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鋼化玻璃

英文名稱(chēng)：tempered glass

其他名稱(chēng)：強(qiáng)化玻璃

定義：經(jīng)強(qiáng)化處理，在玻璃表面上形成一個(gè)壓應(yīng)力層，從而具有良好的機(jī)械性能和耐熱震性能的玻璃的統(tǒng)稱(chēng)。

鋼化玻璃 （Tempered glass/Reinforced glass） 屬于安全玻璃。鋼化玻璃其實(shí)是一種預(yù)應(yīng)力玻璃，為提高玻璃的強(qiáng)度,通常使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強(qiáng)玻璃自身抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。

特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)  鋼化玻璃

第一是強(qiáng)度較之普通玻璃提高數(shù)倍，抗彎；

第二是使用安全，其承載能力增大改善了易碎性質(zhì)，即使鋼化玻璃破壞也呈無(wú)銳角的小碎片，對(duì)人體的傷害極大地降低了. 鋼化玻璃的耐急冷急熱性質(zhì)較之普通玻璃有3~5倍的提高，一般可承受250度以上的溫差變化，對(duì)防止熱炸裂有明顯的效果，是安全玻璃中的一種。為保障高層建筑提供合格材料安全性作保障。

安全性：當(dāng)玻璃被外力破壞時(shí)，碎片會(huì)成類(lèi)似蜂窩狀的碎小鈍角顆粒，不易對(duì)人體造成傷害。

高強(qiáng)度：同等厚度的鋼化玻璃抗沖擊強(qiáng)度是普通玻璃的3～5倍，抗彎強(qiáng)度是普通玻璃的3～5倍。

熱穩(wěn)定性：鋼化玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性，能承受的溫差是普通玻璃的3倍，可承受200℃的溫差變化。

用途：平鋼化、彎鋼化玻璃屬于安全玻璃。廣泛應(yīng)用于高層建筑門(mén)窗、玻璃幕墻、室內(nèi)隔斷玻璃、采光頂棚、觀(guān)光電梯通道、家具、玻璃護(hù)欄等。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格：

① 平鋼化玻璃

加工規(guī)格：加工厚度：1.8mm至19mm

最大尺寸：3300mm×14000 mm 

最小尺寸：40 mm×40mm

② 彎鋼化玻璃

加工規(guī)格：加工厚度：1.8mm至19mm

最大尺寸：2440 mm×5000mm

最小尺寸：600mm×400mm

最小曲率半徑：300mm

質(zhì)量：符合GB15763.2-2005中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

鋼化玻璃的缺點(diǎn)：

1 鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割，和加工，只能在鋼化前就對(duì)玻璃進(jìn)行加工至需要的形狀，再進(jìn)行鋼化處理。

2 鋼化玻璃強(qiáng)度雖然比普通玻璃強(qiáng)，但是鋼化玻璃在溫差變化大時(shí)有自爆（自己破裂）的可能性，而普通玻璃不存在自爆的可能性。

3 鋼化玻璃的表面會(huì)存在凹凸不平現(xiàn)象，有輕微的厚度變薄。變薄的原因是因?yàn)椴Ａг跓崛圮浕?，在?jīng)過(guò)強(qiáng)風(fēng)力使其快速冷卻，使其玻璃內(nèi)部晶體間隙變小，壓力變大，所以玻璃在鋼化后要比在鋼化前要薄。一般情況下4-6MM玻璃在鋼化后變薄0.2-0.8MM，8-20MM玻璃在鋼化后變薄0.9-1.8MM。具體程度要根據(jù)設(shè)備的來(lái)決定，這也是鋼化玻璃不能做鏡面的原因。

各種種類(lèi)：

1 鋼化玻璃按形狀分為平面鋼化玻璃和曲面鋼化玻璃。

一般平面鋼化玻璃厚度有2、3、4、5、6、7.、8、9、10、11、12、15、19mm；曲面鋼化玻璃厚度有2、3、4、5、6、7.、8、9、10、11、12、15、19mm，具體加工過(guò)后的厚度還是要看各廠(chǎng)家的設(shè)備和技術(shù)。但曲面(即彎鋼化)鋼化玻璃對(duì)每種厚度都有個(gè)最大的弧度限制。即平常所說(shuō)的R“R”為半徑. 

2 鋼化玻璃按其外觀(guān)分為：平鋼化 ，彎鋼化 。

3 鋼化玻璃按其平整度分為：優(yōu)等品，合格品。優(yōu)等品鋼化玻璃用于汽車(chē)擋風(fēng)玻璃；合格品用于建筑裝飾。

應(yīng)用范圍：

隨著產(chǎn)品的種類(lèi)及加工技術(shù)的不斷更新，現(xiàn)在鋼化玻璃的應(yīng)用范圍也隨之變的越來(lái)越廣泛。通常鋼化玻璃可以應(yīng)用在以下幾個(gè)行業(yè)：

1、建筑，建筑模板,裝飾行業(yè)（例：門(mén)窗、幕墻、室內(nèi)裝修等）

2、家具制造行業(yè)（玻璃茶幾、家具配套等）

3、家電制造行業(yè)（電視機(jī)、烤箱、空調(diào)、冰箱等產(chǎn)品）

4、電子、儀表行業(yè)（手機(jī)、MP3、MP4、鐘表等多種數(shù)碼產(chǎn)品）

5、汽車(chē)制造行業(yè)（汽車(chē)擋風(fēng)玻璃等）

6、日用制品行業(yè)（玻璃菜板等）

7、特種行業(yè)（軍工用玻璃）

適用范圍：

由于鋼化玻璃破碎后，碎片會(huì)破成均勻的小顆粒并且沒(méi)有普遍玻璃刀狀的尖角，從而被稱(chēng)為安全玻璃而廣泛用于汽車(chē)、室內(nèi)裝飾之中，以及高樓層對(duì)外開(kāi)啟的窗戶(hù)。

自爆缺陷：

自爆缺陷

　　鋼化玻璃在無(wú)直接機(jī)械外力作用下發(fā)生的自動(dòng)性炸裂叫做鋼化玻璃的自爆，根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，普通鋼化玻璃的自爆率在1~3‰左右。自爆是鋼化玻璃固有的特性之一。 

 

　　擴(kuò)大產(chǎn)生自爆的原因很多，簡(jiǎn)單地歸納以下幾種： 

 

　?、俨Ａз|(zhì)量缺陷的影響 

 

　　A、玻璃中有結(jié)石、雜質(zhì)，氣泡：玻璃中有雜質(zhì)是鋼化玻璃的薄弱點(diǎn)，也是應(yīng)力集中處。特別是結(jié)石若處在鋼化玻璃的張應(yīng)力區(qū)是導(dǎo)致炸裂的重要因素。 

 

　　結(jié)石存在于玻璃中，與玻璃體有著不同的膨脹系數(shù)。玻璃鋼化后結(jié)石周?chē)鸭y區(qū)域的應(yīng)力集中成倍地增加。當(dāng)結(jié)石膨脹系數(shù)小于玻璃，結(jié)石周?chē)那邢驊?yīng)力處于受拉狀態(tài)。伴隨結(jié)石而存在的裂紋擴(kuò)展極易發(fā)生。 

 

　　B、玻璃中含有硫化鎳結(jié)晶物 

 

　　硫化鎳夾雜物一般以結(jié)晶的小球體存在，直徑在0.1—2㎜。外表呈金屬狀，這些雜夾物是NI3S2，NI7S6和NI—XS，其中X=0—0.07。只有NI1—XS相是造成鋼化玻璃自發(fā)炸碎的主要原因。 

 

