Kính cường lực

Kính cường lực (Tempered glass/Reinforced glass) thuộc loại kính an toàn . Kính cường lực thực chất là một loại kính dự ứng lực, để nâng cao độ bền của kính, người ta thường sử dụng các phương pháp hóa học hoặc vật lý để tạo thành ứng suất nén trên bề mặt kính, áp lực gió, nhiệt lạnh, va đập, v.v. Chú ý để phân biệt với FRP.

Đặc trưng

Sự an toàn

Khi kính bị ngoại lực làm hỏng, các mảnh vỡ sẽ tạo thành các hạt nhỏ có góc tù tương tự như tổ ong, không dễ gây hại nghiêm trọng cho cơ thể con người.

Cường độ cao

Độ bền va đập của kính cường lực có cùng độ dày gấp 3 đến 5 lần so với kính thông thường và độ bền uốn gấp 3 đến 5 lần so với kính thông thường.

Ổn định nhiệt

Kính cường lực có tính ổn định nhiệt tốt, có thể chịu được chênh lệch nhiệt độ gấp ba lần so với kính thông thường và có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ 300°C.

Lợi thế

Đầu tiên là độ bền cao hơn nhiều lần so với kính thông thường và có khả năng chống uốn cong.

Thứ hai là sự an toàn khi sử dụng. Khả năng chịu tải tăng lên giúp cải thiện độ mỏng manh. Ngay cả khi kính cường lực bị vỡ, nó sẽ xuất hiện dưới dạng các mảnh nhỏ không có góc nhọn, giúp giảm đáng kể tác hại đối với cơ thể con người. So với kính thông thường, kính cường lực có khả năng chịu nhiệt và làm lạnh nhanh cao gấp 3-5 lần, nhìn chung có thể chịu được sự thay đổi nhiệt độ trên 250 độ, có tác dụng ngăn ngừa nứt nhiệt rõ rệt. Nó là một loại kính an toàn. Để đảm bảo an toàn vật liệu đủ tiêu chuẩn cho các tòa nhà cao tầng.

Sự thiếu sót

Nhược điểm của kính cường lực:

1. Kính cường lực không thể cắt và xử lý được nữa, kính chỉ có thể được xử lý thành hình dạng cần thiết trước khi tôi, sau đó tôi.

2. Mặc dù kính cường lực cứng hơn kính thông thường nhưng kính cường lực có khả năng tự nổ (tự vỡ), trong khi kính thông thường không có khả năng tự nổ.

3. Bề mặt của kính cường lực sẽ có độ không đồng đều ( đốm gió ) và độ dày sẽ bị mỏng đi một chút. Nguyên nhân của việc làm mỏng là do thủy tinh được nấu chảy và làm mềm sau khi được làm lạnh nhanh bằng gió mạnh, do đó khe hở tinh thể bên trong kính nhỏ lại, áp suất tăng nên kính sau khi ủ mỏng hơn trước khi ủ.

Nói chung, kính 4 ~ 6 mm trở nên mỏng hơn 0,2 ~ 0,8 mm sau khi ủ và kính 8 ~ 20 mm trở nên mỏng hơn 0,9 ~ 1,8 mm sau khi ủ. Mức độ cụ thể phụ thuộc vào thiết bị, đó là lý do tại sao không thể sử dụng kính cường lực làm gương.

4. Kính phẳng được sử dụng trong các tòa nhà sau khi đi qua lò tôi ( tôi luyện vật lý ) nói chung sẽ bị biến dạng, và mức độ biến dạng được xác định bởi thiết bị và nhân viên kỹ thuật. Ở một mức độ nhất định, nó ảnh hưởng đến hiệu quả trang trí (ngoại trừ các nhu cầu đặc biệt).

Chế tạo

Kính cường lực thu được bằng cách cắt kính ủ thông thường thành kích thước yêu cầu trước, sau đó nung nóng đến khoảng 700 độ gần với điểm hóa mềm, sau đó làm nguội nhanh và đồng đều (thường kính 5-6MM được nung ở 700 độ trong khoảng 240 giây , Làm nguội trong khoảng 150 giây. Kính 8-10MM được nung ở nhiệt độ cao 700 độ trong khoảng 500 giây và làm nguội trong khoảng 300 giây.

