玻璃热浸技术

热浸处理工艺1.钢化玻璃为什么要热浸处理2.自爆的原因和碎片状态3.热浸的原理4.热浸的标准，以及各个标准之间的区别5.热浸、应力、碎片状态、硫化镍的关系应力斑自爆原因自爆是指玻璃在无直接外力作用下发生自动炸裂的现象。它和钢化加工过程中的自动爆裂与贮存、运输、使用过程中的自爆是二个完全不同的概念，在这种情况下破坏的均为有外力作用下的破坏，如机械应力、热应力等。这里，钢化玻璃自爆是指由玻璃本体中的硫化镍(NiS)相变引起的体积膨胀所导致，自爆率一般为2%左右。引起自爆的硫化镍直径在0.04—0.65mm之间，平均粒径为0.2mm,，硫化镍在玻璃中一般位于张应力区，大部分集中在板芯部位的高张应力区，钢化玻璃因硫化镍而引起的自爆会在局部产生放射性裂纹，如果玻璃破碎后仍留在框内，则在破碎的起点处可以比较容易找到一个“8”字形或“蝴蝶斑”图案的特征,从自爆后的玻璃碎片中会产生的“蝴蝶斑”，以倾斜45°的角度看，很容易在玻璃的板心看到一个较小的黑点置于“蝴蝶”中，正处于裂纹相交之间。钢化自爆碎片状态heatsoak原理通过热风循环加热的方式，均匀升高玻璃的温度，促使满足临界直径数值NiS提前发生相变，从而提前引爆有隐患的钢化玻璃。解决自爆的对策主要有:控制钢化应力，热浸处理(HST)等。其中对玻璃进行热浸处理是最有效的办法。热浸处理的有效性取决于均质炉的性能及均质工艺，必须重视炉内玻璃放置方式、热风流通的均匀性、均匀温度制度、炉内气流走向、以及对热浸炉运行参数进行标定。但是，经过热浸的玻璃也不是就完全根除了自爆。热浸后的玻璃自爆，主要的原因是热浸炉内的温差大，温差超过30度，那么就会出现这样的情况，因为在280下热浸NiS的相变速率是250下热浸的100倍。热浸标准的区别EN14179-1:2005：欧洲标准/建筑用的硅酸盐物理钢化玻璃热浸标准，第一部分：定义和描述DIN18516：德国工业标准/建筑外围护钢化玻璃的要求和测试PNAP106：香港标准/建筑部分，评审人员和注册结构工程师的执行条例，幕墙、窗和窗墙系统PNAP239：香港标准/建筑部分，评审人员和注册结构工程师的执行条例，窗和窗墙EN14179-1:2005是对钢化玻璃热浸处理进行规范，并明确提出温度控制范围、恒温时间、不同摆放形式的玻璃表面的测温方法和位置。通过对热电偶测温点定位，对炉子的热风循环系统要求严格。DIN18516规定了钢化玻璃热浸处理的各个阶段的温度范围和恒温阶段的时间长度。PNAP106规定了热浸过程恒温温度范围以及恒温时间。PNAP239规定了热浸过程恒温温度范围以及恒温时间。EN、DIN、PNAP标准均提到了钢化玻璃需要热浸处理，解决玻璃本体中存在的硫化镍可能造成的自爆。严格按照EN14179－1热浸后，每1万平方米玻璃，在１年之内再发生１例自爆的概率小于1%。同时，不同的标准也涉及不同的恒温时间和热浸成本。EN14179-1DIN18516PNAP106PNAP239加热方式循环热空气×××升温温度℃280，最高不能超过300℃280280280升温时间h××××恒温温度℃290±10290±10290±10260～290恒温时间h2821降温时间h××××出炉温度℃70度下打开炉门,环境温度环境温度环境温度环境温度热电偶和测温点21，位置有要求（后见）×要测，没定数量和位置×玻璃固定方式垂直≥15度角、水平，不限制自由度×××玻璃间距mm≥20mm×××热电偶位置＞25mm玻璃边缘玻璃装载率低高高高采用EN14179－1，需要记录的测试参数：T1，第一个玻璃表面测温点到达280℃时的时间；Tc1，时间内控温元件的温度；Tcmax，到达最高温度点Tcmax的时间；T2，最后一个玻璃表面测温点到达280℃时的时间；Tc，任意一个控温元件的温度；Tglass，任意时刻热电偶测到的玻璃表面温度；玻璃摆放间距、所用的分隔材料、形状；玻璃摆放形式。EN14179-121个热电偶离边距离大于25mmEN14179-121个热电偶离边距离大于25mmEN14179-121个热电偶离边距离大于25mm，8种摆放方式。DIN18516/PNAP106/PNAP239均没此项的规定。热浸、应力、碎片状态、硫化镍的关系热浸的作用是消除硫化镍造成的自爆现象。但是不是所有的硫化镍都会引起玻璃的自爆，位于压应力层的和直径达不到临界直径（Dc）的硫化镍，是不会造成玻璃自爆的。根据ASTM标准的要求，应力值（σu）＞69MPa，就属于钢化玻璃，但是如果按照BS标准，那么钢化玻璃的定义是需要满足50×50mm范围内40个颗粒的才是钢化玻璃，而GB规定幕墙用的钢化玻璃的应力值≥95MPa，根据计算，实际上这三种要求是有区别的，它们反映出来的颗粒度要求和硫化镍临界直径是有差别的。以8mm为例计算，Dc：自爆时，位于张应力层的NiS的临界直径。ASTMσu＝70MPa，则，颗粒度≈23个，Dc＝0.099mmBS颗粒度＝40个，则，σu≈82MPa，Dc＝0.078mmGBσu＝95MPa，则，颗粒度≈58个，Dc＝0.063mm从上面的计算可以看到，控制适当的表面应力，可以减少自爆。同时从Dc数值也可以看到热浸时，能够引爆的NiS的最小直径。谢谢！