100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Почему закаленное стекло такое прочное?

Что такое закаленное стекло и как его делают

Эксперименты по упрочнению стекла увенчались успехом еще в начале 20 века и разработанные технологии нашли свое применение в различных областях промышленности. Стекло после закалки получает новый набор качеств, сохраняя преимущества обычного стекла, чем и объясняется стабильное увеличение спроса на данную продукцию.

Что такое закалка стекла?

Закалкой стекла называют технологию обработки, включающую в себя термическое, химическое или комбинированное воздействие на материал, результатом которого становится повышение его прочностных характеристик.

Для закаливания подходит обычное (сырое) стекло. Под воздействием химикатов или нагрева с последующим быстрым охлаждением изменяются его физические свойства: во внутренних слоях появляется напряжение растяжения, а во внешних – напряжение сжатия. Благодаря упрочению материала, расширяется область его применения и повышается безопасность использования.

Какие свойства приобретает стекло при закалке?

Закаленное стекло (сталинит) проходит более длительный технологический цикл, что повышает его стоимость. Но это вполне обосновано, поскольку закалка придает стеклу уникальные свойства:

  • механическая прочность при ударе возрастает в 5–10 раз, при изгибе – в 2–3 раза;
  • устойчивость к растяжению и сжатию увеличивается в 5–6 раз;
  • диапазон рабочих температур расширяется от минус 70 °C до плюс 300 °C;
  • безопасность эксплуатации увеличивается – стекло разбивается на многочисленные осколки небольших размеров с тупыми гранями.

Преимущества закаленного стекла

Закаленное стекло объединяет в себе все достоинства обычного сырого стекла и свойства, приобретенные после закалки, а именно:

  • Прозрачность. В зависимости от толщины изделия, коэффициент прозрачности варьируется от 0,7 до 0,9. По данному показателю сталинит превосходит триплекс и smart-glass, сделанные на его основе.
  • Низкая теплопроводность. Стеклопакеты из сталинита помогают сохранять оптимальную температуру в помещении.
  • Хорошая звукоизоляция. Это качество повышается с увеличением толщины стекла и при условии применения качественных уплотнителей.
  • Возможность тонировки в массе или с помощью цветных пленок. Оба метода позволяют получить равномерный цвет без потери прозрачности и создают больше вариантов интерьерных решений.
  • Доступность для широкого круга потребителей. Его стоимость выше, чем у обычного стекла, но ниже, чем у триплекса.
  • Устойчивость к атмосферным воздействиям. Ему не страшен дождь и снег, ветер и ультрафиолетовое излучение. Оно одинаково хорошо выдерживает жару и холод.
  • Широкая сфера использования. Стекло используется везде: от изготовления посуды до градостроительства.
  • Подходит для моллирования. Из сталинита получаются изящные и одновременно прочные элементы строительных конструкций, мебели и декора.
  • Термостойкость. Это качество позволяет использовать материал для обустройства бань и саун, изготовления каминов и духовок, а также применять его для изготовления противопожарных конструкций.
  • Гибкость. Предел прочности на изгиб достигает 190–210 Мпа, тогда как показатели сырого стекла не превышают 20 Мпа.

ВНИМАНИЕ! Прочность на изгиб, растяжение и сжатие у закаленного стекла сопоставима с показателями стали.

При использовании сталинита в составе триплекса многократно увеличиваются его прочностные характеристики, звукоизоляция и энергосберегающие свойства. Также повышается уровень безопасности при разрушении, что обосновано тем, что между слоями каленого стекла расположен полимер, который удерживает на себе осколки, не давая им разлетаться в стороны.

У закаленного стекла есть и небольшой недостаток, а именно: после закалки его нельзя резать или сверлить – это приводит к его разрушению. Несколько иная ситуация со стеклом, упрочненным химическим путем. Стекло, прошедшее ионообменное упрочение, можно разрезать. Но следует учитывать, что область около 2 см от места реза становится менее прочной.

Технологии изготовления закаленного стекла

Закалка стекла осуществляется посредством термического или химического воздействия.

Метод термообработки

Чаще других используется термический способ закаливания, который включает в себя три последовательных этапа:

  1. Сырому стеклу придают форму, высверливают отверстия, обрабатывают кромку, наносят рисунки, проверяют на наличие дефектов и чистоту поверхности.
  2. Подготовленный материал (изделие) нагревают до температуры от 530 до 750 °C, в зависимости от его состава и температуры плавления.
  3. Далее стекло подвергается быстрому охлаждению до 25–30 °C в соответствии с выбранной технологией.

