半鋼化玻璃課件

1、建筑用安全玻璃2013-08GB15763.2-2005鋼化玻璃標準學習提 綱鋼化玻璃概述鋼化玻璃品種鋼化玻璃及其生產(chǎn)工藝鋼化玻璃性能鋼化玻璃檢驗建筑用安全玻璃及中空玻璃一、概 述 常溫下玻璃是一種典型的脆性材料，從機械性能來看，它的抗壓強度高，硬度也高，但它的抗張強度不高。玻璃的理論抗折強度為117.6108帕，但用于窗玻璃的實際理論理論抗折強度只有68.6105帕。 玻璃實際機械強度比理論值低的原因是多方面的，一般認為主要是由玻璃表面微裂紋、結(jié)構(gòu)不均勻性、微觀缺陷、殘余應力等造成的，表面微裂紋是造成玻璃機械強度降低的主要原因。 為了改善玻璃的機械性質(zhì)，可以采取多種物理、化學方法來消除微裂紋

2、，以達到提高玻璃機械強度的目的。17世紀中葉萊茵國王子魯伯特將熔融玻璃液滴入水中，形成一種蝌蚪狀的玻璃液，前端強度很高，用錘子敲擊也不會破碎，但它的尾巴一旦折斷，整體就變成很小的碎塊，這可能是最早發(fā)現(xiàn)的鋼化玻璃模型，也是玻璃可以通過鋼化處理得以提高的早期證據(jù)。19世紀先后出現(xiàn)了多個玻璃鋼化方法的專利。20世紀平板鋼化玻璃開始大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。概述鋼化玻璃的生產(chǎn)方法：物理鋼化 采用將玻璃加熱，然后冷卻的方法，以增加玻璃的機械強度和熱穩(wěn)定性的方法稱為物理鋼化法，也稱為熱鋼化法或風鋼化法。化學鋼化 用化學方法改變表面組分，以增加玻璃的機械強度和熱穩(wěn)定性的方法稱為化學鋼化法，又稱為離子交換法。二、鋼化

3、玻璃的品種按生產(chǎn)方法分類： 物理鋼化玻璃 化學鋼化玻璃按制造鋼化玻璃所用的材料分類: 透明鋼化玻璃、著色鋼化玻璃、鍍膜鋼化玻璃、釉面鋼化玻璃、熱線印刷玻璃按產(chǎn)品的外形分類： 平鋼化玻璃 彎鋼化玻璃1.根據(jù)玻璃表面層應力分布的狀況或淬冷后玻璃增強的程度可分為：全鋼化玻璃、半鋼化玻璃、區(qū)域鋼化玻璃2.按生產(chǎn)工藝分：垂直法鋼化玻璃、水平法鋼化玻璃1 根據(jù)彎曲的程度可分為：深彎、淺彎；2 根據(jù)彎曲面的數(shù)量分為：單彎（弧形、J形、 V形）、雙彎（雙曲面弧形、雙J形、S形、 雙折板）三、鋼化玻璃及其生產(chǎn)工藝3.1 物理鋼化的原理（1）與鋼化有關(guān)的玻璃性質(zhì)玻璃的導熱性 用導熱系數(shù)表示， 普0.963W/m*

4、K, T呈正比關(guān)系（T300, 急劇增加）。玻璃的熱膨脹性 用熱膨脹系數(shù)表示，普通平板玻璃的熱膨脹系數(shù)幾乎與鋼相當，約為10*10-6/（鋼為11.5*10-6 / ）。玻璃的黏度（粘度） 粘度又稱為粘滯系數(shù)，是流體抵抗流動的物理量。 玻璃粘度溫度曲線上的幾個特征點：1) 應變點：=1013.6PaS時對應的溫度，平板玻璃為510520。該溫度下，玻璃不產(chǎn)生粘性流動。2) 轉(zhuǎn)變點（Tg）：=1012.4PaS時對應的溫度，平板玻璃為540550。玻璃處于粘性流動狀態(tài)。是確定退火溫度上限的依據(jù)。3) 軟化溫度（Ts）：=106.6PaS時對應的溫度。玻璃轉(zhuǎn)變溫度與軟化溫度之間的溫度范圍稱為轉(zhuǎn)變區(qū)

5、或反常區(qū)。（2）玻璃的熱應力 玻璃中的應力一般分為三類：熱應力、結(jié)構(gòu)應力、機械應力。玻璃中由于存在溫度差而產(chǎn)生的應力稱為熱應力，按存在特點分為：暫時應力、永久應力。1) 暫時應力：玻璃溫度低于應變點時處于彈性變形溫度范圍，當加熱或冷卻玻璃時，由于溫度梯度的存在而產(chǎn)生熱應力，當溫度梯度消失應力也隨之消失。它與熱膨脹系數(shù)、導熱系數(shù)、厚度和加熱（冷卻）速度等有關(guān)。2) 永久應力：玻璃溫度高于應變點時，從粘彈形狀態(tài)冷卻下來時，由于溫度梯度的存在而產(chǎn)生熱應力，當溫度梯度消失時仍保留在玻璃中的應力稱為永久應力，又稱為殘余應力。（3）玻璃物理鋼化的原理 物理鋼化的原理就是形成永久應力的過程。 玻璃在加熱爐內(nèi)

6、按一定升溫速度加熱到低于軟化溫度，然后將此玻璃迅速送入冷卻裝置，用低溫高速氣流進行淬冷，玻璃外層首先收縮硬化，由于玻璃的導熱系數(shù)小，這時內(nèi)部仍處于高溫狀態(tài)，待到玻璃內(nèi)部葉開始硬化時，已硬化的外層將阻止內(nèi)層的收縮，從而使先硬化的外層產(chǎn)生壓應力，后硬化的內(nèi)層產(chǎn)生張應力。由于玻璃表面層存在壓應力，當外力作用于該表面時，首先必須抵消這部分壓應力，這就大大提高玻璃的機械強度，經(jīng)過這樣物理處理的玻璃制品就是鋼化玻璃。(a)鋼化玻璃的應力分布；(b)退火玻璃受力時應力分布； (c)鋼化玻璃受力時應力分布；S-玻璃厚度（1） 物理鋼化法的生產(chǎn)工藝流程原板的切裁磨邊洗滌干燥檢驗吊掛玻璃板鋼化加熱板熱彎成型平 板

7、風冷風冷彎鋼化平鋼化檢驗入庫3.2 物理鋼化玻璃的生產(chǎn)工藝（2）物理鋼化工藝制度的確定爐壁溫度的確定 玻璃對不同波長熱射線具有不同的吸收能力 熱源溫度、波長及玻璃的吸收 平板玻璃的鋼化溫度一般都在630-750，因此，爐壁溫度選擇在750-850范圍內(nèi)是合適的，它的熱輻射波長對玻璃是部分吸收，有利于玻璃內(nèi)外層的均勻加熱。熱源溫度 ()900600500熱源波長(n)2.53.53.7波 長(m)2.72.7-4.54.5玻璃吸收狀況透射部分吸收吸收鋼化溫度的確定 常用以下兩種方法來確定玻璃的鋼化溫度。1）應用經(jīng)驗公式確定： Tc=Tg+80 式中：Tc鋼化溫度； Tg玻璃的轉(zhuǎn)變溫度，以理論計算

8、來確定。2）以玻璃粘度為107.5Pas時的溫度為鋼化溫度。爐子溫度的確定 常用下式計算確定：log(Tv一Tc)=ct+log(Tv一Tr) 式中:Tv爐子溫度； Tr室溫； Tc玻璃鋼化溫度； t加熱時間；c與玻璃組成、厚度有關(guān)的常數(shù)。電爐的寬度 選擇爐膛寬度應考慮玻璃能否均勻加熱。其與玻璃和輻射元件之間的距離、玻璃和爐膛磚之間的距離密切相關(guān)。此外，為使玻璃均勻受熱，爐子上下前后可采用分區(qū)調(diào)節(jié)。 風冷時間 玻璃的過度冷卻是使玻璃產(chǎn)生翹曲的原因之一。另外，為節(jié)約電能，應采用兩段冷卻法，即先急冷后緩冷，通常急冷15s后，玻璃表面溫度已降到500以下，此時已不會再增加鋼化強度，所以可以緩冷（如圖

