O vidro temperado/vidro reforçado pertence ao vidro de segurança. Também conhecido como vidro reforçado. O vidro temperado é na verdade um tipo de vidro pré-esforçado. Para melhorar a resistência do vidro, métodos químicos ou físicos são geralmente usados para formar tensões compressivas na superfície do vidro. Quando o vidro é submetido a forças externas, ele primeiro compensa o estresse da superfície, melhorando assim sua capacidade de carga, aumentando sua própria resistência à pressão do vento, calor e frio e impacto. Preste atenção para diferenciá-lo da fibra de vidro.
Vidro temperado/vidro reforçado característica:
Segurança
Quando o vidro é danificado por forças externas, os fragmentos formam pequenas partículas de ângulo obtuso semelhantes a formas de favo de mel, que são menos propensas a causar danos graves ao corpo humano.
força elevada
A resistência ao impacto do vidro temperado com a mesma espessura é 3-5 vezes maior que a do vidro comum, e a resistência à flexão é 3-5 vezes maior que a do vidro comum.
estabilidade térmica
O vidro temperado tem boa estabilidade térmica, pode suportar uma diferença de temperatura três vezes maior que o vidro comum e pode suportar uma mudança de temperatura de 300 ℃.
Vidro temperado/vidro reforçado vantagem:
A primeira é que a resistência é várias vezes maior que a do vidro comum e é resistente à flexão.
A segunda é a segurança no uso, pois sua capacidade de carga aumenta e melhora sua fragilidade. Mesmo que o vidro temperado seja danificado, ele aparece como pequenos cacos sem ângulos agudos, reduzindo bastante os danos ao corpo humano. A resistência ao resfriamento rápido e ao aquecimento do vidro temperado é 3 a 5 vezes maior que a do vidro comum e geralmente pode suportar mudanças de temperatura de mais de 250 graus Celsius, o que tem um efeito significativo na prevenção de rachaduras térmicas. É um tipo de vidro de segurança. Para garantir a segurança de materiais qualificados para arranha-céus.
Vidro temperado/vidro armado Desvantagens:
1. O vidro temperado não pode ser cortado ou processado novamente. Ele só pode ser processado na forma desejada antes do revenimento e, em seguida, revenido.
2. Embora o vidro temperado tenha maior resistência do que o vidro comum, ele tem a possibilidade de auto-explosão (auto-ruptura), enquanto o vidro comum não tem a possibilidade de auto-explosão.
3. A superfície do vidro temperado pode apresentar irregularidades (manchas de vento) e um ligeiro afinamento da espessura. A razão para o desbaste é porque depois que o vidro é amolecido pelo derretimento a quente, ele é rapidamente resfriado pelo vento forte, fazendo com que a lacuna do cristal dentro do vidro diminua e a pressão aumente. Portanto, o vidro é mais fino após a têmpera do que antes. Em geral, o vidro de 4-6 mm diminui em 0.2-0.8 mm após o revenimento, enquanto o vidro de 8-20 mm diminui em 0.9-1.8 mm após o revenimento. O grau específico depende do equipamento, razão pela qual o vidro temperado não pode ser usado como espelho.
4. O vidro plano usado na construção após a têmpera física em um forno de têmpera geralmente sofre deformação, e o grau de deformação é determinado pelo equipamento e processo do pessoal técnico. Até certo ponto, afeta o efeito decorativo (exceto para necessidades especiais).
preparação
O vidro temperado é obtido cortando o vidro recozido comum no tamanho necessário, aquecendo-o a cerca de 700 graus próximo ao ponto de amolecimento e, em seguida, resfriando-o rápida e uniformemente (geralmente o vidro de 5-6MM é aquecido por cerca de 240 segundos e resfriado por cerca de 150 segundos a uma temperatura elevada de 700 graus. O vidro de 8-10MM é aquecido durante cerca de 500 segundos e arrefecido durante cerca de 300 segundos a uma temperatura elevada de 700 graus. Resumindo, o tempo de aquecimento e arrefecimento varia consoante a espessura do vidro) . Após o revenido, uma tensão de compressão uniforme é formada na superfície do vidro, enquanto uma tensão de tração é formada no interior, o que melhora a resistência à flexão e ao impacto do vidro, que é cerca de quatro vezes mais forte que o vidro recozido comum. O vidro temperado que foi temperado e tratado não deve ser submetido a nenhum corte, esmerilhamento ou dano adicional, caso contrário, ele será quebrado devido à interrupção do equilíbrio de tensão de compressão uniforme.