Нагрев происходит в горизонтальных или вертикальных печах, а вот для охлаждения используют различные варианты:

  • Охлаждение посредством равномерного обдува воздухом под высоким давлением.
  • Охлаждение в жидкой среде. В качестве жидкостей применяют минеральные масла, расплавленные соли, расплавленные металлы и пр. В случае с металлами, процесс закалки осложняется тем, что тяжело погрузить стекло в расплавленный металл равномерно из-за высокой плотности последнего.

Закалка стекла в жидкой среде более эффективна, поскольку скорость отдачи тепла выше, чем при воздушном обдуве.

Химический метод

Альтернативным методом упрочнения стекла является ионообменный. Суть метода состоит в том, что при погружении стекла в расплав соли щелочного металла, ионы калия из расплава замещают ионы натрия с поверхностного слоя стекла. Такую процедуру проводят при температуре 420 °C, что ниже температуры отжига стекла.

После химической закалки стекло приобретает повышенную прочность, но остается опасным при разбивании, разлетаясь на острые удлиненные осколки, по форме напоминающие поплавки. Поэтому изделия, упрочненные ионообменным методом, применяют только при условии их последующего ламинирования.

Поиск наиболее эффективных методов упрочнения стекла продолжается. Ученые используют методы травления, ионного обмена и закалки в различных комбинациях, некоторые из которых показывают хорошие результаты и в перспективе могут быть использованы для массового производства.

СПРАВКА! Отжиг – один из видов термообработки стекла, который заключается в нагреве материала до температуры, при которой стекло достигает граничного состояния между твердым и вязким, после чего его медленно охлаждают. Температура отжига сырого стекла варьируется в пределах от 470 до 530 °C.

Оборудование для закалки

Выбор оборудования зависит от выбранной технологии изготовления стекла. Для наиболее распространенного способа – термической закалки – удобнее всего использовать производственную линию, включающую в себя несколько элементов:

  1. Загрузочный стол (секция подачи стекла) представляет собой конвейер с автоматическим или полуавтоматическим управлением. Подача стекла на загрузочный стол может быть с боковой и/или с фронтальной стороны. Стекло перемещается в сторону секции нагрева посредством вращения обрезиненных валов, что позволяет не повредить сырое стекло.
  2. Секция нагрева. Для продуктивной работы данной секции важны следующие параметры:
  • высокие теплоизоляционные показатели корпуса;
  • защита нитей накала от перегрева;
  • надежность и независимость нагревательных элементов;
  • высокая производительность;
  • низкая потребляемая мощность;
  • принудительная конвекция;
  • система контроля температуры;
  • автоматическое или полуавтоматическое управление процессами,
  • простота обслуживания и ремонта.
  1. Секция охлаждения обычно состоит из нескольких отсеков, которые предназначены для закалки и охлаждения стекла различной толщины. Сопла, через которые подается воздух под высоким давлением, расположены над и под валами – это позволяет обеспечить равномерный обдув. За регулировку положения сопел и скорость продвижения стекла отвечает система контроля закалки стекла.
  2. Разгрузочный стол имеет конструкцию, аналогичную загрузочной секции. Продвижение стекла после процедуры охлаждения и закалки происходит по вращающимся валам, которые приводятся в движение двигателем.

ВНИМАНИЕ! Если закалка выступает отдельным технологическим процессом, то дополнительно понадобится моечно-сушильная машина для обеспечения чистоты сырого стекла.

Область применения

Благодаря свойствам, которое приобретает стекло после закалки, расширяется сфера его использования, в частности, сталинит:

  • Применяется для остекления фасадов зданий различного назначения, а также террас, балконов, остановок общественного транспорта, выставочных павильонов и пр.;
  • Входит в состав стеклопакетов, в том числе, триплекса, имеет нужные качества для панорамных окон, наружных световых табло, рекламных щитов;
  • Выдерживает повышенные нагрузки в качестве материала для светопрозрачных лестниц и систем ограждения;
  • Является основой для изготовления противопожарных дверей и пуленепробиваемых окон и стен;
  • Обеспечивает отличную видимость и безопасность в качестве стекол для водных, наземных и воздушных транспортных средств;
  • Подходит для оборудования бань, каминов и духовых шкафов;
  • Открывает новое направления зонирования пространства в качестве мобильных и стационарных стеклянных перегородок;
  • Отвечает требованиям прозрачности, изящества форм и безопасности при изготовлении витрин, мебели или ее компонентов, элементов декора и посуды.

