Читайте также:
|
Напряжения в стекле
При быстром охлаждении нагретого стекла наружные слои его остывают быстрее, чем внутренние. Разность температуры объясняется главным образом плохой теплопроводностью стекла. В результате неравномерного остывания поверхностных и внутренних слоев в стекле возникают напряжения сжатия и растяжения. Когда процесс охлаждения полностью закончится и температура различных слоев стекла выравняется, напряжения, возникшие в момент охлаждения, либо останутся (остаточные), либо исчезнут (временные).
Остаточные, или постоянные, напряжения возникают в стекле в процессе его перехода из пластичного в хрупкое состояние, т. е. когда частицы стекла постепенно теряют свою подвижность. Временные напряжения возникают в процессе дальнейшего охлаждения уже хрупкого стекла, когда подвижность частиц стекломассы практически равна нулю.
Для того чтобы представить, как возникают остаточные напряжения в стекле, мысленно выделим в стеклянном шаре, находящемся в полуразмягченном состоянии, наружный слой и ядро. При быстром охлаждении шара со всех сторон наружный слой будет остывать значительно быстрее, чем ядро. По мере охлаждения ядро стремится сжаться, но встречает сильное сопротивление со стороны наружной, неэластичной оболочки. В ядре возникают напряжения растяжения, а в наружном слое, который ядро стремится притянуть внутрь к себе, напряжения сжатия. Между сжатым и растянутым слоем будет находиться нейтральная зона, свободная от напряжений..
Временные напряжения распределены иначе, чем остаточные. При возникновения разности температур в хрупком стекле наружные остывшие слои также стремятся сжаться, а внутренние, более нагретые, препятствуют этому сжатию. Однако, поскольку в хрупком стекле пластические деформации невозможны, наружные слои не могут сжаться в должной степени и остаются растянутыми. Внутренние слои в это время испытывают напряжения сжатия.
В практике стеклоделия временные напряжения редко бывают причиной разрушения изделий, так как с устранением перепада температур они исчезают. В подавляющем большинстве случаев изделие разрушается от остаточных напряжений.
Закалка
При естественном остывании отформованного изделия в нем возникают неравномерно распределенные остаточные напряжения, вызывающие разрушение изделия.
Процесс тепловой обработки стекла (нагрев и быстрое охлаждение), приводящий к образованию равномерно распределенных остаточных напряжений сжатия во внешних слоях и растяжения во внутренних называют закалкой.
Повышенную прочность закаленного стекла можно объяснить следующим. В закаленном стекле, не испытывающем внешней изгибающей нагрузки, поверхностный слой стекла оказывается сильно сжатым, причем по мере удаления от поверхности напряжения сжатия уменьшаются и на некотором расстоянии от нее, в так называемом нейтральном слое, они совсем исчезают. Далее расположены слои стекла, испытывающие растяжение, постепенно возрастающее по мере приближения к середине, где оно достигает максимума. Напряжения во второй половине расположены симметрично по отношению к первой.
Для закалки основное значение имеют режимы нагревания и охлаждения. Прежде всего изделие необходимо равномерно нагреть до так называемой температуры закалки. Температура закалки зависит от химического состава стекла и всегда выше температуры стеклования. Под температурой закалки понимают оптимальную температуру, выше которой при данном режиме охлаждения не наблюдается увеличения степени закалки.
Закаленное стекло
Закаленным стеклом называют листовое стекло, которому специальной термической обработкой придают повышенные механическую прочность и термическую устойчивость. Термическая обработка стекла заключается в нагревании его в электропечи до температуры закалки и в последующем быстром и равномерном охлаждении потоками воздуха в обдувочной решетке.
Закаленное стекло более упруго, чем отожженное. Если положить лист закаленного стекла на две опоры, то середину его можно нагружать так, что стрела прогиба будет в 4 - 5 раз больше, чем у обычного стекла.
При особо сильном ударе закаленное стекло, разрушаясь, рассыпается на множество мелких осколков (размером до 100 мм2) с тупыми ребрами и краями, благодаря чему опасность ранения ими сравнительно невелика. Такая особенность закаленного стекла в сочетании с высокой механической прочностью позволяет широко применять его наряду с триплексом для остекления автомобилей и самолетов.
Для панорамного остекления автомобилей выпускают гнутое закаленное стекло.
В процессе закалки на поверхность стекла может быть нанесена токопроводящая пленка, предотвращающая обледенение стекол автомобилей и самолетов.
Высококачественное листовое полированное стекло больших размеров и толщиной 10 - 20 мм, подвергнутое закалке, используют для изготовления входных наружных дверей, перегородок и т.д.
Промышленностью освоен выпуск стемалита – цветного закаленного стекла, покрытого с одной стороны керамической краской.
Закалке подвергают полированное и неполированное стекло. Закаленное стекло изготовляют толщиной 4,5; 5; 5,5; 6 мм. Остальные размеры в конфигурация зависят от назначения стекла.
Производство гнутого стекла
Технологическая схема производства гнутого стекла подобна схеме производства плоского. Дополнительной стадией процесса является моллирование стекла, при котором его изгибают по заданному профилю. Моллирование обычно используют для триплекса.
Процесс моллирования заключается в следующем. Два листа стекла, вырезанные по шаблону, складывают вместе. Между ними насыпают тонкий слой порошка талька, слюды или другого огнестойкого материала. Сложенные листы стекла укладывают на изогнутую ножевую раму из жаростойкого металла, смонтированную на специальной тележке и нагретую до температуры 150 - 200° С. В таком виде тележку вкатывают в форкамеру специальной двухкамерной печи для моллирования, где поддерживается температура 3200С. Температуру в форкамере поднимают до 5200 С со скоростью 10 град/мин и нагретые листы стекла перемещают в камеру моллирования. После 10 - 12-минутной выдержки стекла при требуемой температуре листы стекла моллируются, т.е. изгибаются и ложатся на штыри рамки. При этом стекла принимают профиль рамки.
На всех внутренних плоскостях печи смонтированы нагреватели, собранные в самостоятельно регулируемые зоны, что создает возможность получать большое тепловое напряжение в местах максимального прогиба листов стекла. Для этой же цели служат дополнительные нагреватели, которые устанавливают там, где требуется максимальный прогиб. После моллирования стекло на тележке перемещают обратно в форкамеру с температурой 520° С, где оно отжигается. Отожженные листы стекла вместе с формой переносят в отделение резки, где им придают требуемые размеры и конфигурацию. При резке и последующей обработке необходимо следить за тем, чтобы листы стекла не смещались по отношению друг к другу. В ином случае при склейке нельзя получить монолитное трехслойное стекло.
Дата добавления: 2015-09-10; просмотров: 384 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |