Automatyczny wybuch szkła hartowanego bez bezpośredniej mechanicznej siły zewnętrznej nazywany jest samowybuchem szkła hartowanego. Zgodnie z doświadczeniem branżowym, szybkość samozapłonu zwykłego szkła hartowanego wynosi około 1 ~ 3 ‰. Samozapłon jest jedną z nieodłącznych cech szkła hartowanego.
Istnieje wiele powodów samoeksplozji w wyniku ekspansji, które można krótko podsumować w następujący sposób:
①Wpływ wad jakości szkła
A. W szkle znajdują się kamienie, zanieczyszczenia i bąbelki: Zanieczyszczenia w szkle są słabymi punktami szkła hartowanego i są również miejscami, w których skupiają się naprężenia. Zwłaszcza jeśli kamień znajduje się w obszarze naprężeń rozciągających szkła hartowanego, jest to ważny czynnik prowadzący do eksplozji.
Kamienie występują w szkle i mają inny współczynnik rozszerzalności niż ciało szkliste. Po hartowaniu szkła stężenie naprężeń w obszarze pęknięcia wokół kamienia wzrasta wykładniczo. Kiedy współczynnik rozszerzalności kamienia jest mniejszy niż szkła, naprężenia styczne wokół kamienia są rozciągane. Łatwo może dojść do propagacji pęknięć towarzyszących kamieniom.
B. Szkło zawiera kryształy siarczku niklu
Wtrącenia siarczku niklu występują na ogół w postaci małych skrystalizowanych kulek o średnicy 0.1-2 mm. Wygląd jest metaliczny, a te wtrącenia to NI3S2, NI7S6 i NI-XS, gdzie X=0-0.07. Jedynie faza NI1-XS jest główną przyczyną spontanicznej eksplozji szkła hartowanego.
Wiadomo, że teoretyczny NIS wynosi 379. W C zachodzi proces przejścia fazowego od heksagonalnego układu kryształów a-NIS w stanie wysokiej temperatury do trygonalnego układu kryształów B-NI w stanie niskiej temperatury, któremu towarzyszy wzrost wolumenu o 2,38%. Struktura ta jest zachowywana w temperaturze pokojowej. Jeżeli w przyszłości szkło będzie podgrzewane, przejście w stan aB może nastąpić szybko. Jeśli te zanieczyszczenia znajdą się wewnątrz szkła hartowanego poddanego naprężeniom rozciągającym, zwiększenie objętości spowoduje samoistną eksplozję. Jeśli a-NIS istnieje w temperaturze pokojowej, w ciągu kilku lat lub miesięcy będzie powoli przekształcał się w stan B. Powolny wzrost objętości podczas tej przemiany fazowej niekoniecznie musi powodować wewnętrzne pęknięcie.
C. Na powierzchni szkła występują zadrapania, pęknięcia, głębokie pęknięcia i inne defekty powstałe w wyniku niewłaściwej obróbki lub obsługi, które mogą łatwo spowodować koncentrację naprężeń lub spowodować samoczynną eksplozję szkła hartowanego.
② Nierównomierny rozkład naprężeń i przesunięcie w szkle hartowanym
Kiedy szkło jest podgrzewane lub chłodzone, gradient temperatury generowany wzdłuż grubości szkła jest nierówny i asymetryczny. To sprawia, że produkty hartowane mają tendencję do samoeksplozji, a niektóre po schłodzeniu powodują „wybuch wiatru”. Jeśli strefa naprężenia rozciągającego zostanie przesunięta w określoną stronę produktu lub w stronę powierzchni, szkło hartowane ulegnie samoczynnej eksplozji.
③Wpływ stopnia odpuszczania.
Eksperymenty wykazały, że gdy stopień odpuszczania zostanie zwiększony do poziomu 1/cm, liczba samozniszczeń sięga 20-25%. Można zauważyć, że im większe naprężenie, tym wyższy stopień odpuszczenia i tym większa ilość samowybuchu.