СПРАВКА! Посуда из сталинита обладает функциональностью и долговечностью. Яркий образец такой посуды – граненый стакан. Он не обладает изяществом бокалов, но значительно прочнее при ударах и температурном воздействии.

Как отличить закаленное стекло от обычного?

Разница между обычным и каленым стеклом очевидна при разбивании, но можно обойтись и без кардинальных методов. Для определения вида стекла испробуйте один из способов:

  1. Воспользуйтесь поляризационным фильтром, который часто используют фотолюбители для улучшения качества съемок, или поляризационными очками. С их помощью можно проверить, действительно ли стекло закаленное или нет. Для этого нужно просто посмотреть на него сквозь фильтр. Если есть радужные разводы, то перед вами сталинит, если нет – то простое. Радужный эффект получается из-за двойного преломления света, которое возникает из-за разницы напряжений наружного и внутреннего слоев закаленного стекла.
  2. Сравните тактильные ощущения от касания к разным видам стекла. Поверхность закаленного стекла отличается небольшой волнистостью, которая отсутствует у сырого. Эти волны можно не только почувствовать пальцами, но и увидеть, если поставить изделие из сталинита так, чтобы лучи, падающего на него света, преломлялись под углом.
Читайте так же:
Среда обитания: что это, на что влияет, разнообразие, фото и видео

Можно ли закалить стекло в домашних условиях – особенности, проблемы

Без мощного специализированного оборудования достичь результатов, аналогичных закалке в условиях промышленного производства, невозможно. Но можно добиться улучшения прочностных характеристик.

Метод отпуска применяют для упрочнения стеклянной тары – стаканов, банок, бутылей, чашек. Для этого придерживаются последовательности действий:

  • дно металлической емкости засыпают песком и на нем размещают изделия из стекла;
  • посуду заливают холодной водой и медленно нагревают;
  • кипятят на малом огне порядка 20 минут, выключают огонь и дают немного остыть;
  • засыпают пару столовых ложек соли, снова доводят до кипения и кипятят еще 30 минут;
  • убирают с огня и оставляют медленно остывать в помещении без сквозняков и резких перепадов температуры.

После такой процедуры закаленным стекло не станет, но прочность и термоустойчивость изделий повысится.

ВНИМАНИЕ! Температура кипения соленой воды немного выше, чем пресной. При добавлении 40 грамм соли на литр воды, температура кипения увеличивается на 1 градус.

Встречаются рекомендации использовать для закалки плавиковую кислоту. Но без специальных навыков и защитного костюма – это небезопасная процедура. Стекло, упрочненное методом вытравливания плавиковой кислотой, действительно становится прочнее по многим параметрам, но даже при незначительном повреждении рассыпается в пыль или на множество мелких осколков. Поэтому изделие после травления нужно обязательно ламинировать.

Еще один способ связан с использованием муфельной печи. Он подойдет тем, у кого есть к ней доступ, например, работникам лабораторий. Для охлаждения изделий подойдет минеральное масло. Покупать такое оборудование для разового или нерегулярного применения нецелесообразно, так как дешевле обойдется приобретение готового изделия из сталинита.

В домашних условиях любые действия по упрочению стекла можно осуществить только с небольшими по размерам изделиями. Чтобы закалить даже обычное оконное стекло, нужно мощное профессиональное оборудование

Читайте так же:
Почему витамины A, C, E обозначают буквами, а B1, B6, B12 – еще и цифрами?

Заключение

У закаленного стекла много преимуществ, но от обычного стекла его отличают прочность, термостойкость и безопасность. Сложность, габариты и дороговизна оборудования не рассчитаны на работу в домашних условиях. Лучший выход – обратиться в компанию, занимающуюся производством каленого стекла. Так вы получите качественную продукцию с нужными параметрами и по доступной цене.

Закаленное стекло

Закаленное стекло - описание

Закаленное стекло часто используется в тех случаях, когда использование стандартного стекла может представлять потенциальную опасность. Закаленное стекло прочнее стандартного и не разбивается на большие осколки при разбивании. Это важно, потому что это может значительно минимизировать потенциальную опасность в случае перерыва. Изготовленное в процессе экстремального нагрева и быстрого охлаждения закаленное стекло намного прочнее, чем обычное стекло.

Если закаленное стекло разбивается, оно разбивается на мелкие камешки, в которых отсутствуют опасные острые края. Поскольку закаленное стекло считается намного более безопасным, чем обычное стекло, вы можете часто упоминать его как безопасное стекло или закаленное стекло. Закаленное стекло имеет широкий спектр применения, которое вы найдете практически везде. На самом деле, душевые двери в вашей ванной комнате или боковое стекло в автомобиле являются примерами закаленного стекла.

