热处理:对退火玻璃进行特殊热处理,将其加热到约680°C,然后冷却。
化学强化:玻璃被化学溶液覆盖,产生更高的机械阻力。化学强化玻璃具有与热处理玻璃相似的性能。
强化玻璃
冷却速度直接影响玻璃的强度。浮法玻璃的常规冷却或退火过程导致速度缓慢。通过改变冷却速率可以生产出更坚固的玻璃。两种类型的强力玻璃是:
- 热强化玻璃
- 钢化玻璃
热强化玻璃的冷却速度比普通退火玻璃快。反过来,钢化玻璃的冷却速度比热强化玻璃快。加强玻璃的另一种方法是在应用中使用一种以上的玻璃。夹层玻璃由两片或两片以上的玻璃组成,由一层塑料连接而成。
在许多现代建筑中,玻璃必须尽可能坚固。强化玻璃的三个基本原因是:
- 增加风荷载
- 提高抗冲击性
- 对抗热应力
建筑师和设计师在选择玻璃时必须考虑风对建筑物或装置的影响。风会导致玻璃偏转。这种偏转不仅会给玻璃本身带来压力,还会给整个玻璃系统带来压力:框架、垫圈和密封剂。
抗冲击性与风荷载密切相关,因为风携带冰雹、灰尘、小石头和其他碎屑等物质。在龙卷风和飓风期间,风携带许多较大的物体。
当玻璃加热时,它会膨胀。lite 的中心部分变得更热,并且以比边缘更大的速度膨胀。边上的应力通常在每条边的中心较大,并向拐角处减小。不平衡使边缘紧张。这称为热应力。因此,lite的边缘强度在很大程度上决定了其抗断裂的能力。干净利落的边缘提供最大的边缘强度。这对于吸热玻璃尤其重要。精心设计的玻璃系统还可以减少玻璃上的应力。
热强化玻璃是通过均匀加热退火玻璃,然后以比钢化玻璃更慢的速度冷却而制成的。 特点包括:
- 强度约为相同尺寸和厚度的普通退火玻璃的两倍。
- 比普通退火玻璃更耐风荷载和冲击,但比钢化玻璃更不耐。
- 断裂成大而锯齿状的碎片,类似于退火玻璃。
热强化玻璃一般用于高层建筑,以帮助玻璃抵抗热应力。它也用于制造拱肩玻璃。Spandrel玻璃是用于非视觉区域的模糊玻璃。由于热强化玻璃会破裂成大块锯齿状,因此不符合安全玻璃材料的要求。出于安全目的,所有建筑规范都要求淋浴门、商业门和店面使用安全玻璃。
玻璃通过钢化获得了相当大的强度。一lite钢化玻璃比一lite相同尺寸和厚度的退火玻璃强四倍。特点包括:
- 退火玻璃受钢化影响的唯一特性是其弯曲或拉伸强度:
- 钢化增加了玻璃的抗拉强度。
- 这使得钢化玻璃能够更好地抵抗热、风和冲击引起的力。
- 回火不变:
- 退火玻璃的颜色、化学成分或透光特性。
- 其压缩强度(玻璃抵抗挤压力的能力)
- 玻璃传导和传递热量的速率。
- 玻璃在加热时膨胀的速率。
- 玻璃的刚度。
使用钢化玻璃的主要原因是:
- 钢化玻璃破碎后,被设计成碎成立方体形状的颗粒。因此,它有资格作为安全玻璃材料。
- 钢化玻璃比热强化玻璃具有更大的抗偏转强度,因此对风力的抵抗力更好。如果放置在精心设计的整体玻璃系统中,它会更有效。
- 钢化提高了玻璃在可能撞击建筑物的物体撞击中幸存的能力。当钢化玻璃破裂时,它会碎成小方块,从而减少撞击时严重伤害的可能性。
- 回火可提高精简版的边缘强度。因此,当设计人员预测高热应力时,可以指定钢化玻璃。
钢化玻璃是通过均匀加热退火玻璃制成的。玻璃的厚度可以从 1/8“ 到 3/4”。然后,通过同时将空气均匀地吹到两个表面上来快速冷却退火玻璃。这称为空气淬火。快速冷却会增加表面的压缩力和玻璃内部的张力。钢化玻璃有两种工艺:
- 垂直回火
- 水平回火
在垂直钢化钳中,用于将玻璃从其顶部边缘悬挂。它以这种方式垂直穿过炉子。在水平钢化中,玻璃在不锈钢或陶瓷辊上通过熔炉。在这两种工艺中,水平回火更为常见。钢化玻璃由一个称为虫子的永久性标签标识,该标签被放置在每个钢化灯的角落。钢化玻璃不能切割、钻孔或磨边。这些过程必须在钢化前对玻璃进行。
夹层玻璃,有时称为“lami”,是通过在两个或多个玻璃lite之间放置一层聚乙烯醇缩丁醛(PVB)制成的。PVB可以是透明的或有色的,厚度通常在.015“到.090”之间变化,但对于特殊应用,它可以厚至.120”。然后将整个装置在加热和压力下在称为高压釜的特殊烤箱中熔合。层压工艺可以在透明、有色、反射、热强化或钢化玻璃上进行。特点包括:
- 当夹层玻璃破裂时,玻璃颗粒会粘附在PVB上,不会飞落或掉落。根据美国国家标准协会(ANSI)制定的健康和安全标准,玻璃和PVB厚度的某些组合有资格作为安全玻璃材料。例如,夹在两块两毫米退火玻璃之间的.030 PVB层夹层的夹层玻璃满足安全玻璃的最低要求。