9、所示）。（3）影響熱鋼化的因素玻璃的淬火溫度及玻璃厚度 玻璃鋼化度與淬火溫度、玻璃厚度關(guān)系冷卻介質(zhì)的對流傳熱速率 玻璃鋼化度與淬火溫度、傳熱速度關(guān)系玻璃鋼化度與風壓、噴嘴與玻璃間距關(guān)系玻璃組成 凡是能增加玻璃熱膨脹系數(shù)的氧化物都能增加玻璃的鋼化度。1-水表玻璃 2-鉛玻璃 3-窗玻璃 4-含堿玻璃 5-硼硅酸鹽玻璃 6-低堿玻璃 7-鋯玻璃四、鋼化玻璃的性能1. 具有較高的機械強度抗沖擊強度是普通退火玻璃的35倍；抗彎強度是普通平板玻璃的45倍；撓度比普通退火玻璃大34倍。2. 鋼化玻璃的熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性：指玻璃能承受溫度的劇烈變化而不破壞的性能。鋼化玻璃的使用溫度范圍：40350?？沙惺軠囟?/p>

10、的劇變范圍：250350。（而一般玻璃只有70100）將鋼化玻璃放置到0環(huán)境保溫后，澆上熔融鉛液（327.5 ）不會破裂。種 類厚度（mm）熱穩(wěn)定性鋼球撞擊強度（Pa）抗彎強度（Pa）0%破壞100%破壞普通平板玻璃3801400.67.351075601201.36.3710781.25.9107鋼化玻璃51702208.51.410881702208.51.41081015020091.4108鋼化玻璃與普通玻璃的性能比較3. 鋼化玻璃的安全性能由于鋼化玻璃的張應力存在于玻璃的內(nèi)層，當玻璃破裂時，在外層壓應力的保護下，玻璃碎片呈類似蜂窩狀的鈍角顆粒，不易傷人。（安全玻璃）4 . 鋼化玻璃的

11、“自爆”特性“自爆”是指鋼化玻璃在無外力作用下發(fā)生的自身炸裂。主要原因是鋼化中存在非玻璃體雜質(zhì)而造成的應力集中，當應力超過玻璃的承受極限時玻璃就會破裂。自爆的原因主要有：含有硫化鎳顆粒、含有結(jié)石氣泡等缺陷（特別是它們在張應力層時）、表面損傷、安裝時存在預應力、熱應力等。5 . 半鋼化玻璃的特性半鋼化玻璃的強度比一般玻璃的高12倍，耐沖擊性能有顯著提高，破裂后裂紋從破裂源呈放射狀向外開裂，裂紋應直達玻璃邊部，要求不能形成塊狀碎片。五、鋼化玻璃的檢驗鋼化玻璃的技術(shù)要求及及試驗方法1. 尺寸及外觀要求：尺寸及其允許偏差、厚度及其允許偏差、外觀質(zhì)量、彎曲度2. 安全性能要求：抗沖擊性、碎片狀態(tài)、散彈袋

12、沖擊性能3. 一般性能要求：表面應力、耐熱沖擊性能5.1 尺寸及外觀要求 長方形平面鋼化玻璃邊長允許偏差 單位：mm厚度L10001000L20002000L3000L30003 4 5 6+1-23458 10 12+2-3154419556719供需雙方商定5.1 尺寸及外觀要求 長方形平面鋼化玻璃對角線差允許偏差 單位：mm厚度邊長20002000邊長3000邊長30003 4 5 63.04.05.08 10 124.05.06.015 195.06.07.019供需雙方商定5.1 尺寸及外觀要求 厚度允許偏差 單位：mm厚度厚度允許偏差3 4 5 60.28 100.3120.415

13、0.6191.019供需雙方商定5.1 尺寸及外觀要求外觀質(zhì)量缺陷名稱說明允許缺陷數(shù)爆邊每片玻璃每米邊長上允許有長度不超過10mm，自玻璃邊部向玻璃板表面延伸深度不超過2mm，自板面向玻璃厚度延伸深度不超過厚度1/3的爆邊個數(shù)1處劃傷寬度在0.1mm以下的輕微劃傷，每平方米面積內(nèi)允許存在條數(shù)長度100mm時4條寬度大于0.1mm的劃傷，每平方米面積內(nèi)允許存在條數(shù)寬度0.1mm1mm長度100mm時4條夾鉗印夾鉗印與玻璃邊緣的距離20mm，邊部變形量2mm裂紋、缺角不允許存在5.1 尺寸及外觀要求彎曲度弓形彎曲度（0.3%）將試樣在室溫下放置4h以上，并在其長邊的1/4處墊2塊墊塊。用直尺或金屬