Еще одним преимуществом закаленного стекла является способность выдерживать умеренное тепло (470 ° F). Процесс, который создает это усиленное стекло, также делает его термостойким. Это делает закаленное стекло отличным решением для ситуации, когда существует опасность разбивания стекла из-за удара или умеренного нагрева. Закаленное стекло часто используется для дверей камина (не для дровяной печи), для кладки и сборных каминов. Если закаленное стекло подвергается воздействию более высоких температур, оно постепенно ослабляет структуру стекла, что делает его более подверженным разрушению. Закаленное стекло не рекомендуется при сжигании древесины.

Как производится закаленное стекло?

Чтобы подготовить стекло к процессу закалки, его нужно сначала нарезать до нужного размера. (Снижение прочности или разрушение продукта может произойти, если какие-либо производственные операции, такие как травление или окантовка, имеют место после термической обработки.) Затем стекло проверяется на наличие дефектов, которые могут вызвать поломку на любом этапе во время отпуска. Абразив, такой как наждачная бумага, отдирает острые края от стекла, которое затем моется.

Затем стекло начинает процесс термической обработки, при котором оно проходит через печь для закалки либо в периодической, либо в непрерывной подаче. Духовка нагревает стекло до температуры более 600 градусов по Цельсию. (Промышленный стандарт составляет 620 градусов по Цельсию.) Затем стекло подвергается процедуре охлаждения под высоким давлением, которая называется «закалка». Во время этого процесса, который длится всего несколько секунд, воздух под высоким давлением взрывает поверхность стекла из множества сопел в различных положениях. Закалка охлаждает наружные поверхности стекла намного быстрее, чем центр. Когда центр стекла остывает, он пытается оторваться от внешних поверхностей. В результате центр остается напряженным, а внешние поверхности сжимаются, что придает закаленному стеклу его прочность.

Стекло при растяжении разбивается примерно в пять раз легче, чем при сжатии. Отожженное стекло сломается при нагрузке 600 кг на квадратный метр. Закаленное стекло, в соответствии с СНИП, должно иметь поверхностное сжатие 100 кг на квадратный метр или более; обычно она составляет около 240 кг на квадратный метр.

Другим подходом к изготовлению закаленного стекла является химическая закалка, при которой различные химические вещества обменивают ионы на поверхности стекла, чтобы создать сжатие. Но поскольку этот метод стоит намного дороже, чем использование печей для закалки и закалки, он широко не используется.

Стекло может содержать включения сульфида никеля (NiS). Включения имеют диаметр от нескольких микрон (мкм) до нескольких миллиметров (мм), и еще одним специфическим свойством является то, что их кристаллическая структура отличается при низкой, чем при высокой температуре. Их объем больше при низкой температуре. Если стекло медленно остывает (отожженное стекло), все частицы NiS успевают достичь своей структуры при низкой температуре во время охлаждения стекла. Колебания объема включений все еще могут быть поглощены пастообразным состоянием стекла, и они не вызывают какого-либо риска поломки стекла.

Структура закаленного стекла

С другой стороны, когда термически закаленное стекло нагревают до примерно 650 ° С, NiS достигает своей стабильной структуры при высокой температуре в начале отверждения. Последующее резкое охлаждение позволяет NiS достичь своей стабильной структуры при низкой температуре, прежде чем стекло станет полностью твердым. Поэтому преобразование продолжится при рабочей температуре стекла, и соответствующее увеличение объема может привести к самопроизвольному разрушению. Чтобы ограничить риск разбития стекла, они применяют термическую обработку. При такой обработке стекло нагревают в печи в течение определенного периода времени, чтобы ускорить реакцию превращения NiS. Возможное разрушение в результате присутствия критических частиц NiS произойдет во время обработки. В зависимости от использования термически закаленного стекла, в спецификациях должно быть указано, следует ли применять термическую пропитку или нет. В случае несущих конструктивных элементов (балки, SGG, SVG, …), все стеклянные элементы должны быть обработаны.

