Термообработка стекла: Технология термической закалки стекла — «Приоргласс»

Технология термической закалки стекла — «Приоргласс»

Закалка стекла – вид термической обработки, при котором материал помещается в специализированные закалочные печи и подвергается нагреву выше критической температуры (порога, при превышении которого изменяется тип кристаллической решетки вещества), как правило – в пределах 700 градусов Цельсия. Обязательный элемент процесса закалки – быстрое охлаждение нагретого стекла. Если выражаться научным языком, в стекле образуются остаточные напряжения сжатия, увеличивающие прочность поверхности стекла, однако в то же время торцы изделий становятся более восприимчивы к механическим повреждениям.

Закаленное стекло обладает тремя основными преимуществами перед обыкновенным. Во-первых, это уже вышеназванная ударостойкость поверхности стекла. Увеличение прочности зависит от толщины стекла – чем она меньше, тем в большее количество раз увеличивается прочность. Однако, не стоит забывать о том, что более толстое стекло обладает своей собственной прочностью – 12 мм закаленное стекло будет однозначно надежнее 5 мм номинала.

Во-вторых, такое стекло безопасно. При нанесении достаточно сильно удара оно разрушается в виде огромного количества маленьких осколков без острых граней, что делает практически невозможным риск получить травму, находясь поблизости. Важная особенность – каленое стекло не может быть разрушено частично, при нанесении критического урона в любую его область, оно разрушается по всей своей площади. Это делает нецелесообразным использование закаленных стекол в качестве лобовых стекол автомобильного транспорта – при ударе разрушительной силы сеть трещин покроет все стекло и закроет обзор водителю, поэтому лобовые стекла делают из стекла триплекс. В то же время эта особенность открывает возможности для использования битого стекла в декоративных целях. И в-третьих, закаленное стекло обладает меньшей восприимчивостью к перепаду температур и поэтому их используют при наружном остеклении зданий без риска возникновения термического шока в холодное время года, а также в других аналогичных случаях.

Закаленное стекло не подлежит сверлению и резке – их попытки приведут к полному разрушению стекла, поэтому окончательную форму изделию необходимо придать до начала термической обработки. Также после закалки стекло приобретает небольшой радиус (становится гнутым), однако его можно выпрямить путем фиксации в зажимном профиле или с помощью точечных креплений. Некоторые закалочные печи обладают способностью гнуть нагретое стекло по строго заданному радиусу. Данный процесс называется “моллирование стекла”. Закаленные гнутые стекла, также, как и обычные, используются в архитектурном остеклении, производстве мебели и многих других сферах, но благодаря своей форме открывают больший простор для инженерной и дизайнерской мысли.

• Отличные цены

  Мы — производители. Это обеспечивает низкие цены на продукцию.

• Сроки

  Мы производим изделия в срок от 1 до 7 рабочих дней (в зависимости от вида изделий)

• Производство

  Все изделия изготавливаются на наших собственных производственных мощностях.

• Доставка

  У нас есть специальный транспорт, оборудованный для доставки стекла и зеркал

• Джамбо

  Для работы со стеклом у нас есть специальный джамбо-стол для резки стекла и триплекса

• Качество

  В производстве мы используем только стекло и зеркало наивысшего качества

• Многофункциональность

  У Вас есть возможность заказать все в одном месте

• Система скидок

  Для постоянных заказчиков у нас индивидуальные условия и система скидок.

Хотите, мы перезвоним вам в течение минуты?

Мы ценим Ваше время и готовы помочь найти нужную Вам информацию. Если вы готовы, мы обсудим это по телефону.

Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен и согласен с условиями политики конфиденциальности.

Спасибо за заявку!

Менеджер свяжется с Вами
в ближайшее время

Присоединяйтесь к нам в @insagram

Термическая обработка стеклоизделий

Термическая обработка стеклоизделий проводится с целью повышения их механической прочности. Под термической обработкой стекла понимают нагрев и выдержку при определенной температуре, охлаждение изделий.

Различают следующие виды термической обработки: отжиг, закалка, моллирование, кристаллизация.

Из общих сведений о напряжениях и деформациях известно, что при механической нагрузке (растяжение, сжатие, изгиб) в твердом теле возникают механические напряжения, которые после снятия нагрузки частично или полностью исчезают.

Напряжением называется нагрузка, приходящаяся на единицу площади. Под влиянием напряжений тело испытывает деформацию. Деформация называется упругой, если она полностью исчезает после снятия нагрузки.

