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玻璃盖板技术培训制作人:沈思思日期:2017-8-4123456认识玻璃的制作工艺白片制作——工艺精髓加工玻璃的设计原则白片制作——辅料管控玻璃力学——微裂纹白片制作——良效提升目录综述•培训内容:本文为白片技术基础培训•培训对象:在职的白片段技术员及班组长以上人员,PE技术员及工程师•培训目的:1.受训者充分认识玻璃的特性2.受训者掌握自己工序的加工特点和加工精髓3.完善受训者的技术基础,能配合PE技术更好的改善产线良率及效率4.受训者理解工程技术的设计目的和要求,更明确的执行产品加工工艺5.理解良率和效率提升的基本原则,为提升良率、效率提供技术基础一、认识玻璃的制作工艺2017-8-1玻璃制作玻璃制作:摇转、浮法、溢流法3mm以下的产品为超薄玻璃,RLD公司主要使用浮法和溢流法玻璃,厚度在0.33~2.0mm浮法与溢流下拉法对比玻璃表层状态对比分类特点图示浮法产品两面完全不一样,分为空气层,和锡面层,中间为纯玻璃层,厚度例如:日本旭硝子,龙尾DT-HW,德国肖特,中国熊猫浮法后处理产品两面经过特殊工艺处理,使得空气层与锡面层一致,同时与玻璃层在强化离子交换速率一致。如龙尾DT系列,熊猫2228,肖特新款溢流法两面都是空气层,两面交换速率一致,但比玻璃层交换速率都高。例如:如康宁2320/5318/7321,中国彩虹,日本NEG玻璃层(glass)锡面层(Sn)3~7um空气层(Air)2~3um玻璃层(glass)空气层(Air)3~5um空气层(Air)3~5um玻璃层(glass)处理锡面层(Sn)——玻璃层处理空气层(Air)——玻璃层二、加工玻璃的设计原则2017-8-1首要原则——玻璃结构产品结构为首要原则,对于白片来说,结构方面包括产品长,宽,R角,2.5D弧,3D弧,孔的大小,位置,槽位大小,位置,平面度,厚度等。即产品的尺寸,在开料,CNC,抛光,强化决定;CNC定型结构,抛光影响厚度,棱边尺寸,强化决定变化量AABB0.55±0.057.55±0.0515.80±0.05R3.73W1HL1HW1L1GP1GP2PL11WRH1T1L2LRA172.6772.6772.67153.23153.2336.3326.6025.000.532.54W2W3HR136.338.64HP1HP2GL2GL1WRA12.54LRH12D3D热弯→抛光→强化→贴合测试方法来料尺寸代表符号简写3D尺寸简写长lengthL长1L1二次元长2L2二次元宽widthW宽1W1二次元宽2W2二次元宽3W3二次元孔holeH孔长HL二次元孔宽HW二次元孔长边距HL二次元孔宽边距HW二次元槽grooveG槽宽1GL1二次元槽宽2GL2二次元槽深GH二次元槽宽边距GP二次元弧角arcangleAA长拱高LRH高度计-3点宽拱高WRH高度计-3点R轮廓RAA二次元扫描或三次元测试平整度planenessP平整度PL激光平坦度测试仪厚度thinknessT平面厚度TP高度计或卡尺R弧厚度TR超声波厚度仪次要原则——玻璃的性能强化性能给定的数据设备CS/DOL/CT折射率、光弹系数应力测试仪落球钢球重量,高度,落点及次数,治具落球测试仪四轴上,下跨距,杆径轴弯曲测试仪ROR(环对环)环外径,内径,壁厚轴弯曲测试仪静压静压力,时间,静压点,治具规格轴弯曲测试仪平整度取点位置,计算方法或测试方法激光平坦度或塞规透过率550nm波长或850nm波长透过率测试仪铅笔硬度7/9HB铅笔,测试方法铅笔硬度测试仪①CS,DOL由产品表面状态,强化的硝酸钾电离的程度,温度,时间,抛光量所决定,CS表示的是表面切向的压力,DOL是表面法向上的离子交换深度,两者是产品性能的前提②落球,是测试产品表面受瞬间冲击所能耐受的程度,以能量为单位,落球过程中产品发生形变,表面应力转换成抵抗产品变形的力,同时产品内部结构是否损坏决定了产品落球的效果③四轴弯