Classificação de vidro temperado/vidro reforçado
Por forma
O vidro temperado é dividido em vidro temperado plano e vidro temperado curvo de acordo com sua forma.
1. Existem doze tipos de espessura para vidro temperado plano geral, incluindo 11, 12, 15 e 19 mm; Existem oito tipos de espessura para vidro temperado curvo, incluindo 11, 15 e 19 mm. A espessura específica após o processamento ainda depende do equipamento e tecnologia de cada fabricante. Mas o vidro temperado curvo tem um limite máximo de curvatura para cada espessura. RR, como comumente conhecido, é o raio.
2. Vidro temperado é dividido em temperado plano e temperado dobrado de acordo com sua aparência.
3. O vidro temperado é dividido em produtos excelentes e qualificados com base em sua planicidade. Vidros temperados premium para para-brisas automotivos; Produtos qualificados são usados para decoração de edifícios.
Por processo
1. O vidro temperado físico também é conhecido como vidro temperado temperado. Envolve aquecer o vidro plano comum em um forno de aquecimento a uma temperatura de amolecimento próxima a 600 ℃ e, em seguida, remover o estresse interno por meio de sua própria deformação. O vidro é então removido do forno de aquecimento e ar frio de alta pressão é soprado em ambos os lados do vidro usando vários bicos, permitindo que ele esfrie rápida e uniformemente até a temperatura ambiente para obter o vidro temperado. Este tipo de vidro está em um estado de estresse de tensão interna e compressão externa. Uma vez que o dano local ocorra, a liberação de tensão ocorrerá e o vidro será quebrado em inúmeros pedaços pequenos. Essas pequenas peças não têm bordas afiadas e não são fáceis de ferir as pessoas.
2. O vidro temperado químico é usado para melhorar a resistência do vidro, alterando a composição química de sua superfície e geralmente é temperado usando o método de troca iônica. O método consiste em imergir vidro de silicato contendo íons de metal alcalino em um sal de lítio (Li+) fundido, fazendo com que íons Na+ ou K+ na superfície do vidro troquem por íons Li+, formando uma camada de troca de íons Li+ na superfície . Devido ao menor coeficiente de expansão do Li+ em comparação com os íons Na+ ou K+, a camada externa encolhe menos e a camada interna encolhe mais durante o processo de resfriamento. Quando resfriado à temperatura ambiente, o vidro também está em um estado de tensão da camada interna e pressão da camada externa. Seu efeito é semelhante ao do vidro temperado físico.
Por grau de aço
1. Vidro temperado: Grau temperado = 2-4N/cm, tensão superficial do vidro temperado em paredes de cortina de vidro α≥ 95Mpa;
2. Vidro semi temperado: Grau de têmpera = 2N/cm, tensão superficial da parede de cortina de vidro vidro semi temperado 24Mpa ≤ α≤ 69Mpa;
3. Vidro temperado ultra forte: Grau de moderação>4N/cm.
Aplicação do produto de vidro temperado/vidro reforçado
O vidro temperado plano e o vidro temperado curvo pertencem ao vidro de segurança. Amplamente utilizado em portas e janelas de prédios altos, paredes de cortina de vidro, divisórias de vidro internas, tetos com iluminação natural, passagens de elevadores turísticos, móveis, guarda-corpos de vidro, etc. O vidro temperado geralmente pode ser aplicado nas seguintes indústrias:
1. Arquitetura, cofragem de edifícios, indústria de decoração (como portas e janelas, paredes de cortina, decoração de interiores, etc.)