Применение закаленного стекла

  • Стеклянный стол
  • Лестницы и перила из стекла
  • Стеклянные двери
  • Цвет и рисунок с трафаретной печатью на стекле
  • Цвет и рисунки с цифровой печатью на стекле
  • Многослойное закаленное стекло для защиты от падения
  • Гнутое стекло
  • Эмалированное стекло для кухни, душа и настенных покрытий
  • Аквариумное стекло
  • Экраны дисплея для машин, GPS, компьютера
Читайте так же:
Почему дети врут? Причины, что делать, фото и видео

Полужесткое, полукалиброванное или термоупрочненное стекло

Полуупрочненное или термически упрочненное стекло действительно имело термическую обработку, аналогичную термическому отверждению, но там, где полученное напряжение ниже, чем у закаленного стекла, поскольку охлаждение было медленнее.
Полужесткое или термически упрочненное стекло не обладает такими же характеристиками по сравнению с товарами, из которых оно было изготовлено:

  • Термоупрочненное или полужесткое стекло нельзя подвергать резке, распиливанию, сверлению или модификации после термической обработки. Любая резка или сверление отверстий должно происходить до обработки.
  • Влияние нагрузки в 2–3 раза больше по сравнению со стандартным (флоат) стеклом.
  • Прочность на изгиб в 2-3 раза больше, чем у стандартного (флоат) стекла.
  • Термоупрочненное или полужесткое стекло обладает большей устойчивостью к тепловым ударам, чем отожженное стекло: оно выдерживает перепады температур около 100 ° C, в то время как отожженное стекло может иметь место при разнице температур около 30 ° C. Однако эта величина сильно варьируется и зависит от качества кромки стекла.
  • Термоупрочненное или полужесткое стекло имеет ту же фрагментацию, что и стандартное (флоат) стекло. Поскольку это стекло имеет большой риск получения травмы, оно не является безопасным стеклом.
  • Термоупрочненное или полужесткое стекло имеет лучшее оптическое качество, чем закаленное или отпущенное стекло, благодаря уменьшению оптических искажений, которые свойственны температуре и продолжительности процесса отверждения.
  • В случае поломки стекла осколки (аналогичные отожженным стеклам) могут привести к травме. Вот почему это не считается безопасным стеклом. Изображение разрушения полужесткого стекла можно легко распознать по форме звезды.
  • Испытание на выдерживание при нагревании, которое применяется для снижения риска самопроизвольного разрушения из-за включений сульфида никеля, не является обязательным для термоупрочненного или полутвердого стекла.
  • Термоупрочненное или полужесткое стекло особенно используется для предотвращения разрушения в результате больших перепадов температуры в стеклянном элементе из-за, например, падающих теней.
  • В стеклянных фасадах используется теплоупрочненное или полужесткое стекло.

Финансовая эффективность закалки стекла

Потребляемая мощность в печи для закалки стекла относится к количеству электрической энергии, потребляемой в процессе отпуска определенного количества стекла. Обычно используется единица измерения — киловатт-час (кВтч).

А количество стекла зависит от размера стола печи для закалки стекла (то есть, загрузки), типа и толщины стекла. Например, 4 кВт-ч потребляемой мощности печи для закалки стекла означает, что для закалки 1 м 2 прозрачного стекла толщиной 5 мм требуется 4 кВт-ч электроэнергии .

Установленная мощность печи закалки стекла относится к сумме мощностей всех электрических компонентов, которые составляют электрический участок печи закалки. Значение установленной мощности не связано с величиной потребляемой мощности печи закалки. Измеряется в киловаттах (кВт).

Например: установленная мощность секции нагрева закалочной печи является производительностью этой закалочной печи на полную мощность. Установленная мощность закалочной печи должна соответствовать ее установленной мощности. Например: печь для закалки стекла LD-A2436 имеет установленную мощность 800 кВт.

Если его установленная мощность составляет 800 кВА, целесообразно использовать трансформатор на 800 кВА. Трансформатор меньшего размера приведет к снижению его ожидаемой мощности, в то время как трансформатор увеличенного размера увеличит затраты и затраты ресурсов.

Установленная мощность станка из закаленного стекла относится к размеру трансформатора, рекомендованного производителем покупателям. Измеряется в киловольт-амперах (кВА).

Предположим, что печь для закалки имеет установленную мощность 800 кВА, непрерывная производственная мощность для закалки 5 мм прозрачного стекла составляет 15 партий / час при загрузке 65%.

Чтобы снизить установленную мощность машины для закалки стекла или иметь меньший трансформатор, необходимо уменьшить его нагрузочную способность или эффективность производства.

Поэтому, чтобы соответствовать желаемой производительности, качеству и потребляемой мощности машины для закалки стекла, важно правильно выбрать трансформатор и обеспечить надлежащую установленную мощность.