　　已知理論上的NIS在379。C時(shí)有一相變過(guò)程，從高溫狀態(tài)的a—NIS六方晶系轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏貭顟B(tài)B—NI三方晶系過(guò)程中，伴隨出現(xiàn)2.38%的體積膨脹。這一結(jié)構(gòu)在室溫時(shí)保存下來(lái)。如果以后玻璃受熱就可能迅速出現(xiàn)a—B態(tài)轉(zhuǎn)變。如果這些雜物在鋼化玻璃受張應(yīng)力的內(nèi)部，則體積膨脹會(huì)引起自發(fā)炸裂。如果室溫時(shí)存在a—NIS，經(jīng)過(guò)數(shù)年、數(shù)月也會(huì)慢慢轉(zhuǎn)變到B態(tài)，在這一相變過(guò)程中體積緩慢增大未必造成內(nèi)部破裂。 

 

　　C、玻璃表面因加工過(guò)程或操作不當(dāng)造成有劃痕、炸口、深爆邊等缺陷，易造成應(yīng)力集中或?qū)е落摶Ａё员?nbsp;

 

　?、阡摶Ａе袘?yīng)力分布不均勻、偏移 

 

　　玻璃在加熱或冷卻時(shí)沿玻璃厚度方向產(chǎn)生的溫度梯度不均勻、不對(duì)稱(chēng)。使鋼化制品有自爆的趨向，有的在激冷時(shí)就產(chǎn)生“風(fēng)爆”。如果張應(yīng)力區(qū)偏移到制品的某一邊或者偏移到表面則鋼化玻璃形成自爆。 

 

　?、垆摶潭鹊挠绊?，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)鋼化程度提高到1級(jí)/㎝時(shí)自爆數(shù)達(dá)20—25%。由此可見(jiàn)應(yīng)力越大鋼化程度越高，自爆量也越大。

 

　　鋼化玻璃自爆解決方案

 

　　1、降低鋼化玻璃的應(yīng)力值

 

　　鋼化玻璃中應(yīng)力的分布是鋼化玻璃的兩個(gè)表面為壓應(yīng)力，板芯層處于張應(yīng)力，在玻璃厚度上應(yīng)力分布類(lèi)似拋物線(xiàn)。玻璃厚度的中央是拋物線(xiàn)的頂點(diǎn)，即張應(yīng)力最大處；兩側(cè)接近玻璃兩表面處是壓應(yīng)力；零應(yīng)力面大約位于厚度的1/3處。通過(guò)分析鋼化急冷的物理過(guò)程，可知鋼化玻璃表面張力和內(nèi)部的最大張應(yīng)力在數(shù)值上有粗略的比例關(guān)系，即張應(yīng)力是壓應(yīng)力的1/2～1/3.國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家一般將鋼化玻璃表面張力設(shè)定在100MPa左右，實(shí)際情況可能更高一些。鋼化玻璃自身的張應(yīng)力約為32MPa～46MPa，玻璃的抗張強(qiáng)度是59MPa～62MPa，只要硫化鎳膨脹產(chǎn)生的張力在30MPa，則足以引發(fā)自爆。若降低其表面應(yīng)力，相應(yīng)地會(huì)降低鋼化玻璃本身自有的張應(yīng)力，從而有助于減少自爆的發(fā)生。

 

　　美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1048中規(guī)定鋼化玻璃的表面應(yīng)力范圍為大于69MPa；半鋼化（熱增強(qiáng)）玻璃為24MPa～52MPa.幕墻玻璃標(biāo)準(zhǔn)BG17841則規(guī)定為半鋼化應(yīng)力范圍24<δ≤69MPa.我國(guó)今年3月1日實(shí)施的新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB15763.2-2005《建筑用安全玻璃第2部分：鋼化玻璃》要求其表面應(yīng)力不應(yīng)小于90MPa.這比此前老標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的95MPa降低了5MPa，有利于減少自爆。

 

　　2、使玻璃的應(yīng)力均勻一致

 

