鋼化玻璃自爆原因及解決辦法

1、鋼化玻璃自爆原因以及解決方法鋼化玻璃自爆原因以及解決方法1、自爆的定義及其分類、自爆的定義及其分類：鋼化玻璃自爆可以定義為：鋼化玻璃在無(wú)外部作用力直接作用與玻璃的情況下而玻璃本身自動(dòng)發(fā)生裂紋、破碎的的自然現(xiàn)象。表現(xiàn)為玻璃在鋼化加工、貯存、運(yùn)輸、搬運(yùn)、安裝、使用等過(guò)程中均可發(fā)生鋼化玻璃自爆。自爆按起因不同主要可分為兩種：一是：由玻璃中產(chǎn)生可見(jiàn)缺陷所引起的自爆現(xiàn)象，例如砂粒、結(jié)石、氣泡、滲雜物、爆邊、缺口、裂紋紋理、劃傷等各種原因；二是：由

2、玻璃中內(nèi)部硫化鎳（NiS）雜質(zhì)相變體積膨脹引起的自爆。玻璃的這是兩種不同類型的自爆現(xiàn)象，人們應(yīng)明確分類，區(qū)別對(duì)待，采用相對(duì)應(yīng)的方法來(lái)應(yīng)對(duì)和處理，減少玻璃引自爆而產(chǎn)生的損失。前者一般可見(jiàn)現(xiàn)象，在檢測(cè)檢驗(yàn)時(shí)注意觀察即可相對(duì)容易發(fā)現(xiàn)，因此在生產(chǎn)的過(guò)程之中可以控制好玻璃的質(zhì)量；后者主要表現(xiàn)由玻璃中存在著很多微小的硫化鎳顆粒體積發(fā)生膨脹而引發(fā)的自爆現(xiàn)象，與前者不同，其是在檢驗(yàn)檢測(cè)時(shí)無(wú)法目測(cè)到，所以該現(xiàn)象無(wú)法控制。在實(shí)際運(yùn)作和處理上，前者一般可以在

3、安裝前剔除，后者因無(wú)法檢驗(yàn)而繼續(xù)存在，成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。由于硫化鎳類引起的自爆后更換難度大，處理費(fèi)用高，同時(shí)會(huì)伴隨較大的質(zhì)量投訴及經(jīng)濟(jì)損失等問(wèn)題，造成業(yè)主的不滿意甚至出現(xiàn)危機(jī)生命財(cái)產(chǎn)等更為嚴(yán)重的其他后果，所以硫化鎳引發(fā)的自爆是我們討論的重點(diǎn)。二、鋼化玻璃發(fā)生自爆現(xiàn)象機(jī)理二、鋼化玻璃發(fā)生自爆現(xiàn)象機(jī)理鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳膨脹是造成鋼化玻璃自爆的主要原因。由于玻璃經(jīng)過(guò)鋼化處理后，玻璃表面層會(huì)形成壓應(yīng)力。內(nèi)部板芯層則形成張應(yīng)力

4、，同時(shí)壓應(yīng)力和張應(yīng)力共同構(gòu)成一個(gè)平衡體。但是玻璃這種材料脆性很高，耐壓型很強(qiáng)，但受拉性卻很弱，因此玻璃破碎大多數(shù)是張應(yīng)力的變化而引發(fā)的。當(dāng)鋼化玻璃中硫化鎳晶體（處在玻璃板芯張應(yīng)力層）在發(fā)生相變時(shí)，其體積發(fā)生膨脹使鋼化玻璃內(nèi)部產(chǎn)生更大的張應(yīng)力，張應(yīng)力就會(huì)大于壓應(yīng)力，當(dāng)張應(yīng)力超過(guò)玻璃自身所能承受的極限時(shí)，壓應(yīng)力和張應(yīng)力這對(duì)平衡體就會(huì)發(fā)生破壞，就會(huì)導(dǎo)致鋼化玻璃自爆。多年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究證明：制造玻璃主要原料石英砂或者砂巖帶入鎳，在生產(chǎn)過(guò)程之中燃料

5、及輔料會(huì)帶入硫，在1400℃～1500℃高溫熔窯中燃燒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成硫化鎳。當(dāng)溫度超過(guò)1000℃時(shí)，硫化鎳以液滴形式隨機(jī)分布于熔融狀態(tài)下的玻璃液體中。當(dāng)溫度小于或等于797℃時(shí)，這些硫化鎳小液滴發(fā)生結(jié)晶并固化，硫化鎳處于高溫態(tài)的αNiS晶相（即六方晶體）。當(dāng)溫度繼續(xù)降至379℃時(shí)，發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的βNiS（即三方晶系），同時(shí)伴隨著2.38%的體積膨脹。這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程的快慢，既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物（包括Ni7S6、NiS

6、、NiS1.01）的相對(duì)百分比含量，同時(shí)還取決于其周?chē)鷾囟鹊母叩?。如果硫化鎳相變沒(méi)有轉(zhuǎn)換完全，則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下，這一過(guò)程仍然繼續(xù)，只是速度很低而已。當(dāng)玻璃鋼化過(guò)程中加熱時(shí)，玻璃內(nèi)部板芯溫度約620℃，所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的αNiS相。然后，玻璃進(jìn)入風(fēng)柵急卻冷卻，玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是，鋼化急冷時(shí)間相對(duì)很短，來(lái)不及完全轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)βNiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結(jié)”在玻璃中?？焖?/p>

7、急冷使玻璃得以鋼化，而形成外壓內(nèi)張的應(yīng)力統(tǒng)一平衡體。但是已經(jīng)鋼化了的玻璃內(nèi)部的硫化鎳相變?nèi)稳辉诘退俪掷m(xù)地進(jìn)行著，體積不斷膨脹擴(kuò)張，對(duì)其周?chē)ＡУ淖饔昧﹄S之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應(yīng)力層，位于張應(yīng)力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時(shí)體積會(huì)發(fā)生膨脹同時(shí)也形成張應(yīng)力，這兩種張應(yīng)力疊加在一起，會(huì)破壞玻璃的壓應(yīng)力和張應(yīng)力的平衡體，結(jié)果便引發(fā)鋼化玻璃的自爆現(xiàn)象。更多的實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于表面壓應(yīng)力為100MPa的鋼化玻璃，其內(nèi)部的張應(yīng)力為45MPa左右。此時(shí)張應(yīng)

8、力層中任何直徑大于0.06mm的硫化鎳都可引發(fā)玻璃的自爆。另外，根據(jù)自爆研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，引起自爆的硫化鎳顆粒直徑95%以上粒徑為0.04mm～0.65mm之間。根據(jù)材料斷裂力學(xué)計(jì)算得出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0.2mm。所以國(guó)內(nèi)外玻璃加工行業(yè)一致認(rèn)定硫化鎳晶體膨脹是鋼化玻璃自爆的主要原因。鋼化玻璃自爆還有一些其他因素：玻璃鉆孔及開(kāi)槽不合理、玻璃原片質(zhì)量較差、厚度不均（如壓花玻璃）、應(yīng)力分布不均（如彎鋼化玻璃及區(qū)域鋼化玻璃）等。最后要