2. Indústria de fabricação de móveis (mesas de centro de vidro, acessórios para móveis, etc.)
3. Indústria de fabricação de eletrodomésticos (produtos como televisores, fornos, condicionadores de ar, geladeiras, etc.)
4. Indústria eletrônica e de instrumentos (vários produtos digitais, como telefones celulares, MP3, MP4, relógios, etc.)
5. Indústria automobilística (vidros de janelas de automóveis, etc.)
6. Indústria de necessidades diárias (tábuas de corte de vidro, etc.)
7. Indústrias especiais (vidros militares)
Depois que o vidro temperado é quebrado, os fragmentos se quebram em pequenas partículas uniformes e não há cortador de vidro comum como canto afiado, por isso é chamado de vidro de segurança e amplamente utilizado em carros, decoração de interiores e janelas de arranha-céus que aberto para o exterior.
Métodos de emergência
Qualidade
Vidro temperado é obtido cortando o vidro recozido comum no tamanho necessário, aquecendo-o até um ponto próximo ao de amolecimento e, em seguida, resfriando-o rápida e uniformemente. Após o revenido, uma tensão de compressão uniforme é formada na superfície do vidro, enquanto uma tensão de tração é formada no interior, melhorando muito o desempenho do vidro. A resistência à tração é mais de três vezes a do último e a resistência ao impacto é mais de cinco vezes a do último.
É precisamente essa característica que as características de tensão se tornam um indicador importante para distinguir vidro temperado verdadeiro e falso. O vidro temperado pode ver listras coloridas nas bordas do vidro através de uma placa de luz polarizada, enquanto na camada superficial do vidro, manchas pretas e brancas podem ser vistas. Lentes polarizadoras podem ser encontradas em lentes de câmeras ou óculos. Ao observar, preste atenção ao ajuste da fonte de luz para facilitar a observação.
Vidro temperado/vidro reforçado Defeito auto-explosivo
A quebra automática do vidro temperado sem força mecânica externa direta é chamada de auto-explosão do vidro temperado. De acordo com a experiência da indústria, a taxa de auto-explosão do vidro temperado comum é de cerca de 1-3 ‰. A auto-explosão é uma das características inerentes ao vidro temperado.
Existem muitas razões para a auto-explosão causada pela expansão, que podem ser resumidas da seguinte forma:
① O impacto dos defeitos de qualidade do vidro
A. Pedras, impurezas e bolhas no vidro: Impurezas no vidro são pontos fracos e concentrações de tensão no vidro temperado. Especialmente se a pedra estiver localizada na zona de tensão de tração do vidro temperado, é um fator importante que leva à rachadura.
As pedras existem no vidro e têm um coeficiente de expansão diferente do corpo vítreo. Após a têmpera do vidro, a concentração de tensão na área da trinca ao redor da pedra aumenta exponencialmente. Quando o coeficiente de expansão da pedra é menor que o do vidro, a tensão tangencial ao redor da pedra está em estado de tração. A propagação de rachaduras que acompanham as pedras é altamente propensa a ocorrer.
B. O vidro contém cristais de sulfeto de níquel
Inclusões de sulfeto de níquel geralmente existem como pequenas esferas cristalinas com um diâmetro de 0.1-2 mm. A aparência é metálica e essas impurezas são Ni3S2, Ni7S6 e Ni-XS, com X=0-0. 07。 Somente a fase Ni1-XS é a principal causa de fragmentação espontânea do vidro temperado.
Sabe-se que o NIS teórico está em 379. Há um processo de transição de fase em C, começando do estado de alta temperatura α— O sistema cristalino hexagonal NiS se transforma em um estado de baixa temperatura β— Durante o processo do sistema cristalino cúbico NiS , observou-se expansão de volume de 2.38%. Esta estrutura é preservada à temperatura ambiente. Se o vidro for aquecido no futuro, pode aparecer rapidamente uma transição de estado α-β. Se essas impurezas estiverem dentro do vidro temperado sob tensão de tração, a expansão do volume causará rachaduras espontâneas. Se houver a-NIS à temperatura ambiente, ele passará gradualmente para β. Durante essa transição de fase, um aumento lento de volume pode não necessariamente causar ruptura interna.