　　鋼化玻璃的應(yīng)力不均，會(huì)明顯增大自爆率，已經(jīng)到了不容忽視的程度。應(yīng)力不均引發(fā)的自爆有時(shí)表現(xiàn)得非常集中，特別是彎鋼化玻璃的某具體批次的自爆率會(huì)達(dá)到令人震驚的嚴(yán)重程度，且可能連續(xù)發(fā)生自爆。其原因主要是局部應(yīng)力不均和張力層在厚度方向的偏移，玻璃原片自身質(zhì)量也有一定的影響。應(yīng)力不均會(huì)大幅降低玻璃的強(qiáng)度，在一定程度上相當(dāng)于提高了內(nèi)部的張應(yīng)力，從而自爆率提高了。如果能使鋼化玻璃的應(yīng)力均勻分布，則可有效降低自爆率。

 

　　3、熱浸處理（HST）

 

　　熱浸解釋。熱浸處理又稱(chēng)均質(zhì)處理，俗稱(chēng)“引爆”。熱浸處理是將鋼化玻璃加熱到290℃±10℃，并保溫一定時(shí)間，促使硫化鎳在鋼化玻璃中快速完成晶相轉(zhuǎn)變，讓原本使用后才可能自爆的鋼化玻璃人為地提前破碎在工廠(chǎng)的熱浸爐中，從而減少安裝后使用中的鋼化玻璃自爆。該方法一般用熱風(fēng)作為加熱的介質(zhì)，國(guó)外稱(chēng)作“HeatSoakTest”，簡(jiǎn)稱(chēng)HST，直譯為熱浸處理。

 

　　熱浸難點(diǎn)。從原理上看，熱浸處理既不復(fù)雜，也無(wú)難度。但實(shí)際上達(dá)到這一工藝指標(biāo)非常不易。研究顯示，玻璃中硫化鎳的具體化學(xué)結(jié)構(gòu)式有多種，如Ni7S6、NiS、NiS1.01等，不但各種成分的比例不等，而且可能摻雜其他元素。其相變快慢高度依賴(lài)于溫度的高低。研究表明，280℃時(shí)的相變速率是250℃時(shí)的100倍，因此必須確保爐內(nèi)的各塊玻璃經(jīng)歷同樣的溫度制度。否則一方面溫度低的玻璃因保溫時(shí)間不夠，硫化鎳不能完全相變，減弱了熱浸的功效。另一方面，當(dāng)玻璃溫度太高時(shí)，甚至?xí)鹆蚧嚹嫦蛳嘧?，造成更大的隱患。這兩種情況都會(huì)導(dǎo)致熱浸處理勞而無(wú)功甚至適得其反。熱浸爐工作時(shí)溫度的均勻性是如此的重要，而三年前多數(shù)國(guó)產(chǎn)熱浸爐熱浸保溫時(shí)爐內(nèi)的溫差甚至達(dá)到60℃，國(guó)外引進(jìn)爐存在30℃左右的溫差也不少見(jiàn)。所以有的鋼化玻璃雖經(jīng)熱浸處理，自爆率依然居高不下。

 

　　新標(biāo)準(zhǔn)將更有效。實(shí)際上，熱浸工藝和設(shè)備也一直在不斷地改進(jìn)中。德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN18516在90年版中規(guī)定的保溫時(shí)間為8小時(shí)，而prEN14179-1：2001（E）標(biāo)準(zhǔn)則將保溫時(shí)間降到了2小時(shí)。新標(biāo)準(zhǔn)下熱浸工藝的效果十分顯著，并且有明確的統(tǒng)計(jì)性技術(shù)指標(biāo)：熱浸后可降到每400噸玻璃一例自爆。另一方面，熱浸爐也在不斷地改進(jìn)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)，加熱均勻性也得到了明顯提高，基本可以滿(mǎn)足熱浸工藝的要求。例如南玻集團(tuán)熱浸處理的玻璃，自爆率達(dá)到了歐洲新標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)，在12萬(wàn)平米的廣州新機(jī)場(chǎng)超大工程中表現(xiàn)極為滿(mǎn)意。

 

　　盡管熱浸處理不能保證絕對(duì)不發(fā)生自爆，但確實(shí)降低了自爆的發(fā)生，實(shí)實(shí)在在地解決了困擾工程各方的自爆問(wèn)題。所以熱浸是世界上一致認(rèn)可的徹底解決自爆問(wèn)題的最有效方法。