Почему мытье закаленного стекла имеет значение

Хотя сам процесс закалки стекла очень важен для соответствия спецификациям готового продукта, так же важна (или, может быть, даже более того) предварительная обработка стекла перед его поступлением в печь. Эта предварительная обработка включает в себя резку, окантовку и мытье стекла.

Мытье стекла после резки, окантовки и обработки очищает стекло от любого мусора, пыли и стеклянной крошки, которые все еще могут оставаться на поверхности стекла. Если на стекле имеется какая-либо защита поверхности, например, покрытия, обеспечивающие безопасное обращение с ним или защищающие его от повреждений, мытье также может удалить их и любые оставшиеся остатки.

Почему стеклоомыватели необходимы для закаленного стекла высшего качества

Преимущества мытья закаленного стекла

Преимущества удаления этих примесей до того, как стекло входит в печь, имеют два аспекта. Во-первых, любая грязь или стеклянная пыль, которая находится на стекле, может повредить стекло во время процесса отпуска, оставляя царапины, пятна и вмятины на стекле.

Хотя мусор может быть не виден непосредственно после отпуска, небольшие частицы пыли и стеклянной крошки, прилипшие к стеклу, могут сместиться во время последующих методов очистки (мойка окон, соскоб), оставляя царапины на стекле.

Во-вторых, мытье стекла на ранней стадии процесса закалки стекла также предотвращает попадание этих загрязнений в ваши печи. Попав внутрь печи, эти примеси прилипают к керамическим роликам, оставляя их не только для прикрепления к последующим проходящим через них кусочкам стекла, но также увеличивая износ и сокращая срок службы роликов.

Повышение качества, уменьшение отходов и потери стекла — все это приводит к повышению эффективности и экономии. По этим причинам вы должны всегда мыть стекло, прежде чем процесс закалки стекла будет продолжаться.

Читайте так же:
Самые полезные грибы – список, названия, описание, фото и видео

Почему стеклоомыватели необходимы для закаленного стекла

Лучшие практики мытья стекла

Вот несколько советов, которые помогут вам максимально эффективно вымыть стекло.

Закаленное стекло

Главная причина, по которой большинство производителей стеклянных конструкций выбирают закаленное стекло, – это такие его свойства, как прочность и безопасность. Именно эти функции сделали закаленное стекло популярным среди архитекторов и обычных потребителей. Главное свойство закаленного стекла – это то, что разбиваясь, оно не разлетается на режущие осколки.

осколки закаленного стекла

Наша компания устанавливает стеклянные конструкции исключительно из каленого стекла высокого качества.

Закаленное стекло в 4-5 раз прочнее, чем обычное отожженное стекло такой же толщины, оно более устойчиво к тепловому воздействию и при ударе распадается на мелкие шарики, чем обеспечивает большую безопасность. Именно по причине своей практичности и прочности такой тип стекла становится материалом для изготовления стеклянных ограждений и дверей.

Закаливание стекла – это довольно простой процесс, который требует внимательного и строгого контроля. Стекло нагревается при температуре от 630° до 650°С в печи, а потом охлаждается до комнатной температуры с помощью воздушных компрессоров.

Вырезанные нужного размера стекла заправляются в печь, где они двигаются назад и вперед, пока не достигнут нужной температуры (?620°-650°С). Затем они охлаждаются в секции быстрого охлаждения.

Закаленное стекло настолько прочное благодаря растягиванию и сжатию внутри во время охлаждения. Когда горячее стекло резко охлаждается, его поверхности охлаждаются быстрее, чем внутренняя часть, и при этом возникают зоны напряжения. Они распределяются в материале неравномерно.

На внешней поверхности стекла возникает сжимающееся напряжение, в то время как на внутренней его части – растягивающее напряжение. Для устранения такого эффекта производится дополнительная тепловая обработка. Такой процесс называется отжигом и он обязателен в процессе производства закаленного стекла. В результате перераспределения напряжений внутри стекла у термически закаленного стекла появляются новые качества.

Хотя процесс изготовления закаленного стекла на первый взгляд кажется простым, он достаточно трудоемкий, и требует надлежащего надзора и контроля, чтобы предотвратить нежелательную деформацию стекла, такую как: оптические искажения, следы от роллеров, волны и изгибы, фрагментация или даже спонтанная поломка.

Оптические искажения – это дефект качества стекла. Такое изменение может произойти во время нагревания стекла при использовании не той температуры, неравномерного распределения температур по поверхности листа стекла. Чуть заметные следы от роликов могут появиться вследствие закаливания стекла при температуре, близкой к его точке размягчения.