Nói tóm lại, theo độ dày của kính, thời gian làm nóng và làm mát là cũng khác nhau). Sau khi ủ, ứng suất nén đồng nhất được hình thành trên bề mặt kính, trong khi ứng suất kéo được hình thành bên trong, giúp cải thiện độ bền uốn và va đập của kính, và độ bền của nó gấp khoảng bốn lần so với kính ủ thông thường . Kính cường lực đã được tôi luyện không còn có thể bị cắt, mài hoặc hư hỏng, nếu không nó sẽ bị “vỡ thành từng mảnh” do sự cân bằng ứng suất nén đồng nhất bị phá hủy.

Phân loại

Theo hình dạng

1. Kính cường lực được chia thành kính cường lực phẳng và kính cường lực cong theo hình dạng của nó.

Thông thường, có mười hai độ dày của kính cường lực phẳng, bao gồm 11, 12, 15 và 19 mm, và tám loại độ dày của kính cường lực cong, bao gồm 11, 15 và 19 mm. Độ dày cụ thể sau khi xử lý phụ thuộc vào thiết bị và công nghệ của từng nhà sản xuất. Nhưng kính cường lực bề mặt cong (tức là kính cường lực cong) có giới hạn vòng cung tối đa cho mỗi độ dày. Điều đó có nghĩa là, RR là bán kính.

2. Kính cường lực được chia thành kính cường lực phẳng và kính cường lực cong theo hình dáng bên ngoài.

3. Theo độ phẳng, kính cường lực được chia thành: sản phẩm cao cấp và sản phẩm đủ tiêu chuẩn. Kính cường lực chất lượng cao được sử dụng cho kính chắn gió ô tô , các sản phẩm chất lượng cao được sử dụng để trang trí kiến ​​​​trúc.

Theo quy trình

Kính cường lực vật lý hay còn gọi là kính cường lực tôi. Đó là quá trình nung nóng kính phẳng thông thường trong lò sưởi đến gần nhiệt độ làm mềm của kính (600 ° C), loại bỏ ứng suất bên trong thông qua biến dạng của chính nó, sau đó di chuyển kính ra khỏi lò sưởi và thổi cao. Áp suất không khí lạnh vào kính bằng vòi phun nhiều đầu.

Kính cường lực có thể thu được bằng cách làm lạnh nhanh và đều đến nhiệt độ phòng. Loại kính này ở trạng thái ứng suất của sức căng bên trong và lực nén bên ngoài, một khi xảy ra hư hỏng cục bộ, ứng suất sẽ được giải phóng và kính sẽ bị vỡ thành vô số mảnh nhỏ, những mảnh nhỏ này không có cạnh và góc sắc nhọn và là không dễ làm người ta tổn thương.

Kính cường lực hóa học là cải thiện độ bền của kính bằng cách thay đổi thành phần hóa học của bề mặt kính, và thường được tôi luyện bằng phương pháp trao đổi ion. Phương pháp này là nhúng thủy tinh silicat có chứa các ion kim loại kiềm vào muối liti (Li+) nóng chảy, để các ion Na+ hoặc K+ trên bề mặt kính được trao đổi với các ion Li+ và lớp trao đổi ion Li+ được hình thành trên bề mặt kính. bề mặt.Hệ số giãn nở nhỏ hơn ion Na+ và K+ nên lớp ngoài co lại ít hơn và lớp trong co lại nhiều hơn trong quá trình làm nguội.Khi làm nguội đến nhiệt độ phòng, kính cũng ở trạng thái căng trong và nén ngoài .Tương tự như kính cường lực vật lý.

Theo mức độ ủ

Kính cường lực: Độ tôi luyện=2~4N/cm, ứng suất bề mặt kính cường lực của vách kính cường lực α≥95Mpa;

Kính bán cường lực : Độ tôi luyện = 2N/cm, ứng suất bề mặt của kính bán cường lực vách kính 24Mpa≤α≤69Mpa;

Kính cường lực siêu bền: Độ tôi>4N/cm.