曲,ROR,静压,都是检验产品在瞬时静止状态下产品能承受最大力的情况,四轴弯曲时表示矩形框内的受力情况,ROR表示的产品环形受力情况,静压是点受力情况④透过率,是产品对330un至850nu波长光的透过的效果检测,通常是550nm波长的检测,此项检测与后段工序产品的IR及视窗透过率息息相关,影响的主要因素是表面外观状态(发蒙,发雾,发白),产品通透性⑤铅笔硬度,是产品表面层抗划伤,刮伤能力的评判,同时检测产品表面的连续性,主要影响为产品化学强化,清洗腐蚀,物理抛光表面效果预热强化350℃380℃(康宁5代)工序温度室温160℃90min(以0.65mm为例)康宁5代强化控制参数图——第一次强化预热强化不滴盐直接出炉.急速冷却至室温380℃380℃(康宁5代)工序时间300℃30min(以0.65mm为例)——第二次强化第三原则——外观品质•外观分为两种类型,一种是产品缺损类(如崩边,划伤,裂片,凹陷等产品缺陷)一种是产品附加类(如大小边,凸点,凹点,白点,发蒙,水印等产品不良)①缺损类不良,直接报废,基本没有返修的可能性,物理(切削,抛光,平磨,擦拭)加工和化学(清洗,强化,浸泡)加工都会造成②附加类不良,一般产品可返修,可以收集分类,按照能返修的加工条件区分;造成附加类不良的主要因素为其他物质对产品表面的粘附,加工余量,不良离子交换导致三、玻璃力学——微裂纹2017-8-4玻璃材料——微裂纹来源在1920年格里菲斯提出玻璃材料脆性断裂理论,该理论指出,产品内部存在微裂纹,在现代采用电子扫描显微镜观察玻璃表面,发现玻璃面上,1mm2平均存在300个微裂纹,裂纹深度为4~8nm,导致玻璃实际强度为理论强度的1/10~1/15为玻璃的杨氏模量为新形成裂纹的表面能为断裂应力,推出那么有为:裂口,相应表面断裂能玻璃裂纹产生两个新的裂纹处弹性应变能:Ercr2,0)cr4(r4cff2222ssssEdcEcdcE2cσσ微裂纹——8个结论1.断裂:对玻璃材料的外来力超过临界断裂应力σf时,微裂纹自动传播,从而导致断裂2.裂纹扩展:微裂纹扩展越大,临界断裂应力下降,裂纹继续扩大所需的外界负荷就越低3.裂纹形状:裂纹的形状与张应力的作用方向不同,玻璃强度的计算公式也不同4.杂质,缺陷,微不均匀性,引起玻璃表面应力集中,从而导致微裂纹的产生5.对玻璃的外加负荷越小,裂纹的增加速度越慢6.负荷:外力作用一定的时间,裂纹尖端处的应力越来越大,超过σf时,裂纹迅速分裂,使得玻璃碎裂7.裂纹:初生裂纹缓慢增加,形成断裂表面的镜面部分;随着初生裂纹的增长,次生裂纹同时产生和增长,在其相互相遇时,就形成以镜面为中心的辐射状8.碎裂条纹:a.如果裂纹源在断裂表面——产生半圆形的镜面b.如果裂纹源从内部发生——产生圆形的镜面c.裂纹几段存在应力集中——是驱使裂纹扩展的动力断裂——影响因素断裂纹如何产生,上面已经说明,那如何掌握和控制断裂纹的大小和传播速度就十分关键影响断裂的因素:化学键强度,表面微裂纹,微不均匀性,结构缺陷,外界条件冲击(如温度),活性介质,疲劳等玻璃的强度:落球,四轴弯曲,ROR,静压,铅笔硬度与产品的外观是息息相关的,而其中重点是微裂纹的扩展(沙边,崩边,细划伤,裂),下面就介绍如何减少产品表面缺陷。微裂纹减少、消除玻璃表面缺陷形成表面压应力——淬冷(物理钢化)、表面离子交换(化学增强),RLD公司使用的化学强化,产品表面离子交换,如下图所示消除、钝化微裂纹——如表面火焰抛光,HF酸蚀刻微相——微不均匀结构——分相或形成离子群聚——易形成裂纹——相结合力比较薄弱——微相之间热膨胀系数差异越大——冷却微裂纹的数目越多——强度下降微观微相的结构集中——宏观表现的就是裂纹2fck活性介质——水、酸、碱水渗入裂纹像楔子一样,使裂纹扩张,且与玻璃起化学作用破坏结构(如Si——O),因此水引起玻璃强度下降最大,玻璃在醇中的强度比在水中高40%(因此,落球,四轴等性能测试,产品表面不能有水,需烤干,强化车间湿度管控十分关键;酒精可以用于擦拭玻璃等)酸碱——PH=1~11.3范围,强度σf与PH无关,玻璃强度在酸中小(因此洗剂不用酸),在碱中大(与水的多少有关),干燥空气、非极性介质(如煤油等)、憎水性有机硅——对玻璃强度影响小,因此测量玻璃的强度最好再真空或液氮中进行,以免受活性介质影响SO2——玻璃在二氧化硫气体中退火,表面形成Na2SO4白霜,冲洗后可减少玻璃表面碱金属氧化物含量,增加玻璃花絮稳定性,提高玻璃强度OHHOH2温度、残余应力、疲劳温度——-273℃~200℃,强度碎温度上升而下降,从200℃开始随温度的升高,强度上升分析——裂纹端部分随温度升高,热运动增加,导致化学键的断裂,增加玻璃破裂几率,200℃左右为强度最低点,高于200℃逐渐增加,因微裂纹裂口钝化,缓和了应力集中(因此化学强化在200℃后快速升温,200℃前缓慢升温)残余应力——产品淬火过快,就易形成残余应力(表面物理钢化),其分布不均导致玻璃强度严重下降,残余应力增加1.5~2倍,抗弯下降9~12%疲劳——常温状态下,随时间及速度变化而变,加荷速度越大,时间越长,其破坏强度越小,短时间内不会破会,久了就会破坏。长时间,多次负荷,在弹性温度范围内,多次温度冲击,导致强度破坏。在有水的介质中,因玻璃结构遭到破坏,裂纹延伸,强度下降。在液氮或更低的真空环境中不会出现疲劳现象(产品打包不能放置过久,需快速真空包装,并放干燥剂)。疲劳与裂纹的大小无关总结凡是降低玻璃机械强度的因素,都会降低玻璃的热稳定性,反之提高。即玻璃的机械强度与热稳定性息息相关。四、白片制作——工艺精髓2017-8-5加工过程——受力产品在加工过程中,就是一个受力的过程,开料——刀轮压力,滑动切割力,CNC真空吸附力,切削力,强化离子交换表面应力,抛光表面压力,游星轮带动,截面受力,清洗物理空化作用,声波压力。这些力时在整个工艺过程中进行管控;而其他的力不受管控,如碰撞,运输起伏,插架摩擦,架子夹压,治具支撑,挤压这些都是影响产品性能的关键因素。如何管控这些因素?工序管控关键开料刀轮角度——玻璃厚度——压力及速度CNC磨头砂号——底座平整度——切削液浓度斜抛底座挡板——玻璃摆放——侧面压力平磨游星轮——修盘——压力及转速2.5D抛光地毯——底座——平整度——R角强化温度——湿度——强化架调节——运输清洗超声波强度——温度——时间——纯水后研磨修盘——游星轮——时间——压力性能——落球落球,产品表面受瞬时冲击(Ft=mv),mgh=1/2mv2,看到这个公式,物理上就好理解。钢球自由跌落,接触产品的瞬间,产品受法向冲击力,这时产品表面的应力层抵抗产品落球出现的冲击(产品是个连续体,强化层和应力层也是个连续体),产品发生形变,到极限产品抵消冲击力,回弹,钢球被弹起。这时落球能承受的力,按计算,DOL不发生断层,CS越大,DOL越小,抗冲击越强。但实际产品制作出来,效果参差不齐,这是因为产品边缘或内部出现结构断裂或分子间作用力失去导致。那产品棱边受局部压力,表面受不均衡压力都会导致落球NG。例如CNC时出现边缘暗裂,运输时撞击暗裂,超声波对产品内部作用不均,形成断层。另一种及时强化前后产品预热,退火冷热冲击造成内部拉裂,这种是产品受瞬时热冲击或冷却冲击,产品在热胀冷缩原理下,分子间范德华力遭到破坏,出现力不均匀现象。性能——4PB四轴弯曲,这是个静压力,产品与落球类似,产品边缘的暗裂和表面的应力层是四轴弯曲的最大影响因素,一般产品表面应力层都是均匀且连续的,但在边缘加工位置,产品实际是非均匀体,若是崩边不超过0.1,影响不超过10%,若是存在暗裂,四轴弯曲的区域会被力在法向上直接撕裂应力层,从而造成产品断裂。因此铝硅料出现片状的碎片,就得注意产品截面是否受冲击开料、CNC——崩沙边产品表面,强化前,产品在表面无应力,材质均匀,是个平衡体,一般产品翘曲0.1(6寸),产品均匀受力,就不易出现不良,①崩边,沙边——
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