C. Defeitos como arranhões, estouros e bordas profundas na superfície do vidro causadas por processamento ou operação imprópria podem facilmente levar à concentração de tensão ou à auto-explosão do vidro temperado.
② Distribuição de tensão desigual e desvio em vidro temperado
O gradiente de temperatura gerado ao longo da direção da espessura do vidro durante o aquecimento ou resfriamento é desigual e assimétrico. Há uma tendência de auto-explosão em produtos temperados, e alguns podem produzir "explosão de vento" durante a têmpera. Se a zona de tensão de tração se deslocar para um lado do produto ou para a superfície, o vidro temperado formará auto-explosão.
③ Foi comprovado experimentalmente que o efeito do grau de revenido atinge uma taxa de auto-explosão de 20% a 25% quando o grau de revenido é aumentado para o nível 1/cm. A partir disso, pode-se observar que quanto maior a tensão, maior o grau de revenimento e maior a quantidade de auto-explosão.
História do desenvolvimento do vidro temperado/vidro reforçado
O desenvolvimento de vidro temperado pode ser rastreada até meados do século XIX. Um príncipe do Reno chamado Robert certa vez realizou um experimento interessante no qual colocou uma gota de vidro derretido em água fria, resultando em um vidro extremamente duro. Este vidro granular de alta resistência é como uma gota de água, com uma cauda longa e curva, conhecida como 'Prince Robert Small Grain'. Mas quando a cauda de Xiaoli foi dobrada e quebrada, foi estranho que todo o Xiaoli de repente desabou violentamente, até mesmo se tornando um pó fino. O método acima é muito semelhante à têmpera do metal, que é a têmpera do vidro. Este tipo de têmpera não causa nenhuma alteração na composição do vidro, por isso também é chamado de temperado físico, daí o vidro temperado ser chamado de vidro temperado.
A primeira patente para têmpera de vidro foi obtida pelos franceses em 1874. O método de têmpera envolve aquecer o vidro a uma temperatura próxima à temperatura de amolecimento e imediatamente imergi-lo em um tanque de líquido de temperatura relativamente baixa para aumentar a tensão superficial. Este método é o método inicial de têmpera líquida. Frederick Siemens, da Alemanha, obteve uma patente em 1875, enquanto Geovge E. Rogens, de Massachusetts, nos Estados Unidos, aplicou o método de têmpera a taças de vinho e colunas de lâmpadas em 1876. No mesmo ano, HughO'Heill, de Nova Jersey, obteve uma patente.
Na década de 1930, a Saint Gobain Company na França, a Tripp lux Company nos Estados Unidos e a Pilkington Company no Reino Unido começaram a produzir vidro temperado plano de grande área para pára-brisas de automóveis. O Japão também realizou a produção da indústria de vidro temperado na década de 1930. A partir de então, o mundo começou a era da produção em larga escala de vidro temperado.
Depois de 1970, a Triplex Company no Reino Unido conseguiu temperar o vidro com uma espessura de 0.75 ~ 1.5 mm usando meio líquido, encerrando a história da têmpera física incapaz de endurecer o vidro fino, o que foi um grande avanço na tecnologia do vidro temperado.
A história do vidro temperado na China começou em 1955, com produção experimental na Fábrica de Vidro Yaohua de Xangai e produção experimental bem-sucedida na Fábrica de Vidro Temperado de Qinhuangdao em 1958. Em 1965, a Fábrica de Vidro Yaohua em Qinhuangdao começou a produzir vidro temperado para fins militares. Na década de 1970, a Luoyang Glass Factory foi a primeira a introduzir equipamentos temperados belgas. Durante o mesmo período, a Shenyang Glass Factory colocou vidro temperado químico em produção.
Desde a década de 1970, a tecnologia do vidro temperado tem sido amplamente promovida e popularizada em todo o mundo. O vidro temperado tem sido usado em áreas como automóveis, arquitetura, aviação, eletrônica e muito mais, especialmente nas áreas de arquitetura e automóveis.