Các ứng dụng

Kính cường lực phẳng và cong là kính an toàn. Được sử dụng rộng rãi trong cửa ra vào và cửa sổ tòa nhà cao tầng, tường rèm bằng kính, kính ngăn trong nhà , trần chiếu sáng, lối đi thang máy tham quan , đồ nội thất, lan can bằng kính, v.v. Thông thường kính cường lực có thể ứng dụng trong các ngành sau:

  • Xây dựng, ván khuôn xây dựng, ngành trang trí (ví dụ: cửa ra vào và cửa sổ, tường rèm, trang trí nội thất, v.v.)
  • Ngành sản xuất đồ nội thất (bàn trà kính, đồ nội thất phù hợp, v.v.)
  • Ngành sản xuất thiết bị gia dụng (TV, lò nướng, điều hòa, tủ lạnh,…)
  • Ngành điện tử và nhạc cụ (điện thoại di động, MP3, MP4, đồng hồ và các sản phẩm kỹ thuật số khác)
  • Ngành sản xuất ô tô (kính chắn gió ô tô, v.v.)
  • Ngành sản phẩm hàng ngày (thớt thủy tinh, v.v.)
  • Công nghiệp đặc biệt (kính quân sự)

Sau khi kính cường lực bị vỡ, các mảnh vỡ sẽ được vỡ thành các hạt nhỏ đồng nhất và không có góc sắc như dao cắt kính thông thường , vì vậy nó được gọi là kính an toàn và được sử dụng rộng rãi trong ô tô, trang trí nội thất và cửa sổ mở ra ngoài. bên ngoài trên các tầng cao.

Chất lượng

Kính cường lực thu được bằng cách cắt kính ủ thông thường thành kích thước yêu cầu, sau đó nung nóng đến nhiệt độ gần điểm hóa mềm, sau đó làm nguội nhanh và đều. Sau khi ủ, trên bề mặt kính hình thành ứng suất nén đồng đều, trong khi ứng suất kéo hình thành bên trong, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của kính, độ bền kéo gấp 3 lần so với loại sau, khả năng chống va đập cũng nhiều hơn hơn 5 lần so với cái sau.

Cũng chính vì đặc điểm này mà tính năng ứng suất trở thành một dấu hiệu quan trọng để phân biệt kính cường lực thật và giả, đó là kính cường lực có thể nhìn thấy các sọc màu trên mép kính xuyên qua bản phân cực và có thể nhìn thấy các sọc đen trắng trên bề mặt kính. Xen kẽ các vết. Kính phân cực có thể được tìm thấy trong ống kính máy ảnh hoặc kính, chú ý đến việc điều chỉnh nguồn sáng khi quan sát để dễ quan sát hơn.

Có một dấu chứng nhận 3C trên mỗi miếng kính cường lực.

Lỗi nổ

Kính cường lực tự động nổ mà không có ngoại lực cơ học trực tiếp được gọi là kính cường lực tự nổ, theo kinh nghiệm trong ngành, tỷ lệ tự nổ của kính cường lực thông thường là khoảng 1 ~ 3‰. Tự nổ là một trong những đặc tính vốn có của kính cường lực.

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng tự nổ do giãn nở, có thể tóm tắt ngắn gọn như sau:

Ảnh hưởng của khuyết tật chất lượng thủy tinh

A. Có đá, tạp chất và bong bóng trong kính: tạp chất trong kính là điểm yếu cửa kính cường lực và là điểm tập trung ứng suất. Đặc biệt nếu đá nằm trong vùng ứng suất kéo của kính cường lực là tác nhân quan trọng dẫn đến nổ.

Đá tồn tại trong thủy tinh và có hệ số giãn nở khác với thủy tinh thể . Nồng độ ứng suất trong khu vực vết nứt xung quanh đá tăng theo cấp số nhân sau khi tôi luyện thủy tinh. Khi hệ số giãn nở của đá nhỏ hơn của thủy tinh, ứng suất tiếp tuyến xung quanh viên đá đang căng thẳng. Sự phát triển của vết nứt đi kèm với bê tông có thể dễ dàng xảy ra.