Аналогичные явления наблюдаются при тепловом воздействии на твердое тело. В момент формования изделия температура стекломассы находится в динамике. Причем между наружными и внутренними слоями возникает определенный перепад температур (ΔТ), наружные слои, охлаждаясь быстрее, чем внутренние, начинают испытывать сжатие, а внутренние слои – растяжение, создается поле напряжений. В стеклянной пластине или стенке полого изделия распределение температур и напряжений носит параболический характер

Температурный градиент является источником внутренних напряжений, которые возникают в результате воздействия одних частей тела на другие и уравновешиваются в пределах данного тела.

Различают три категории внутренних напряжений:

1. напряжения 1-го рода – макроскопические, действующие в областях, сравнимых с размерами тел;
2. напряжения 2-го рода – микроскопические, соизмеримые с размерами зерен кристаллов;
3. напряжения 3-го рода – элементарные, действующие в областях, соизмеримых с размерами кристаллической ячейки.

В стеклах образуются внутренние напряжения 1-го рода, оказывающие значительное влияние на механическую прочность стекол. В ликвирующих стеклах и ситаллах образуются напряжения 2-го рода.

К способам обнаружения внутренних напряжений в стеклоизделиях относятся:

• механические – путем разрушения стеклоизделий;
• оптические – по величине двойного лучепреломления;
• рентгеновские – по изменению параметров кристаллической решетки.

Напряжения 1-го рода делятся на временные и остаточные термические напряжения:

• временные термические напряжения возникают при нагреве и охлаждении стекла от температур ниже температуры размягчения Т < T_g вследствие неравномерности температурного поля в объеме изделия, вызывают неравномерные по объему упругие деформации, которые исчезают при выравнивании температуры. При охлаждении внутри пластины образуется напряжение сжатия и на поверхности – напряжение растяжения. При нагревании имеет место обратный процесс. Временные термические напряжения существуют, пока существует градиент температуры;
• остаточные термические напряжения возникают при наличии температурного градиента, как правило, при охлаждении от температур выше температуры размягчения стекла T > T
  g, но при застывании стекла они остаются. Если быстро охладить стеклянную пластину от T > T_g, то температурный градиент приводит к разности в вязкости между внутренними слоями стекла и поверхностью, но поле напряжений не возникает, так как вязкость мала и поле напряжений, в соответствии с уравнением Максвелла, быстро релаксирует (уменьшается). Но едва происходит выравнивание температур при приближении к Т = Т_комн, как возникает профиль напряжений, причем внутри пластины возникают напряжения растяжения, а на поверхности – напряжения сжатия.

Примером возникновения временных термических напряжений в стеклоизделиях является испытание на термостойкость. Термостойкость характеризуется разностью температур, которую может выдерживать стекло без разрушения при резком нагревании и охлаждении.

Сравнивая процессы охлаждения и нагревания стеклоизделий, можно заключить, что охлаждение является наиболее опасным для них. Известно, что наименьшая прочность у стекла на растяжение. В случае нагревания напряжения растяжения располагаются внутри пластины и на внутренней поверхности полого изделия, а при охлаждении – на поверхности пластины и на внешней поверхности полого изделия. Поэтому охлаждение наиболее опасный процесс с точки зрения разрушения стекла, о чем свидетельствуют и допустимые скорости нагревания и охлаждения стеклоизделий соответственно.

Отжиг – это термическая обработка стеклоизделий, при которой внутренние остаточные напряжения уменьшаются до допустимых значений прочности σ_доп.

Для проведения отжига необходимо определить температуры отжига: высшую Т_{в. о} и низшую Т_{н. о}. Для этого либо подбирают близкий состав стекла с известной Т и делаются поправки = Т_{в. о} + поправки), либо определяют температуру размягчения стекла по кривой дилатометрического расширения или по кривой ДТА и рассчитывают Т

в. о. = Т_g + 50 и Т_{н. о.} = Т_g – 50 (°С).

Различают стадии отжига:

1. нагревание или охлаждение стеклоизделий до Т_{в. о};
2. выдержка при Т_{в. о};
3. ответственное охлаждение в интервале температур Т_{в. о}–Т_{н. о};
4. быстрое охлаждение от Т_{н. о} до 50°С.