И хотя почти всегда закаленное стекло сопровождается оптическими искажениями, стоит заметить, что такое их количество в современной архитектуре неоправданно и непростительно. Конечно, незначительные искажения могут присутствовать, но они должны быть незаметными для человеческого зрения и уж точно не бросающимися в глаза.

Избежать нежелательных оптических искажений возможно еще в процессе изготовлении стекла. Для этого нужно поправить роллеры, выставить правильную температуру, распределить температуру в печи равномерно вдоль всего стекла, следить за процессом изготовления и, если замечаются оптические изменения, предпринять соответствующие меры. Бывает так, что сразу подобный дефект незаметен, но он становится явным только при попадании солнечного света и бликовании.

Новые технологии в изготовлении закаленного стекла состоят в применении более мощных, по сравнению с традиционно используемыми печами с радиационным нагревом, конвекционных печах. Нагревание в печах с радиационным нагревом, скорее всего, будет неравномерным, если нагрев будет осуществляться непосредственно на нагревательных элементах. Иногда из-за неправильной эксплуатации, температура в печах с радиационным нагревом распределяется неправильно, что вызывает изменения в качестве изделия и оптические искажения в частности.

Сравнивая эти два типа печей, можно назвать основные их характеристики:

печь с радиационным нагревом :

  • прямой нагрев проводится непосредственно через нагревающие элементы;
  • неравномерный нагрев, поскольку теплообмен нестабильный, температура может подниматься до 700°С;
  • нагревание медленное, стекло находиться больше в размягченном состоянии;
  • небольшой расход энергии.

конвекционная печь :

  • непрямой нагрев проводится посредством горячего воздуха и высокого давления;
  • нагрев более равномерный;
  • теплообмен улучшен, температура может подниматься до 660°С;
  • нагревание происходит на 25% быстрее, и стекло меньше находится в размягченном состоянии;
  • расходуется на 10% больше энергии по сравнению с печами с радиационным нагревом.

Что же касается еще одного возможного дефекта закаленного стекла, а именно пометок от роллеров, стоит в первую очередь заметить, что это довольно редкое явление для качественного продукта.

Он может быть вызван неправильным процессом изготовления – в частности неверной эксплуатацией роллеров. Фрагменты стекла могут оставаться на роллерах и царапать листы стекла следующей партии. Редкая чистка роллеров и их усиленная эксплуатация, когда с них стараются «выжать» больше, чем предусматривает их ресурс, тоже иногда становятся причиной возникновения царапин.

Волны и изгибы также считаются редким дефектом. Он возникает из-за того, что либо стекло изначально неровное, либо из-за неравномерного распределения температуры в печи, которое может быть волнообразным с температурной разницей в 20°С-40°С. Вследствие этого отдельные части стекла могут незначительно прогибаться.

Решением этой проблемы могут стать следующий шаг:

– увериться, что температура выставлена соответственно требований, а жар распределен равномерно по всему стеклу.

Также большую роль в качестве закаленного стекла играют края остекления. Как и на поверхностях стекла, на его краях тоже возникают напряжения, которые делают эти края прочнее. Но их прочность ослабевает при резком охлаждении, так как и нагрев на краях листа стекла значительно больше. Потому края закаленного стекла считаются самым слабым местом в таком остеклении и их сохранность играет большую роль. На качество граней остекления влияют уровень шлифовки и распределение температур в печи во время нагрева. Углы граней тоже обязательно должны быть хорошо отшлифованы.
Узнать о качестве закаленного стекла можно судить по его осколкам.
Разбивание закаленного стекла и есть главным его тестом на качество. Если осколки тупые, маленького и одинакового размера, значит, что качество стекла высокое. Так как тупые осколки – показатель защиты от порезов, равномерность и большое количество маленьких осколков свидетельствует о высоком уровне прочности. Поэтому для нашей компании закаленное стекло более приоритетное в использовании не только стеклянных дверей и различного рода ограждений, но и других стеклянных конструкций таких как: перегородки, козырьки, полы, потолки, душевые кабины, кухонные панели.

Читайте так же:
Интересные факты о викингах – фото и видео

Еще одна часто возникающая проблема, влияющая на качество стекла, – явные ожоги на поверхности стекла. Чаще всего такой дефект характерен для стекол с отражающей пленкой. Именно поэтому стекло разрезают после процедуры закаливания, чтобы избежать ожогов на пленке по краям остекления.

Закаленное стекло иногда ломается без какой-либо видимой причины. Виной тому могут быть микроскопические внутренние никель-сульфидные камешки.