Solução auto-explosiva de vidro temperado/vidro reforçado
Reduza o valor do estresse
A distribuição de tensão no vidro temperado é que as duas superfícies do vidro temperado estão sob tensão de compressão, enquanto a camada central está sob tensão de tração. A distribuição de tensão na espessura do vidro é semelhante a uma curva parabólica. O centro da espessura do vidro é o vértice da parábola, que é o ponto onde a tensão de tração é máxima; Há tensão compressiva perto das duas superfícies do vidro em ambos os lados; A superfície de tensão zero é aproximadamente um terço da espessura. Ao analisar o processo físico de têmpera e têmpera, pode-se observar que existe uma relação proporcional aproximada entre a tensão superficial do vidro temperado e a tensão máxima de tração no interior, ou seja, a tensão de tração é de 1/2 a 1/3 de a tensão compressiva. Os fabricantes domésticos geralmente definem a tensão superficial do vidro temperado em cerca de 100 MPa, mas a situação real pode ser maior. A tensão de tração do próprio vidro temperado é de cerca de 32MPa~46MPa, e a resistência à tração do vidro é de 59MPa~62MPa. Desde que a tensão gerada pela expansão do sulfeto de níquel esteja dentro de 30MPa, é suficiente para causar a auto-explosão. Se a tensão da superfície for reduzida, reduzirá correspondentemente a tensão de tração inerente do próprio vidro temperado, ajudando assim a reduzir a ocorrência de auto-explosão.
A faixa de tensão superficial do vidro temperado especificada no padrão americano ASTMC1048 é maior que 69MPa; O vidro semi-temperado (reforçado pelo calor) está entre 24MPa e 52MPa. O padrão BG17841 para vidro de parede cortina especifica uma faixa de tensão semi-temperada de 24<; δ≤ 69MPa。 O novo padrão nacional GB15763 implementado na China. 2-2005 "Vidro de Segurança para Uso em Edifícios - Parte 2: Vidro Temperado" exige que a tensão da superfície não seja inferior a 90MPa. Isso é 5MPa menor do que os 95MPa especificados no padrão antigo, o que é benéfico para reduzir a auto-explosão.
Estresse uniforme
A tensão desigual de vidro temperado pode aumentar significativamente a taxa de auto-explosão, que não pode ser ignorada. A auto-explosão causada por tensões desiguais pode às vezes ser muito concentrada, especialmente em um lote específico de vidro temperado curvo, onde a taxa de auto-explosão pode atingir um nível alarmante de severidade e pode ocorrer continuamente. A principal razão é a tensão local desigual e o desvio da camada de tensão na direção da espessura, que também tem um certo impacto na qualidade da própria folha de vidro original. A tensão irregular pode reduzir significativamente a resistência do vidro, o que, até certo ponto, aumenta a tensão de tração interna, aumentando assim a taxa de auto-explosão. Se o estresse do vidro temperado puder ser distribuído uniformemente, ele pode efetivamente reduzir a taxa de auto-explosão.
Tratamento por imersão a quente
O tratamento por imersão a quente, também conhecido como tratamento de homogeneização, é comumente conhecido como "detonação". O tratamento por imersão a quente é o processo de aquecer o vidro temperado a 290 ℃± 10 ℃ e mantê-lo por um determinado período de tempo para promover a rápida transformação da fase cristalina do sulfeto de níquel no vidro temperado. Isso permite que o vidro temperado, que foi originalmente planejado para explodir automaticamente após o uso, seja quebrado artificialmente com antecedência no forno de imersão a quente da fábrica, reduzindo assim a explosão automática do vidro temperado durante a instalação e o uso. Este método geralmente usa ar quente como meio de aquecimento e é conhecido como "Heat Soak Test" ou HST em países estrangeiros, que é literalmente traduzido como tratamento por imersão a quente.