Отжиг стеклоизделий проводят в печах отжига [4]. По принципу действия они бывают периодического (камерные, муфельные) и непрерывного действия (леры, конвейерные), по источникам тепла – газовые и электрические. Время отжига 1–1,5 ч.

Строительное стекло отжигают в печах непрерывного действия.

Качество отжига стеклоизделий характеризуется количеством остаточных напряжений и их распределением в изделии.

Качество отжига определяют на полярископах типа ПКС-500 и полярископ-поляриметрах ПКС-125, ПКС-25. Дно стеклоизделия просматривают в поляризованном свете.

Стекло изотропно, ему не свойственно двойное лучепреломление. Причина появления двойного лучепреломления наличие временных и остаточных термических напряжений в стекле, которые приводят к возникновению разности хода лучей.

При прохождении света через дно стеклоизделия плоско поляризованный свет распадается на два луча: обыкновенный и необыкновенный, которые взаимно перпендикулярны и сдвинуты по фазе на величину напряжений и длину хода лучей Δ. С помощью анализатора обыкновенный и необыкновенный лучи приводятся в одну плоскость. У плохо отожженного стекла наблюдается интерференционная картина. Количество цветов и их яркость зависят от величины напряжений. У хорошо отожженного стекла должно быть пурпурно-фиолетовое окрашивание. Здесь же приводится количественная оценка качества отжига.

Термически обработанное стекло | Vitro Architectural Glass

Многие из самых драматических, визуально захватывающих дух зданий в мире включают в себя большие стеклянные пространства. Но эти архитектурные шедевры часто требуют термообработки стекла для обеспечения долговечности и/или безопасности. Существует два процесса термообработки стекла: термоупрочнение и закалка. Оба процесса происходят на одном и том же технологическом оборудовании и включают в себя нагрев стекла примерно до 1200 градусов, а затем его принудительное охлаждение для создания сжатия поверхности и краев. Какой процесс требуется, зависит от конкретного применения стекла.

Вернуться к началу

Закаленное стекло

Закаленное стекло, которое также может называться защитным остеклением, обычно используется для обеспечения безопасности или обеспечения безопасности пассажиров в тех случаях, когда существует вероятность того, что разбитое стекло может причинить вред людям, если оно станет снарядом, например, при пожаре, взрыве, торнадо или урагане. Его следует использовать в дверях патио, входных дверях, боковых стенах и других опасных местах. При разрушении закаленное стекло распадается на тысячи мелких частиц.

Чтобы изготовить закаленное стекло, стекло повторно нагревают чуть ниже точки плавления, но быстро охлаждают на воздухе (закаливают), что создает более сильное сжатие поверхности и/или сжатие краев в стекле. Закалка делает стекло в четыре-пять раз прочнее и безопаснее, чем отожженное или необработанное стекло. В результате закаленное стекло менее подвержено термическому разрушению.

Вернуться к началу

Термоупрочненное стекло

Термоупрочненное стекло обычно используется, когда требуется дополнительная прочность, чтобы противостоять давлению ветра, тепловым нагрузкам или тому и другому, но прочность или схема безопасного разрушения полностью закаленного стекла не требуются. Обычно термоупрочненное стекло используется в перемычке. Преимущество термоупрочненного стекла заключается в том, что при разрушении осколки стекла больше похожи по размеру и форме на осколки отожженного стекла и, таким образом, имеют тенденцию оставаться в отверстии дольше, чем частицы полностью закаленного стекла. Несмотря на то, что термоупрочненное стекло не является безопасным остеклением согласно строительным нормам, такая схема разрушения предотвращает падение стекла и травмирование человека.

Для изготовления термоупрочненного стекла стекло после формования повторно нагревают до точки чуть ниже точки плавления, а затем охлаждают воздухом медленнее, чем закаленное стекло. Это более медленное охлаждение образует сжатую поверхность, что увеличивает ее прочность примерно вдвое по сравнению с отожженным или необработанным стеклом.

Требования отраслевого стандарта для термообработанного или закаленного стекла: ASTM C1048 и ANSI Z97.1, а также раздел 1201 CFR 16 Комиссии по безопасности потребительских товаров. Для термоупрочненного стекла требуется поверхностное сжатие 3500 до 7500 фунтов на квадратный дюйм без необходимости сжатия краев. Полностью закаленное стекло будет иметь минимальное сжатие поверхности 69МПа (10 000 фунтов на кв. дюйм) или краевое сжатие не менее 67 МПа (9 700 фунтов на кв. дюйм).