Никель – сульфидные включения попадают в стекловарную шихту в процессе изготовления стекла вместе с сырьем, а в закаленном стекле являются причиной разрушения, вследствие созданных напряжений в процессе закалки. Таким образом, при нагревании эти шарики находятся в активном состоянии, а при охлаждении не успевают вернуться в свое обычное состояние. Поэтому после установки стекло может поломаться благодаря разным окружающим причинам таким, как колебание температур.
Но саморазрушение стекла – очень редкий случай, который соответствует лишь 2% из 100%. Так же предпринимаются меры, чтобы в будущем избежать такой проблемы: стекло охлаждают немного медленнее, таким образом позволяя никель-сульфидным камешкам вернуться в свое обычное неактивное состояние.

Вдобавок, чтобы предотвратить саморазрушение стекла после установки, производителями проводятся испытания на саморазрушение (Heat Soak Test), которое имеет достаточно высокую стоимость.

В процессе этого теста, стекло загружают в печь термовыдержки, где его подвергают температуре до 280°С. 95% никель-сульфидных камешков становятся активными, разрушая стекло. То есть после проведения такого теста риск раскалывания закаленного стекла снижается на 95%.

Наша компания с радостью ответит на все ваши вопросы, возникшие при прочтении этой статьи и касающиеся использования закаленного стекла!

Закаленные стекла. Прочность, надежность, безопасность

Стекло давно вошло в число самых популярных строительных материалов. Причиной послужили его уникальные свойства — прозрачность, простота изготовления, широкое распространение исходных материалов.

Единственным недостатком простого стекла, ограничивающим область его применения, является хрупкость и слабая прочность. В результате многолетних поисков было найдено решение этой проблемы — закаленные стекла, обладающие набором принципиально новых свойств.

Содержание

Свойства закаленного стекла

  • Стойкость к большим перепадам температуры;
  • Стойкость к ударам и статическим нагрузкам;
  • Безопасность;
  • Высокая прозрачность.

Стекло сохраняет свои характеристики при воздействии низкой и высокой температуры, стойко к температурным перепадам (до 250 градусов). Это позволяет применять такое стекло при изготовлении пожаробезопасных перегородок и дверей, в качестве наружных стен зданий и сооружений.

По стойкости к ударным нагрузкам закаленные стекла превосходят обычные в 5 раз. По пределу прочности на растяжение и изгиб — в 6-10 раз, сравниваясь по этим характеристикам со сталью.

Таблица 1. Показатели ударной и статической прочности стекла обычного, закаленного и стали.

Ударная прочность, МПаУстойчивость к изгибанию, МПаУстойчивость к растяжению, МПа
Стекло обычное4-718-2047-52
Стекло закаленное29-33190-210280-310
Сталь180-220180-220180-220

Безопасность закаленного стекла является следствием внутренних напряжений, возникающих при быстром охлаждении. Кроме повышения прочности, это является причиной того, что разрушаясь, стекло превращается в кучку мелких округлых осколков. Их площадь не превышает 3см 2 , углы скола меньше сорока пяти градусов. Такие осколки не представляют никакой опасности для человека. В худшем случае они могут только поцарапать.

Обычное и закаленное стекло

Рисунок 1. Разрушенные обычные и закаленные стекла.

По степени прозрачности каленое стекло не уступает обычному, и может заменить его везде, где требуется высокая прочность и безопасность.

Зависимость коэффициента пропускания от толщины стекла

Толщина стекла, см1,91,00,80,70,50,1
Коэффициент пропускания света0,730,810,830,860,880,9

Где применяются закаленные стекла

Уникальные свойства каленого стекла позволяют применять его в строительстве везде, где необходима прозрачность конструкции, безопасность, прочность и термостойкость:

  • Стеклянные перегородки и двери в промышленных и офисных зданиях, жилых помещениях;
  • Стеклянные фасады;
  • Огне и пожаростойкие двери, перегородки, экраны;
  • Перила лестниц;
  • Стеклянные полы и лестницы;

Как делают закаленные стекла

Простое стекло нагревают до температуры 640-700 0 С и немедленно охлаждают. В результате неравномерного охлаждения в стекле появляются зоны напряженности, увеличивающие сопротивляемость материала внешним статическим и ударным нагрузкам. Если они превышаются, стекло мгновенно превращается в кучку небольших осколков. Это свойство каленого стекла не дает производить его обработку после закалки. Операции резки и высверливания нужно проделывать заранее.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию