玻璃及鋼化玻璃的特性
2020/9/15 10:52:45點(diǎn)擊：
1.玻璃的特性
玻璃具有優(yōu)良的物理及化學(xué)性能，是典型的脆性材料。其特點(diǎn)是硬度較高，抗壓強(qiáng)度高，抗張強(qiáng)度小，沒有塑性變形等，是一種用途眾多的非金屬材料。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在廣泛應(yīng)用玻璃的各個(gè)領(lǐng)域?qū)ΣＡе破返妮p質(zhì)、高強(qiáng)、安全性等方面的要求越來越高，玻璃鋼化技術(shù)便隨之而產(chǎn)生并迅速發(fā)展。
2.鋼化玻璃及特性
鋼化玻璃即通過物理或化學(xué)方法使普通玻璃表面產(chǎn)生壓力層而獲得增強(qiáng)的玻璃。
物理鋼化法是把玻璃放在電爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度，然后出爐，向玻璃兩面吹風(fēng)進(jìn)行快速冷卻。玻璃外部因快速冷卻而先固化，而內(nèi)部冷卻較慢，當(dāng)內(nèi)部繼續(xù)冷卻收縮時(shí)，使玻璃表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，而內(nèi)部為張應(yīng)力，從而提高了玻璃的強(qiáng)度。物理鋼化法目前是Northglass及國內(nèi)、外普遍廣為采用的一種生產(chǎn)鋼化玻璃的方法。
鋼化玻璃的抗彎強(qiáng)度是一般玻璃的4-5倍，抗沖擊強(qiáng)度約是一般玻璃的5倍；并具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，可經(jīng)受溫度突變范圍達(dá)250-320℃；鋼化玻璃破碎后呈類似蜂窩狀的純角小顆粒，不易傷人，具有一定的安全性；但鋼化玻璃不能再行切割；同時(shí)，鋼化玻璃還具有“自爆” 的特性。
玻璃鋼化的要素
1.有關(guān)玻璃鋼化工藝所涉及的幾個(gè)基本要求:
玻璃必須均勻、上下對稱地加熱到鋼化所需的溫度，并保證在加熱過程中玻璃板的各個(gè)部分、玻璃表面與中央不產(chǎn)生溫差或溫差極小，并且上、下表面要盡可能對稱加熱；
加熱后的玻璃必須盡快的、并以最佳的冷卻速度盡可能均勻地冷卻，冷卻速度則取決于玻璃厚度和玻璃的其他性能，玻璃上、下表面的冷卻應(yīng)均等；
鋼化過程中玻璃必須不停地運(yùn)動(dòng)，并且不產(chǎn)生變形和輥道映射及其它痕跡。
除了上述這些基本要求外，對玻璃鋼化設(shè)備還有其他許多要求，但都是從這些基本要求引伸而來�？偟脕碚f，對鋼化設(shè)備的主要要求就是如何保證玻璃的“均勻?qū)ΨQ加熱”，“快速均勻?qū)ΨQ冷卻”。均勻?qū)ΨQ加熱是玻璃鋼化的必要條件；快速冷卻是保證玻璃鋼化度的必要條件，而均勻?qū)ΨQ冷卻則是防止產(chǎn)生玻璃厚度方向上的應(yīng)力偏移，而影響鋼化程度及減小玻璃變形或炸裂的有效措施。這十四個(gè)字表面上看起來很簡單，但要真正做到是極其困難的。North-glass鋼化爐就是為滿足這些要求而有其獨(dú)特技術(shù)工藝的裝備。
2.加熱