Vitro Architectural Glass (ранее называвшаяся PPG Glass) перерабатывает закаленное и термоупрочненное стекло на своих заводах в Карлайле, штат Пенсильвания; Уичито-Фолс, Техас; и Барри, Онтарио, Канада.

Вернуться к началу

Эффекты термической обработки стекла

Как при термическом упрочнении, так и при отпуске возможно оптическое искажение изображения. Деформация стекла возникает по многим причинам, включая давление остекления, ветровую нагрузку, изменения температуры и атмосферного давления или даже изменения высоты над уровнем моря между местом изготовления стекла и местом его установки. Деформация стекла также может возникать из-за деформации в термообработанном стекле или из-за интерференционных полос при изготовлении стеклопакетов. Из-за своей текучести при более высоких температурах стекло также по своей природе восприимчиво к прокатке, искривлению и деформации во время термообработки.

Чтобы свести к минимуму потенциальное влияние деформации стекла, связанной с процессами термообработки, мы:

• Производим все термообработанное стекло для данного проекта на одном и том же оборудовании с использованием одинаковых параметров обработки
• Используйте более толстое стекло, так как оно меньше подвержено деформации
• Расположите термообработанное стекло так, чтобы валковая волна (периодическая волна, передаваемая стеклу во время термообработки, измеряемая по расстоянию от пика до впадины) была параллельна подоконнику/перемычке

Оптическое качество и плоскостность термообработанного стекла

В то время как плоскостность термообработанного стекла влияет как на внешний вид стекла, так и на его оптическое качество, другие факторы, такие как роликовая волна, будут иметь гораздо большее значение. Вот почему не существует промышленного стандарта плоскостности термообработанного стекла. Обычная спецификация плоскостности термообработанного стекла составляет 0,005 дюйма (пять тысячных дюйма) или меньше на площади 12 дюймов; тем не менее, с появлением онлайн-электронной инспекции Vitro Glass рекомендует указывать плоскостность термообработанного стекла с помощью формульного расчета или рейтинга в миллидиоптриях. Оценка в миллидиоптриях рассчитывается с учетом диаметра ролика и расстояния между центрами роликов, чтобы получить оценку, выраженную в +/- допуске. Допуск +/- 120 на 90 процентов стеклянной поверхности будет примером жесткого требования плоскостности для больших коммерческих зданий и сузит круг потенциальных поставщиков изделий из стекла.

Вернуться к началу

Термическое замачивание

Тепловое замачивание — это процесс, используемый для снижения вероятности самопроизвольного разрушения из-за включений редкого сульфида никеля (NiS) или производственных повреждений закаленного стекла до того, как оно попадет в полевые условия. Он включает в себя размещение закаленного стекла внутри камеры и повышение температуры примерно до 550 градусов, чтобы ускорить расширение сульфида никеля и вызвать разрушение стекла в камере для выдержки тепла, что снижает риск потенциального разрушения в полевых условиях.

Большинство экспертов сходятся во мнении, что замачивание не гарантирует 100-процентного устранения потенциальной самопроизвольной поломки. Кроме того, процесс может создавать другие риски. См. TD-138 для более полного обсуждения темы.

Back to Top

Herculite ^® и Hestron ^® Термообработанные стекла

Все стекла Vitro доступны с Herculite ^{® Марка} . Только стекло, закаленное Vitro Glass, можно идентифицировать с эксклюзивной маркой Herculite ^® .

Hestron ^® стекло означает любой стеклянный продукт, подвергнутый профессиональному термоупрочнению компанией Vitro Glass. Все стекло Vitro доступно под маркой Hestron ^® . Только термоупрочненное стекло Vitro Glass можно идентифицировать с эксклюзивной маркой Hestron ^® .

Herculite ^® и Hestron ^® являются зарегистрированными товарными знаками Vitro Glass.

Back to Top

Технические документы

Vitro Glass имеет несколько технических документов (TD), касающихся термоупрочненного и закаленного стекла:

• TD-113 – Почему отожженное, термоупрочненное и закаленное стекло изгибаются в одинаковой степени : Обсуждаются жесткость стекла и характеристики прогиба отожженного, термоупрочненного и закаленного стекла
• TD-115 — Характер деформации в закаленном и термоупрочненном стекле: Обсуждаются визуальные закономерности деформации в закаленном и термоупрочненном стекле, а также то, как и почему они возникают
• TD-124 — Производство термообработанного стекла: Включает наши рекомендации по дальнейшему производству термоупрочненного и закаленного стекла
• TD-138 — Термически обработанное стекло для архитектурного остекления: Обсуждается надлежащее использование термоупрочненного и закаленного стекла, в том числе возможность самопроизвольного разрушения, а также использование термопропитки закаленного стекла; предлагает наши рекомендации

Типы термообработанного стекла для индивидуальных проектов

Материалы

24 сентября 2019 г. / Брайан Харрингтон

Приступая к индивидуальному проекту стекла, важно учитывать тип термообработанного стекла, который лучше всего подходит для ваших нужд. . Это может зависеть от множества факторов, включая приложение, бюджет и безопасность. Отожженное стекло можно обрабатывать несколькими различными методами термообработки для достижения различных уровней прочности и безопасности. Bellwether чаще всего указывает три типа термообработанного стекла: термоупрочненное, полностью закаленное и термопропитанное. Каждая из этих термообработок влияет на общую стоимость стекла и лучше всего подходит для конкретных применений.

Отожженное стекло

Отожженное стекло является основной формой стекла до его обработки. Он создается путем заливки расплавленного стекла на расплавленное олово, а затем охлаждения стекла в печи для отжига после его затвердевания. Этот процесс охлаждения снимает любое остаточное напряжение. Толщина регулируется увеличением или уменьшением скорости, с которой стекло течет поверх олова. Все стекло должно быть изготовлено в отожженном состоянии, то есть ему необходимо придать желаемую форму и просверлить все отверстия перед выполнением какой-либо термообработки.

Bellwether обычно не использует отожженное стекло для проектов, потому что оно хрупкое из-за низкой степени сжатия поверхностного тепла. Как правило, он недостаточно прочен для использования со стеклянной арматурой с точечной опорой. Кроме того, он распадается на длинные острые зазубренные части, которые могут представлять серьезную угрозу безопасности.

Для соответствия требованиям прочности и безопасности отожженное стекло может подвергаться термоупрочнению, полной закалке или ламинированию. В некоторых случаях стеклолиты слишком велики, чтобы поместиться в печь закалки, и для обеспечения безопасности можно использовать ламинирование. Когда многослойное стекло разбивается, осколки прилипают к ламинату, что снижает риск получения травмы.

Термоупрочненное стекло

Термоупрочненное стекло получают путем нагрева отожженного стекла до точки размягчения и последующего охлаждения водой. Вода охлаждает поверхность стекла быстрее, чем воздух, что создает большее сжатие поверхности. Термоупрочненное стекло в два раза прочнее отожженного стекла, но не так прочно, как защитное стекло, и более устойчиво к теплу, ветру и летящим предметам. Этот тип стекла обычно ламинируется и используется в подвесных потолках, таких как световые люки или навесы. Термическая обработка в первую очередь снижает риск поломки, а ламинирование предотвращает падение осколков в случае поломки.

Полностью закаленное стекло

Полностью закаленное стекло создается аналогично термоупрочненному стеклу, но процесс охлаждения происходит при гораздо более высокой степени сжатия поверхности, что . Это делает стекло в четыре раза прочнее отожженного стекла. Когда полностью закаленное стекло разбивается, оно образует очень маленькие осколки квадратной формы, которые гораздо менее опасны, чем большие зазубренные осколки отожженного стекла. Bellwether часто использует закаленное стекло, потому что оно достаточно прочное для конструкций с точечной опорой, а также из-за меньшей угрозы безопасности, которую оно представляет. Этот тип стекла особенно хорош для мест, где стекло часто бьется, таких как витрины магазинов и ветровые стекла автомобилей.

Тепловое замачивание стекла

Тепловое замачивание продвигает процесс закалки на новый уровень, повторяя циклы нагревания и охлаждения стекла на солнце в течение длительного периода времени. Эти циклы нагрева и охлаждения осуществляются в заводской печи, где температура поднимается до 290°C. В процессе создания стекла возможно его загрязнение никелем, образование включений сульфида никеля. Хотя это довольно редкое явление, стекло может самопроизвольно разрушаться от включений сульфида никеля. Процесс нагревания приведет к тому, что стекло с этими включениями разобьется в духовке, что исключает риск его разрушения после установки. Этот процесс увеличивает стоимость и время в графике проекта, поэтому вероятность самопроизвольной поломки необходимо взвесить с учетом этих соображений.