Rozwiązanie samowybuchowe ze szkła hartowanego
1. Zmniejsz wartość naprężenia szkła hartowanego
Rozkład naprężeń w szkle hartowanym jest taki, że dwie powierzchnie szkła hartowanego są poddawane naprężeniom ściskającym, warstwa rdzeniowa jest poddawana naprężeniom rozciągającym, a rozkład naprężeń na grubości szkła jest podobny do paraboli. Środek grubości szkła to wierzchołek paraboli, czyli miejsce, w którym naprężenie rozciągające jest największe; dwie strony w pobliżu dwóch powierzchni szkła podlegają naprężeniom ściskającym; powierzchnia zerowego naprężenia znajduje się w przybliżeniu na 1/3 grubości. Analizując fizyczny proces hartowania i szybkiego chłodzenia, można zauważyć, że napięcie powierzchniowe szkła hartowanego i maksymalne wewnętrzne naprężenie rozciągające mają przybliżoną liczbową zależność proporcjonalną, to znaczy naprężenie rozciągające wynosi 1/2 do 1/3 naprężenie ściskające. Krajowi producenci zazwyczaj stosują napięcie powierzchniowe szkła hartowanego jako napięcie powierzchniowe. Napięcie ustala się na poziomie około 100 MPa, ale w rzeczywistości sytuacja może być wyższa. Naprężenie rozciągające samego szkła hartowanego wynosi około 32 MPa ~ 46 MPa, a wytrzymałość szkła na rozciąganie wynosi 59 MPa ~ 62 MPa. Dopóki napięcie powstałe w wyniku ekspansji siarczku niklu wynosi 30 MPa, wystarczy, aby spowodować samowybuch. Jeśli naprężenie powierzchniowe zostanie zmniejszone, naprężenia rozciągające właściwe dla szkła hartowanego[1] zostaną odpowiednio zmniejszone, pomagając w ten sposób ograniczyć ryzyko samowybuchu.
Amerykańska norma ASTMC1048 określa, że zakres naprężeń powierzchniowych szkła hartowanego jest większy niż 69 MPa; szkło półhartowane (wzmocnione termicznie) ma 24 MPa ~ 52 MPa. Norma dotycząca szkła ścian osłonowych BG17841 określa, że zakres naprężeń szkła półhartowanego wynosi 24<δ≤69mpa. my="" country's="" march="" 1="" this="" year="" the="" implemented="" new="" national="" standard="" gb15763.2-2005="" "safety="" glass="" for="" construction="" part="" 2:="" tempered="" glass"="" requires="" that="" its="" surface="" stress="" should="" not="" be="" less="" than="" 90mpa.="" this="" is="" 5mpa="" lower="" than="" the="" 95mpa="" specified="" in="" the="" old="" standard,="" which="" is="" beneficial="" to="" reducing="">
2. Spraw, aby naprężenie szkła było równomierne
Nierównomierne naprężenia szkła hartowanego znacznie zwiększają szybkość samozapłonu, która osiągnęła poziom, którego nie można zignorować. Samozapłon spowodowany nierównomiernym naprężeniem jest czasami bardzo skoncentrowany. W szczególności tempo samowybuchu określonej partii zakrzywionego szkła hartowanego może osiągnąć szokujący stopień dotkliwości, a samowybuch może następować w sposób ciągły. Głównymi przyczynami są miejscowe nierównomierne naprężenia i odchylenie warstwy rozciąganej w kierunku grubości. Pewny wpływ ma także jakość samej oryginalnej tafli szkła. Nierównomierne naprężenia znacznie zmniejszą wytrzymałość szkła, co jest równoznaczne ze zwiększeniem do pewnego stopnia wewnętrznych naprężeń rozciągających, zwiększając w ten sposób szybkość samowybuchu. Jeśli naprężenia w szkle hartowanym zostaną równomiernie rozłożone, ryzyko samowybuchu może zostać skutecznie zmniejszone.