玻璃加熱溫度的均勻性一直是、而且在將來很長一段時(shí)間內(nèi)仍然是國內(nèi)、外所有鋼化爐制造商要研究和解決的最困難的問題。Northglass正是在這一點(diǎn)上具有其獨(dú)到之處，并始終處于國際先進(jìn)水平。
3.影響玻璃均勻加熱的有關(guān)因素
1．爐膛加熱均勻是玻璃溫度均勻的基本條件；
2．在降低爐子溫度的同時(shí)應(yīng)根據(jù)玻璃厚度不同相應(yīng)增加加熱時(shí)間；
3．均勻放片和固定放片位置是均勻加熱的有效手段；
4．操作人員所選擇的加熱參數(shù)及爐子的負(fù)載狀況；
5. 加熱時(shí)間變化的影響。
4.加熱溫度與加熱時(shí)間的關(guān)系
玻璃的加熱是由加熱溫度與加熱時(shí)間共同完成的。其加熱時(shí)間（玻璃在加熱爐內(nèi)的停留時(shí)間）大約是每毫米厚度玻璃40秒左右。Northglass鋼化爐的加熱能力比這個(gè)數(shù)字要高一些，這只是一個(gè)安全系數(shù)。因此即使在鋼化爐的裝載量稍超過負(fù)荷時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)問題，這們就可以充分利用加熱爐的能力，適當(dāng)提高產(chǎn)量。尤其是在鋼化薄板玻璃時(shí)。
注意：需要特別說明的是，上述的超負(fù)荷并非是指加熱爐內(nèi)玻璃的裝載面積，而是指玻璃的厚度與加熱時(shí)間的關(guān)系。
Northglass加熱爐是由上、下兩個(gè)大加熱區(qū)組成，且上、下大加熱都又劃分為多個(gè)非常小的加熱區(qū)，每小個(gè)加熱區(qū)都由計(jì)算機(jī)單獨(dú)控制。在正常操作情況下，在加熱爐中部加熱區(qū)域內(nèi)，總有玻璃存在并一直在吸熱，其加熱效果也是區(qū)域性的。如果爐內(nèi)某個(gè)區(qū)的熱量消耗超過加熱效果，這個(gè)區(qū)的溫度就開始下降，一直降到溫度平衡為止。對鋼化玻璃來說，鋼化的成功與否主要采取決于玻璃板上溫度最低的部分。因此，如有超載情況，其爐內(nèi)的低溫部分可導(dǎo)致玻璃在吹風(fēng)時(shí)的破碎。
加熱溫度與加熱時(shí)間是相輔相成的，加熱溫度高，加熱時(shí)間就可以短；相反，加熱溫度低，加熱時(shí)間就要長一些。對以輻射加熱為主的鋼化爐來說，由于玻璃的本身的特性及有陶瓷輥道的存在，一般情況下，薄玻璃采用高溫短時(shí)間，而厚玻璃采用低溫長時(shí)間。
5.玻璃出爐溫度的確定
玻璃最終出爐溫度的確定,以同時(shí)滿足產(chǎn)品性能和較高的成品率為目標(biāo)。一般情況下，玻璃出爐溫度高，成品率提高，但表面質(zhì)量會(huì)有所下降；相反，出爐溫度低，玻璃表面質(zhì)量要好些，但成品率會(huì)有所降低。一般情況下，選擇玻璃出爐溫度以成品率在95%左右為最佳選擇。
6.冷卻
玻璃的加熱與冷卻是鋼化的關(guān)鍵。玻璃加熱后必須以最佳的冷卻速度盡可能快地均勻冷卻。冷卻的過程主要是強(qiáng)制對流，這是由于玻璃鋼化工藝所要求的驟冷速度很大，以便在玻璃的表面與內(nèi)層建立溫度梯度，保證玻璃表面的應(yīng)力值。在鋼化過程中，最理想的冷卻介質(zhì)是空氣，它的意義在于：
1．冷卻中玻璃能保持清潔；
2．改變風(fēng)壓就能輕易地精確地得到玻璃的冷卻速度；
3．玻璃板各部分的冷卻效果一致；
4．風(fēng)機(jī)是一種簡單可靠的設(shè)備。
鋼化玻璃，在寫這篇文章之前，我專程去百度搜了一下，百度百科里介紹的鋼化玻璃，我也怕我說的有誤差，甚至錯(cuò)誤，鬧了笑話。但百度百科不太給力，定義很籠統(tǒng)，“使用鋼化的方法，對玻璃進(jìn)行增強(qiáng)”。我并不是故意挑戰(zhàn)百度百科的權(quán)威，不過這句話真的寫的很讓人不能接受，就如同寫“用吃飯的辦法，讓自己吃飽一樣”�？赐曜屓艘活^霧水。
鋼化玻璃分為兩種，一種是物理鋼化，一種是化學(xué)鋼化。
化學(xué)鋼化，主要使用化學(xué)試劑，對玻璃進(jìn)行強(qiáng)化，最常見的就是手機(jī)膜，手機(jī)鋼化玻璃膜，動(dòng)車組列車的前擋風(fēng)玻璃，碎的時(shí)候都是裂開的，并非像常見的鋼化玻璃，爆開成為小顆粒，這是由他本身的屬性決定的。順便提一句，化學(xué)鋼化的鋼化玻璃，不是安全玻璃。他碎裂時(shí)仍然會(huì)產(chǎn)生尖銳的尖角，易傷人，平時(shí)應(yīng)用的也不多。
普遍意義上的鋼化玻璃都是物理鋼化玻璃，下文中如果不特別提成，那么所說的鋼化玻璃，都是物理鋼化玻璃。
最常見的，應(yīng)用最普遍的，是物理鋼化。給大家詳細(xì)介紹一下物理鋼化玻璃。物理鋼化，是將玻璃原片切割到所需尺寸后，加熱到680攝氏度，是玻璃進(jìn)入接近熔融的狀態(tài)，然后快速的進(jìn)行風(fēng)冷，吹風(fēng)，使得玻璃的外表面快速散熱，而玻璃內(nèi)部的散熱速度，與外部的散熱速度不相同，表面形成壓應(yīng)力，內(nèi)部形成張應(yīng)力，內(nèi)外達(dá)到應(yīng)力平衡，使得玻璃的強(qiáng)度提升至原玻璃強(qiáng)度的五倍左右，達(dá)到鋼化的效果。
其實(shí)十年前我剛接觸玻璃的時(shí)候，說應(yīng)力我也不懂，可以這么理解，外層散熱快，熱脹冷縮，所以要收縮，壓力形成，內(nèi)層熱，收縮率不同，它要張開，張力形成，這樣就開始較勁了，內(nèi)外開始掰手腕了，最后兩個(gè)扳手腕的，達(dá)到平衡，誰也贏不過誰，稱之為應(yīng)力平衡。而這個(gè)應(yīng)力隨著溫度都降低下來，仍然保持著，所以有了強(qiáng)度提高的效果�？梢岳斫鉃榇蜩F，加熱后淬火，讓鐵器提高強(qiáng)度，只不過那是水冷。
鋼化爐的基本構(gòu)造簡明示意圖
其實(shí)原本想直接上實(shí)物圖，又怕人家告我盜圖侵權(quán)，干脆自己畫一個(gè)，萬變不離其宗，所有的鋼化爐，都在這也的模式下，只是有細(xì)分的差別跟技術(shù)的不同。
首先，上片段，玻璃切割成所需的尺寸規(guī)格后，從上片段，放入玻璃，玻璃通過水平滾道，傳送進(jìn)入到爐膛中，進(jìn)行加熱（基本所有鋼化爐此處都是相同的意義，再細(xì)分的雙室爐，強(qiáng)制對流爐等，只是技術(shù)上的革新，他的作用，永遠(yuǎn)都是對玻璃進(jìn)行加熱處理）。這里提一句，上片段，爐膛內(nèi)，風(fēng)柵，下片段，都是有滾軸支撐玻璃，玻璃水平放置在傳送的滾軸上，只不過再爐膛內(nèi)的滾軸，是耐高溫陶瓷材料，稱為羅拉，玻璃進(jìn)入爐膛后，會(huì)來回往復(fù)滾動(dòng)，加熱，待加熱到所需溫度，傳送到下一階段。風(fēng)柵段，進(jìn)行吹風(fēng)降溫鋼化。
單獨(dú)開一個(gè)段落，來說一下這個(gè)吹風(fēng)降溫，其實(shí)鋼化的整個(gè)過程，就在這個(gè)吹風(fēng)段的前幾秒鐘。玻璃加熱后，離開爐膛，進(jìn)入吹風(fēng)段的瞬間，風(fēng)柵開啟吹風(fēng)，降溫，這是鋼化的關(guān)鍵階段，也是玻璃破碎最多的階段，很容易理解啊，淬火淬的太過，就折了，玻璃一樣道理。鋼化成功與否，就看出爐堂的這十秒之內(nèi)的情況。后期吹風(fēng)降溫，只是為了讓玻璃降溫到可以搬運(yùn)的溫度，跟鋼化無關(guān)。
當(dāng)風(fēng)柵段，把玻璃吹至可以搬運(yùn)的溫度后，傳送至下片段，工人搬運(yùn)下片，鋼化過程結(jié)束。
更深入的，鋼化玻璃爐膛內(nèi)加熱時(shí)間吹風(fēng)時(shí)間，但因?yàn)榭萍嫉陌l(fā)展，強(qiáng)制對流爐的出現(xiàn)，雙室爐的出現(xiàn)，都發(fā)生了改變，根據(jù)每個(gè)廠家的技術(shù)不同，玻璃在爐膛內(nèi)的加熱時(shí)間不相同，不能再以最早的每個(gè)毫米加熱35秒來計(jì)算加熱時(shí)間了。
說一下最貼近生活的兩個(gè)點(diǎn)：1，如何分辨鋼化玻璃。2鋼化玻璃無緣無故的爆炸了，為啥？
1，如何分辨鋼化玻璃，這個(gè)是最常用的，鋼化玻璃跟普通玻璃，猛一看一個(gè)樣，如何區(qū)別呢？首先看玻璃有沒有鋼標(biāo)，鋼標(biāo)一般是在玻璃的角落，標(biāo)有3C標(biāo)志，及鋼化廠家的編號。如E000513，或再增加廠標(biāo)。
鋼化玻璃破碎后狀態(tài)
但有些情況下，為了美觀，客戶要求不打鋼標(biāo)，如何分辨呢？有人說，砸啊，鋼化玻璃破碎后是小顆粒，沒錯(cuò)，但砸碎了，你還分別個(gè)啥？教大家一個(gè)最簡單的辦法，偏光鏡
偏光鏡，現(xiàn)在開車的，墨鏡基本都是偏光鏡了，這也是商家的賣點(diǎn)，有個(gè)偏光測試紙，紙上本來畫的是一個(gè)釣魚的老頭，用偏光鏡一看，魚鉤上還有條魚，帶偏光鏡能看到魚，不帶看不到。偏光鏡檢測鋼化玻璃是最方便的，帶上偏光鏡看玻璃，玻璃有明顯的風(fēng)斑，這是鋼化玻璃在吹風(fēng)階段不可避免的，也是最快捷的檢測辦法。
如果說我沒有偏光鏡呢，其實(shí)鋼化玻璃，如果在爐膛中加熱時(shí)間過長，或在風(fēng)柵段，吹風(fēng)壓力設(shè)定出現(xiàn)了誤差，能夠明顯的看出，玻璃有變形，不再是非常平的玻璃，（穿插一句，浮法玻璃是非常平整的，因?yàn)樗菍⑷刍牟Ａ�，浮在熔化的金屬“錫”上，是液體表面對液體表面的解除，是非常平整的，當(dāng)然，非要抬杠說地球是圓的，地心引力會(huì)造成玻璃有略微的彎曲，的確，但你肉眼難以觀測），而玻璃進(jìn)入到鋼化爐進(jìn)行加熱，加熱到接近熔融狀態(tài)，直白的說，玻璃已經(jīng)燒軟了，如果溫度控制稍有不慎，加熱時(shí)間過長，就會(huì)再玻璃上形成一道一道的，類似搓衣板的變形，成為波形變形（國家對波形變形有國標(biāo)），還有就是鋼化玻璃最終出爐后，整體會(huì)有弓形的變形（弓形變形也有國標(biāo)）。根據(jù)這兩點(diǎn)，就可以判斷玻璃是否鋼化。
大家走在路上，看到某個(gè)建筑物反射對面的景色，反射的支離破碎，亂七八糟，那就是鋼化的波形變形引起的。
2，鋼化玻璃，在沒有任何外力影響的情況下，自己爆開了，是為什么？
鋼化玻璃有一種情況，叫自爆，這屬于先天性疾病，無可避免。在玻璃制造的原材料種，含有硫化鎳，硫化鎳這種物質(zhì)，有兩種形態(tài)，α形態(tài)，跟β形態(tài)。一種形態(tài)為大端，一種形態(tài)為小端。在玻璃鋼化的過程中，加熱，升高溫度，硫化鎳就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾《�，而在后期降溫后，硫化鎳就�?huì)慢慢的再轉(zhuǎn)化為大端。原本小端相安無事，但轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠖�，就�?huì)從玻璃內(nèi)部，把鋼化玻璃擠爆了，稱為自爆。
通俗的解釋一下，玻璃里還有一種物質(zhì)“硫化鎳”，這種物質(zhì)，再平時(shí)，是大體積的，加熱后，會(huì)變成小體積，但鋼化玻璃形成應(yīng)力，猶如兩個(gè)人再掰手腕，都已經(jīng)用上力氣了，把這個(gè)硫化鎳，理解為兩個(gè)掰手腕的人的手掌里，夾著這么個(gè)東西。當(dāng)應(yīng)力形成后，從鋼化完成到以后的很長一段時(shí)間里，硫化鎳顆粒一點(diǎn)一點(diǎn)的變大，把掰手腕的兩個(gè)人的手掌，扎破了，玻璃就爆開了。
玻璃自爆無法避免，國標(biāo)中對鋼化自爆率的要求是0.3%。但也有手段降低自爆率，比如通過均質(zhì)處理，或選用超白玻璃等等。
那總不能只要玻璃爆開了，就是自爆，然后索賠，那玻璃廠家要慘了，如何分辨自爆呢？總不能天天派個(gè)人看著玻璃吧？
大家看這個(gè)圖片，鋼化玻璃的破碎，總是有一個(gè)起爆點(diǎn)的。鋼化玻璃爆裂，不管是人為因素，還是自爆，都有一個(gè)原始點(diǎn)，從這個(gè)原始點(diǎn)，向周圍擴(kuò)散狀，大家看圖片的起爆點(diǎn)，是有兩片形狀基本接近，類似蝴蝶翅膀一樣的兩個(gè)玻璃顆粒，稱之為蝴蝶斑，這是鋼化玻璃自爆的特性，如果你很仔細(xì)的觀察，蝴蝶斑中間，能夠看到一個(gè)很小的點(diǎn)，是在玻璃中間的，不在外表面，這就是硫化鎳的點(diǎn)。
所以，并不是所有的玻璃爆開了，都是自爆，可以通過蝴蝶斑來判斷是不是自爆。有理有據(jù)，可以使人信服。玻璃廠，門窗廠，還是業(yè)主方，都能達(dá)成一致。
至此，鋼化玻璃基本介紹完了。物理鋼化玻璃，本身屬于安全玻璃，破碎后成為小顆粒，不會(huì)對人體造成嚴(yán)重?fù)p傷。
最后給大家說一個(gè)，怎么看鋼化玻璃合不合格的最簡單的辦法。
當(dāng)玻璃爆開后，任意選擇5cm乘以5cm的區(qū)域，清點(diǎn)區(qū)域內(nèi)鋼化玻璃的顆粒，如果小于25個(gè)顆粒，玻璃就是不合格的。一定要找顆粒稀疏的地方哦~~因?yàn)殇摶瘶?biāo)準(zhǔn)要求，再玻璃的任意部位，都必須達(dá)到這個(gè)要求，否則為不合格產(chǎn)品。
你家鋼化玻璃碎了之后，有個(gè)好大一塊，或長條或不規(guī)整，抓緊找賣家去，這丫的是不是想用玻璃砍死我啊這么大一塊，跟刀一樣，多危險(xiǎn)！
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