14、線水平緊貼制品的兩邊或?qū)蔷€方向，用塞尺測量直線邊與玻璃之間的間隙，并以弧的高度與弦的長度之比的百分率表示弓形彎曲度。波形彎曲度（0.2%）用一直尺或金屬線沿平行玻璃邊緣25mm方向進行測量，測量長度300mm。用塞尺測得波谷或波峰的高，并除以300mm后的百分率表示波形彎曲度。 5.2 安全性能要求抗沖擊性 試樣與制品同厚度、同種類的，且與制品在同一工藝條件下制造的尺寸為610mm（-0mm，+5mm） 610mm（-0mm，+5mm）使用直徑為63.5mm（質(zhì)量約1040g）表面光滑的鋼球放在距離試樣表面1000mm 的高度，使其自由下落。沖擊點在距試樣中心25mm 的范圍內(nèi)?？箾_擊性技術(shù)

15、要求：6 塊樣品經(jīng)試驗，試樣破壞數(shù)不超過1 塊為合格，多于或等于3 塊為不合格，破壞數(shù)為2 塊時，再另取6 塊（進行第二次試驗），試樣必須全部不破壞為合格；5.2 安全性能要求碎片狀態(tài)在試樣的最長邊中心線上距離周邊20mm 左右的位置，用尖端曲率半徑為0.2mm0.05 的沖頭破碎試樣，保留碎片圖案的措施應在沖擊10s 后開始并在沖擊后3min 內(nèi)結(jié)束。碎片計數(shù)時，應除去距離沖擊點半徑80mm 以外以及距玻璃邊緣或鉆孔邊緣25mm 范圍內(nèi)的部分。從圖案中選擇碎片最大的部分，在這部分中用50mm50mm 的計數(shù)框內(nèi)的碎片數(shù)，每個碎片內(nèi)不能有貫穿的裂紋存在，橫跨計數(shù)框邊緣的碎片按1/2 個碎片計算

16、。玻璃品種公稱厚度/mm最少碎片數(shù)/片平面鋼化玻璃330412401530曲面鋼化玻璃430最少允許碎片數(shù) 取4塊玻璃試樣進行試驗，每塊試樣在任何50mm50mm 區(qū)域內(nèi)的最少碎片數(shù)必須滿足上表要求。允許少量長條形碎片，其長度不超過75mm。5.2 安全性能要求散彈袋沖擊性能試樣與制品同厚度、同種類的，且與制品在同一工藝條件下制造的尺寸為1930mm（-0mm，+5mm） 864mm（-0mm，+5mm）沖擊體最大直徑的中心位置在300mm、750mm、1200mm下落高度時，自由擺動落下，沖擊試樣試樣中心點附近1 次（最大直徑部分外周距離試樣表面小于13mm，距離試樣的中心在50mm以內(nèi)）。

17、使用散彈袋質(zhì)量約45kg0.1kg，尺寸如下圖。取4塊平型玻璃試樣進行試驗，應符合1）或2）中任意一條的規(guī)定。 1) 玻璃破碎時，每塊試樣的最大10碎片質(zhì)量的總和不得超過想當于試樣65cm2面積的質(zhì)量，保留在框內(nèi)的任何無貫穿裂紋的玻璃碎片的長度不能超過120mm。 2）彈袋下落高度為1200mm時，試樣不破壞。 5.3 一般性能要求表面應力-按GB/T18144-2008在距長邊100mm 的距離上，引平行于長邊的2條平行線，并與對角線相交于4 點，這4 點以及制品的幾何中心點即為測量點。表面應力的計算公式：=Kd，其中為表面應力,K 為儀器常數(shù)(取300MPa/mm),d 為臺階高度；表面應力技術(shù)要求：取3 塊試樣進行試驗，當全部符合規(guī)定為合格（90MP) ，2 塊試驗不符合則為不合格，當2 塊試驗符合時，在追加3 塊試樣（進行第二次試驗），如果3 塊全部符合規(guī)定則為合格。選一片玻璃錫面朝上，將錫面上滴一滴折射油，用測試應力值機測試，即可顯示應力數(shù)值。 同一片玻璃，測試5個點，允許12mpa的差距，超過此數(shù)，即顯示鋼化效果不良。在距長邊100mm的距離上引平行長邊的兩平線與對角線交叉于四點，另加兩對角線之交點，其五點為應力測量點。 如果寬邊不足300mm，則在短邊100mm引兩條平行線與中心線交于兩點