7.1 Руководство по изготовлению — термоупрочненное и полностью закаленное плоское стекло нельзя резать после процесса термообработки. Изготовление, изменяющее поверхность, толщину или края стекла, должно выполняться до термообработки, чтобы избежать снижения прочности стекла

Хорошие новости: Вы можете идеально отполировать открытый край.

К настоящему моменту вы можете подумать, что невозможно получить высококачественную, высокопрочную открытую кромку с полировкой. Не дай Бог многослойное стекло!

Как вы справляетесь с ламинированными, отполированными и открытыми кромками?

Большинство высококачественных изготовителей смогут изготовить для своих клиентов идеально полированную ламинированную кромку, не прибегая к обработке кромок после закалки. Это может быть сделано; Тем не менее, это требует большой осторожности, терпения и опытных специалистов. Лучшее, что вы можете сделать, это поговорить с вашим изготовителем. Спросите, что они делают и как они обрабатывают открытые края.

Как сделать закаленное стекло практически «без искажений»?

Деформация, возникающая в стекле, бывает трех видов:

– Общий изгиб
– Кромка
– Роликовая волна

стекло медленнее и с меньшим нагревом, чтобы свести к минимуму «пластичность» стекла и его способность деформироваться на роликах.

Тем не менее, отпуск «на линии» сопряжен со значительным риском поломки, так как закалка может быть не в состоянии сжать материал в достаточной степени, в результате чего зона растяжения опережает и разрушает облегченный материал при закалке (помните, что усилия сжатия и растяжения должны быть в равновесии).

Технология онлайн-сканирования и многолетние данные о времени года, атмосферном давлении, типе и толщине материала позволяют опытным операторам оптимизировать рецепты закалки для достижения уровня прозрачности, который вы ожидаете от первоклассного партнера по производству стекла.

Все вместе! Вывод!

Чтобы получить высококачественное стекло с малым искажением, сохраняющее первоначальный уровень закаленной прочности, производители полностью осознают и понимают важность прецизионной отделки поверхностей и безупречно разработанных рецептов закалки. Это означает, что производители, которые:

• Доводка стекла до машинно отшлифованной или машинно полированной кромки перед процессом закалки

• Полировка дефектов или неоднородностей на стекле перед закалкой

• Не полирует кромки ламинированного стекла или части сборки после закалки

• Отпуск «на линии» для ограничения пластичности и, следовательно, низких значений прокатной волны и анизотропии

Это может показаться простым — просто убедитесь, что производитель следует правильному порядку процессов.