 

　　研究鋼化玻璃的自爆，是為了尋求更好的解決方法。比較不同解決方法的效果和可靠性，是為了進(jìn)一步降低自爆率，減小自爆引起的損失。綜合上述分析比較，結(jié)合工程玻璃實(shí)際情況，提出幾點(diǎn)建議僅供參考。

未來(lái)發(fā)展

　　居民消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)、鼓勵(lì)企業(yè)自主創(chuàng)新、新農(nóng)村建設(shè)和城鎮(zhèn)化進(jìn)程等都將保證國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)玻璃產(chǎn)品的中長(zhǎng)期需求增長(zhǎng)趨勢(shì)不變。隨著建筑、汽車(chē)、裝飾裝修、家具、信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)等行業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)生活空間環(huán)境要求的提高，安全玻璃、節(jié)能中空玻璃等功能性加工產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。平板玻璃的供求格局和消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生變化。

 

　　玻璃行業(yè)的發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多行業(yè)都存在著聯(lián)系，玻璃行業(yè)對(duì)推動(dòng)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都起著積極作用。因此“十一五”規(guī)劃中也對(duì)玻璃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了具體要求。也頒布了各項(xiàng)法律法規(guī)來(lái)規(guī)范玻璃行業(yè)的健康發(fā)展。在新的形勢(shì)下，玻璃工業(yè)必須按照科學(xué)發(fā)展觀(guān)的要求，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式，有效調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，才能促進(jìn)行業(yè)健康發(fā)展。

 

　　鋼化玻璃特點(diǎn)：鋼化玻璃是將優(yōu)質(zhì)的浮法玻璃加熱接近軟化點(diǎn)時(shí),在玻璃表面急速冷卻,使壓縮應(yīng)力分布在玻璃表面,而張引應(yīng)力則在中心層.因?yàn)橛袕?qiáng)大相等的壓縮應(yīng)力,使外壓所產(chǎn)生的張引應(yīng)力被玻璃強(qiáng)大的壓縮應(yīng)力所抵消,從而增加玻璃的安全度.

 

　　1、強(qiáng)度提高：鋼化后玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、抗沖擊性、抗彎強(qiáng)度能夠達(dá)到普通玻璃的4—5倍。 

 

　　2、熱穩(wěn)定性提高：鋼化玻璃可以承受巨大的溫差而不會(huì)破損，抗拒變溫差能力是同等厚度普通浮法玻璃的3倍。 

 

　　3、安全性提高：鋼化玻璃受強(qiáng)力破損后，迅速呈現(xiàn)微小鈍角顆粒，從而最大限度地保證人身安全。應(yīng)用：家具、電子電器行業(yè)，建筑、裝飾行業(yè)、浴房、汽車(chē)、扶梯、及其它特別需要安全及存在溫差劇變的場(chǎng)所，并可作為中空玻璃和夾層玻璃的原片。

 

　　6mm<玻璃公稱(chēng)厚度D<12mm,玻璃公稱(chēng)厚度D>12mm,玻璃公稱(chēng)厚度D<6mm的型號(hào)鋼化玻璃符合強(qiáng)制性認(rèn)證實(shí)施規(guī)則GB/T9963-1998和GB17841-1999的要求,已獲得“3C”中國(guó)強(qiáng)制性認(rèn)證產(chǎn)品認(rèn)證證書(shū)。

 

　　鋼化玻璃的標(biāo)準(zhǔn)

 

　　GB/T 9963-1998

 

　　GB/T 531-92 硫化橡膠邵爾A型硬度試驗(yàn)方法

 

　　GB 1216-85 外徑千分尺

 

　　GB 4871-1995 普通平板玻璃

 

　　GB 5137.2-1996 汽車(chē)安全玻璃光學(xué)性能試驗(yàn)方法

 

　　GB 11614-89 浮法玻璃

 

　　JC/T 677-1997 筑玻璃均布靜載模擬風(fēng)壓試驗(yàn)方法