应用-除了安全玻璃外,夹层玻璃还有许多专业应用,包括降噪和安全性。
REFLEX Analytical 将玻璃基板的化学强化工艺引入其光学制造能力。该处理是通过基材表面上的化学离子交换完成的。Na+-K+交换在表面引入压应力,这些应力充当有效的增韧机制,从而增加强度并降低损伤起始的敏感性。这使得玻璃能够用于更高水平的拉伸应力,其强度可与铝合金相媲美。
值得注意的是,此时,经过化学处理的玻璃的弯曲强度可以高达100,000 psi(100 Ksi),这几乎相当于高度耐用但更昂贵的蓝宝石光学材料的光学和机械性能,该光学材料在硬度方面仅次于钻石,并且不透水,大多数酸, 碱和刺激性化学品。已经开发出一种正在申请专利的工艺,将弯曲强度提高到 150,000 psi (150 Ksi),这将远远超过 Sapphire 的 108,000 psi (108 Ksi) 额定值。化学强化玻璃表现出出色的机械、化学和光学性能,代表了玻璃科学技术的重大进步。
经过化学处理的玻璃具有从紫外线到可见光再到红外线的透明度范围。这允许武器系统设计人员操作制导设备,无论它们是基于CCD,射频,红外还是激光。该材料的支持者强调,经过化学处理的玻璃不仅用于军事应用。它可用于许多需要韧性和光学透明度的应用。该材料还可用于恶劣环境中的视口、保护盖和前表面光学元件,其元素可能包括高温、高压和真空条件。要求较低的应用包括杂货店和零售扫描仪中使用的销售点扫描仪窗口。
鼓励定制组件,并根据要求提供;具有规格和公差的机械图纸是先决条件。
制造业
钢化玻璃由退火玻璃通过热钢化工艺制成。将玻璃放在辊道上,通过炉子将其加热到约720°C的退火点以上。 然后用强制气流快速冷却玻璃,而内部部分在短时间内保持自由流动。 另一种化学工艺是通过将玻璃浸入熔融硝酸钾浴中,通过将玻璃表面的钠离子与30%较大的钾离子进行离子交换,迫使至少0.1mm厚的玻璃表面层压缩。与热钢化相比,化学钢化提高了韧性,可应用于形状复杂的玻璃物体。[1] [触摸屏:编辑]优势
术语钢化玻璃通常用于描述全钢化玻璃,但有时用于描述热强化玻璃,因为这两种类型都经过热“钢化”过程。 热处理玻璃有两种主要类型,热强化玻璃和全钢化玻璃。热强化玻璃的强度是退火玻璃的两倍,而全钢化玻璃的强度通常是退火玻璃的四到六倍,并且可以承受微波炉中的加热。区别在于边缘和玻璃表面的残余应力。美国的全钢化玻璃通常在65 MPa以上,而热强化玻璃在40至55 MPa之间。 重要的是要注意,虽然玻璃的强度不会改变偏转,但更坚固意味着它可以在破碎之前偏转更多。[触摸屏:需要引用]在其他条件相同的情况下,退火玻璃在相同载荷下的偏转小于钢化玻璃。 [触摸屏:编辑]弊
钢化玻璃在钢化前必须切割成一定尺寸或压成形状,一旦钢化就不能重新加工。在钢化过程开始之前,在玻璃上抛光边缘或钻孔。由于玻璃中的平衡应力,对玻璃的损坏最终会导致玻璃破碎成拇指指大小的碎片。由于拉伸应力最大的玻璃边缘损坏,玻璃最容易破裂,但如果玻璃板中间发生硬冲击或冲击集中(例如,用点撞击玻璃),也会发生破碎。在某些情况下,使用钢化玻璃可能会带来安全风险,因为玻璃在硬撞击时往往会完全破碎,而不是在窗框上留下碎片[2]。
什么是化学回火?
化学回火是在玻璃体转变下进行的表面处理,当玻璃杯浸入温度高于380[触摸屏:度]C的熔化钾盐浴中时。盐中的钾离子与玻璃表面的钠离子之间发生交换。引入比钠离子大的钾离子会导致残余应力,其特征是表面的压缩张力由玻璃内部的应力张力补偿。
在以下情况下应考虑化学回火:
*当玻璃厚度小于2.5mm时(很难对这种薄度的玻璃进行热钢化);
*具有复杂弯曲或尺寸特性的玻璃不能用热设备钢化;
*需要优于热回火可获得的机械阻力(例如,在特殊工业或建筑应用中);
*需要优于传统热回火的抗冲击性时;
- 光学要求高且不能容忍玻璃表面变形的地方(例如,用于工业和电机应用)。
性能
化学钢化玻璃可以形成具有特殊化学成分的玻璃,例如钠钙玻璃。它可以从0.5mm的厚度开始,最大尺寸为3200 x 2200mm。
根据循环长度和温度,可以获得不同的值,并可根据特殊项目要求和玻璃制品的使用条件进行选择。化学钢化玻璃可以切割,研磨,钻孔,成型和装饰。