Kính chứa tinh thể niken sunfua

Các tạp chất niken sunfua thường tồn tại dưới dạng các quả cầu tinh thể nhỏ có đường kính 0,1-2 mm. Bề ngoài là kim loại và các tạp chất này là Ni3S2, Ni7S6 và Ni-XS, trong đó X=0-0,07. Chỉ có pha Ni1-XS là nguyên nhân chính khiến kính cường lực tự vỡ.

NIS lý thuyết được biết đến ở mức 379. Có một quá trình chuyển pha tại C, từ hệ lục phương α-NiS ở trạng thái nhiệt độ cao sang hệ lượng giác β-NiS ở trạng thái nhiệt độ thấp, kèm theo sự giãn nở thể tích là 2,38%. Cấu trúc này được bảo quản ở nhiệt độ phòng.

Nếu thủy tinh được nung nóng trong tương lai, quá trình chuyển đổi trạng thái α-β có thể diễn ra nhanh chóng. Nếu các tạp chất này ở bên trong kính cường lực dưới ứng suất kéo, sự giãn nở thể tích sẽ gây ra hiện tượng vỡ tự phát.

Nếu a-NIS tồn tại ở nhiệt độ phòng, nó sẽ từ từ chuyển sang trạng thái sau vài năm và vài tháng, và sự tăng chậm về thể tích trong quá trình chuyển pha này có thể không nhất thiết gây ra vỡ bên trong.

Các khuyết tật như trầy xước, nứt và nứt sâu trên bề mặt kính do quá trình xử lý hoặc vận hành không đúng cách dễ gây ra hiện tượng tập trung ứng suất hoặc tự nổ của kính cường lực.

Phân bố ứng suất trong kính cường lực không đều và lệch nhau

Khi thủy tinh được làm nóng hoặc làm mát, độ dốc nhiệt độ dọc theo hướng độ dày của kính không đồng đều và không đối xứng. Các sản phẩm được tôi luyện có xu hướng tự nổ, và một số sẽ tạo ra “tiếng nổ gió” khi chúng được làm lạnh. Nếu vùng ứng suất kéo bị dịch chuyển sang một bên của sản phẩm hoặc lên bề mặt thì kính cường lực sẽ tự nổ.

Ảnh hưởng của độ tôi luyện, thí nghiệm chứng minh rằng khi độ tôi luyện tăng lên 1 lớp/cm, số lượng tự nổ đạt 20% ~ 25%. Có thể thấy rằng căng thẳng càng lớn, mức độ tôi luyện càng cao và lượng tự bùng nổ càng lớn.

Giải pháp tự hủy

Sự phân bố ứng suất trong kính cường lực là hai bề mặt của kính cường lực chịu ứng suất nén, lớp lõi chịu ứng suất kéo và sự phân bố ứng suất trên độ dày của kính tương tự như hình parabol. Tâm của độ dày kính là đỉnh của parabol, là nơi ứng suất kéo lớn nhất; hai mặt sát hai bề mặt của kính là ứng suất nén; bề mặt ứng suất bằng không nằm ở khoảng 1/3 chiều dày của kính độ dày.

Bằng cách phân tích quá trình tôi luyện và làm nguội vật lý, có thể biết rằng sức căng bề mặt của kính cường lực và ứng suất kéo bên trong tối đa có mối quan hệ tỷ lệ thuận về giá trị, nghĩa là ứng suất kéo là 1/2 đến 1/3 của ứng suất nén. Các nhà sản xuất trong nước thường đặt sức căng bề mặt của kính cường lực vào khoảng 100MPa, nhưng tình hình thực tế có thể cao hơn.

Bản thân ứng suất kéo của kính cường lực là khoảng 32MPa-46MPa, cường độ kéo của kính là 59MPa-62MPa, chỉ cần lực căng do niken sunfua giãn nở tạo ra là 30MPa là đủ để gây ra hiện tượng tự nổ . Nếu giảm ứng suất bề mặt, ứng suất kéo của bản thân kính cường lực sẽ giảm tương ứng, do đó giúp giảm hiện tượng tự nổ.

Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASTMC1048 quy định rằng phạm vi ứng suất bề mặt của kính cường lực lớn hơn 69MPa; kính bán cường lực (cường lực nhiệt) là 24MPa-52MPa. Tiêu chuẩn kính vách ngăn BG17841 quy định khoảng ứng suất bán cường lực là 24<;δ≤69MPa.

Xử lý nhúng nóng

Xử lý ngâm nóng còn được gọi là xử lý đồng nhất hóa, thường được gọi là “kích nổ”. Xử lý ngâm nhiệt là làm nóng kính cường lực đến 290°C ± 10°C và giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định, để niken sunfua có thể nhanh chóng hoàn thành quá trình chuyển đổi pha tinh thể trong kính cường lực, để kính cường lực có thể tự nổ sau khi sử dụng được phá vỡ nhân tạo trước trong nhà máy, trong lò ngâm nhiệt, do đó giảm khả năng tự nổ cửa kính tự động cường lực đang sử dụng sau khi lắp đặt.

Phương pháp này thường sử dụng không khí nóng làm môi trường sưởi ấm, được gọi là “Thử nghiệm ngâm nhiệt” ở nước ngoài, viết tắt là HST , được dịch theo nghĩa đen là xử lý ngâm nhiệt.

Khó ngâm nhiệt. Về nguyên tắc, xử lý ngâm nhiệt không phức tạp và khó khăn. Nhưng trên thực tế, rất khó đạt được chỉ số quy trình này. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng có nhiều công thức cấu trúc hóa học cụ thể của niken sunfua trong thủy tinh, chẳng hạn như Ni7S6, NiS, NiS1.01, v.v., không chỉ tỷ lệ của các thành phần khác nhau mà còn có thể được pha tạp với các nguyên tố khác.

Tốc độ thay đổi pha của nó phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tốc độ chuyển pha ở 280°C gấp 100 lần so với ở 250°C, vì vậy cần đảm bảo rằng mỗi mảnh thủy tinh trong lò đều có cùng một chế độ nhiệt độ.

Mặt khác, một mặt, do không đủ thời gian giữ thủy tinh ở nhiệt độ thấp, niken sunfua không thể thay đổi hoàn toàn pha, điều này làm suy yếu tác dụng của quá trình nhúng nóng. Mặt khác, khi nhiệt độ thủy tinh quá cao, nó thậm chí sẽ gây ra sự chuyển pha ngược của niken sunfua, gây ra những mối nguy hiểm tiềm ẩn lớn hơn.

Cả hai tình huống này đều có thể khiến việc ngâm nhiệt không hiệu quả hoặc thậm chí phản tác dụng. Sự đồng đều về nhiệt độ khi lò nhúng nóng hoạt động là rất quan trọng, chênh lệch nhiệt độ trong lò thậm chí lên tới 60°C khi hầu hết các lò nhúng nóng trong nước đều được ngâm nóng và giữ ấm, và không có gì lạ khi các lò nhập khẩu có chênh lệch nhiệt độ khoảng 30°C. Do đó, mặc dù một số kính cường lực đã được ngâm nhiệt nhưng tỷ lệ tự nổ vẫn cao.

Bao bì

Sản phẩm nên được đóng gói trong thùng hoặc hộp gỗ. Mỗi mảnh kính nên được đóng gói trong túi nhựa hoặc giấy, và khoảng trống giữa kính và hộp đóng gói phải được lấp đầy bằng vật liệu nhẹ và mềm, không dễ gây ra các khuyết tật bề ngoài như trầy xước kính. Các yêu cầu cụ thể phải tuân theo các tiêu chuẩn quốc gia có liên quan.

Nhãn bao bì

Các nhãn hiệu đóng gói phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia có liên quan và mỗi hộp đóng gói phải được đánh dấu bằng các từ như “hướng lên, xử lý nhẹ, bẻ cẩn thận, độ dày kính, cấp, tên nhà máy hoặc nhãn hiệu”.

Vận tải

Các loại phương tiện vận chuyển khác nhau và các quy tắc xử lý được sử dụng cho sản phẩm phải tuân theo các quy định quốc gia có liên quan.

Trong quá trình vận chuyển, hộp gỗ không được đặt phẳng hoặc nghiêng, hướng chiều dài trùng với hướng chuyển động của phương tiện vận chuyển, đồng thời phải thực hiện các biện pháp như chống mưa.

Kho

Sản phẩm nên được bảo quản theo chiều dọc trong phòng khô ráo.

Các tin khác