3. Obróbka na gorąco (HST)
Wyjaśnienie nagrzewania. Obróbka namaczania na gorąco nazywana jest również obróbką homogenizacyjną, powszechnie znaną jako „detonacja”. Obróbka zanurzeniowa polega na podgrzaniu szkła hartowanego do 290 stopni ± 10 stopni i utrzymaniu go w cieple przez pewien okres czasu, co powoduje, że siarczek niklu szybko kończy przemianę fazową kryształu w szkle hartowanym, powodując, że szkło hartowane jest może eksplodować po użyciu i zostać sztucznie rozbity w fabryce. Piec wygrzewający, redukujący w ten sposób samowybuch szkła hartowanego używanego po instalacji. W tej metodzie jako czynnik grzewczy wykorzystuje się zazwyczaj gorące powietrze. Za granicą nazywa się to „HeatSoakTest”, w skrócie HST, co dosłownie tłumaczy się jako obróbka wygrzewaniem.
Trudności w pochłanianiu ciepła. W zasadzie obróbka cieplna nie jest ani skomplikowana, ani trudna. Ale w rzeczywistości bardzo trudno jest osiągnąć ten wskaźnik procesu. Badania pokazują, że istnieje wiele specyficznych wzorów chemicznych siarczku niklu w szkle, takich jak Ni7S6, NiS, NiS1.01 itp. Nie tylko zmieniają się proporcje poszczególnych składników, ale mogą być one również domieszkowane innymi pierwiastkami. Szybkość jego zmiany fazowej jest silnie zależna od temperatury. Badania pokazują, że szybkość zmiany fazy przy 280 stopniach jest 100 razy większa niż przy 250 stopniach, dlatego należy upewnić się, że każdy kawałek szkła w piecu podlega temu samemu reżimowi temperaturowemu. W przeciwnym razie z jednej strony szkło o niskiej temperaturze nie może ulec całkowitej przemianie fazowej ze względu na niewystarczający czas utrzymywania ciepła, co osłabia efekt nasiąkania cieplnego. Z drugiej strony, gdy temperatura szkła jest zbyt wysoka, może to nawet spowodować przemianę fazową siarczku niklu w odwrotną fazę, powodując większe ukryte zagrożenia. Obie sytuacje mogą sprawić, że nasiąkanie ciepłem będzie nieskuteczne lub nawet przyniesie efekt przeciwny do zamierzonego. Równomierność temperatury podczas pracy pieca do wygrzewania jest niezwykle istotna. Trzy lata temu różnica temperatur w piecu podczas izolacji wygrzewania w większości domowych pieców wygrzewania sięgała nawet 60 stopni. Nierzadko zdarza się, że w importowanych piecach różnice temperatur wynoszą około 30 stopni. Dlatego też, mimo że część szkła hartowanego została zanurzona w wysokiej temperaturze, stopień samozapłonu pozostaje wysoki.
Nowe standardy będą skuteczniejsze. W rzeczywistości proces zanurzania na gorąco i sprzęt są stale udoskonalane. Niemiecka norma DIN18516 w wydaniu z 1990 r. określiła czas przetrzymywania na 8 godzin, podczas gdy norma prEN14179-1:2001(E) skracała ten czas do 2 godzin. Efekt procesu zanurzania na gorąco według nowej normy jest bardzo znaczący i istnieją wyraźne statystyczne wskaźniki techniczne: po zanurzeniu na gorąco można zredukować do jednego przypadku samowybuchu na 400 ton szkła. Z drugiej strony piece zanurzeniowe stale udoskonalają swoją konstrukcję i konstrukcję, a także znacznie poprawiła się równomierność ogrzewania, co w zasadzie może spełnić wymagania procesu zanurzania na gorąco. Na przykład wskaźnik samozapłonu szkła poddanego obróbce cieplnej CSG Group osiągnął wskaźniki techniczne nowych norm europejskich i wypadł wyjątkowo zadowalająco w przypadku projektu dotyczącego nowego lotniska w Guangzhou o powierzchni 120000-m2 .
Chociaż obróbka cieplna nie może zagwarantować, że samowybuch nigdy nie nastąpi, zmniejsza to ryzyko samowybuchu i naprawdę rozwiązuje problem samowybuchu, który nęka wszystkie strony projektu. Dlatego wygrzewanie jest najskuteczniejszą, jednomyślnie uznaną na świecie metodą całkowitego rozwiązania problemu samowybuchu.