Dificuldades em imersão a quente. Do ponto de vista teórico, o tratamento por imersão a quente não é complexo nem difícil. Mas, na realidade, atingir esse indicador de processo é muito difícil. A pesquisa mostrou que existem várias fórmulas estruturais químicas específicas para sulfeto de níquel em vidro, como Ni7S6, NiS, NiS1.01, etc. Não apenas as proporções de vários componentes variam, mas outros elementos também podem ser dopados. A velocidade de sua transição de fase depende muito da temperatura. A pesquisa mostrou que a taxa de transição de fase a 280 ℃ é 100 vezes maior que a 250 ℃, por isso é necessário garantir que cada peça de vidro no forno sofra o mesmo regime de temperatura. Caso contrário, por um lado, o vidro de baixa temperatura não pode mudar completamente de fase devido ao tempo de isolamento insuficiente, o que enfraquece a eficácia da imersão a quente. Por outro lado, quando a temperatura do vidro é muito alta, pode até causar a transformação de fase reversa do sulfeto de níquel, causando maiores perigos ocultos. Ambas as situações podem levar a um tratamento de imersão a quente ineficaz ou mesmo contraproducente. A uniformidade da temperatura durante a operação dos fornos de imersão a quente é muito importante, e a diferença de temperatura dentro da maioria dos fornos de imersão a quente domésticos chega a 60 ℃ durante o isolamento por imersão a quente. Não é incomum que fornos importados tenham uma diferença de temperatura de cerca de 30 ℃. Portanto, mesmo que alguns vidros temperados sejam submetidos a tratamento por imersão a quente, sua taxa de auto-explosão permanece alta.
Na verdade, o processo e o equipamento de imersão a quente também têm melhorado continuamente. A norma alemã DIN18516 especifica um tempo de isolamento de 8 horas na versão de 90 anos, enquanto a norma prEN14179-1:2001 (E) reduz o tempo de isolamento para 2 horas. O efeito do processo de imersão a quente sob o novo padrão é muito significativo e existem indicadores técnicos estatísticos claros: após a imersão a quente, pode ser reduzido a uma auto-explosão por 400 toneladas de vidro. Por outro lado, o forno de imersão a quente está constantemente melhorando seu design e estrutura, e a uniformidade de aquecimento também foi significativamente melhorada, o que basicamente pode atender aos requisitos do processo de imersão a quente. Por exemplo, a taxa de auto-explosão do vidro tratado por imersão a quente do China Southern Glass Group atingiu os indicadores técnicos do novo padrão europeu e teve um desempenho extremamente satisfatório no megaprojeto de 120000 metros quadrados do Novo Aeroporto de Guangzhou.
Embora o tratamento por imersão a quente não possa garantir a ausência absoluta de auto-explosão, ele reduz a ocorrência de auto-explosão e efetivamente resolve o problema de auto-explosão que incomoda todas as partes do projeto. Portanto, a imersão a quente é o método mais eficaz e reconhecido no mundo para resolver completamente o problema da auto-explosão.
Precauções Embalagem
Os produtos devem ser embalados em recipientes ou caixas de madeira. Cada peça de vidro deve ser acondicionada em sacos plásticos ou papel, e o espaço entre o vidro e a caixa de embalagem deve ser preenchido com materiais leves e macios que não sejam propensos a causar defeitos visuais como arranhões no vidro. Os requisitos específicos devem estar em conformidade com as normas nacionais relevantes.
Marca de embalagem
O rótulo da embalagem deve estar em conformidade com os padrões nacionais relevantes, e cada caixa de embalagem deve ser marcada com palavras como "voltado para cima, movendo e colocando suavemente, esmagando cuidadosamente, espessura do vidro, grau, nome da fábrica ou marca comercial".
Transporte
Os vários tipos de veículos de transporte e regras de manuseio usados para o produto devem estar em conformidade com os regulamentos nacionais relevantes.
Durante o transporte, as caixas de madeira não devem ser colocadas planas ou inclinadas, e a direção do comprimento deve ser a mesma que a direção do movimento do veículo transportador. Medidas como proteção contra chuva devem ser tomadas.
Armazenamento
O produto deve ser armazenado verticalmente em local seco.
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