Zašto kaljeno staklo nasumično eksplodira?

Automatska eksplozija kaljenog stakla bez izravne mehaničke vanjske sile naziva se samoeksplozija kaljenog stakla. Prema iskustvu u industriji, stopa samoeksplozije običnog kaljenog stakla je oko 1~3‰. Samoeksplozija je jedna od inherentnih karakteristika kaljenog stakla.
Mnogo je razloga za samoeksploziju uslijed širenja, koji se mogu ukratko sažeti na sljedeći način:
①Utjecaj nedostataka kvalitete stakla
A. U staklu ima kamenčića, nečistoća i mjehurića: Nečistoće u staklu su slabe točke kaljenog stakla i također su mjesta gdje se koncentrira stres. Pogotovo ako se kamen nalazi u području vlačnog naprezanja kaljenog stakla, to je važan čimbenik koji dovodi do eksplozije.
Kamenje se nalazi u staklu i ima drugačiji koeficijent širenja od staklastog tijela. Koncentracija naprezanja u području pukotine oko kamena eksponencijalno raste nakon kaljenja stakla. Kada je koeficijent širenja kamena manji od koeficijenta širenja stakla, tangencijalni napon oko kamena je napetost. Lako se može dogoditi širenje pukotina koje prati kamenje.
B. Staklo sadrži kristale nikal sulfida
Uključci nikal sulfida općenito postoje u obliku malih kristaliziranih kuglica promjera 0.1-2 mm. Izgled je metalan, a ti uključci su NI3S2, NI7S6 i NI-XS, gdje je X=0-0.07. Samo je NI1-XS faza glavni razlog spontane eksplozije kaljenog stakla.
Poznato je da je teorijski NIS 379. Postoji proces faznog prijelaza na C, od a-NIS heksagonalnog kristalnog sustava u visokotemperaturnom stanju do B-NI trigonalnog kristalnog sustava u niskotemperaturnom stanju, praćen volumenska ekspanzija od 2,38%. Ova struktura se čuva na sobnoj temperaturi. Ako se staklo u budućnosti zagrije, može doći do brzog prijelaza u aB stanje. Ako se ti ostaci nalaze unutar kaljenog stakla koje je podložno vlačnom naprezanju, širenje volumena uzrokovat će spontanu eksploziju. Ako a-NIS postoji na sobnoj temperaturi, polako će se transformirati u stanje B tijekom nekoliko godina ili mjeseci. Polagano povećanje volumena tijekom ovog faznog prijelaza ne mora nužno uzrokovati unutarnje puknuće.
C. Staklena površina ima ogrebotine, pukotine, duboke pukotine i druge nedostatke zbog nepravilne obrade ili rada, koji mogu lako uzrokovati koncentraciju naprezanja ili uzrokovati samoeksploziju kaljenog stakla.
② Neravnomjerna raspodjela naprezanja i pomak u kaljenom staklu
Kada se staklo zagrijava ili hladi, temperaturni gradijent koji se stvara duž debljine stakla je neravnomjeran i asimetričan. Zbog toga kaljeni proizvodi imaju tendenciju samoeksplodiranja, a neki proizvode "eksploziju vjetra" kada se ohlade. Ako je zona vlačnog naprezanja pomaknuta na određenu stranu proizvoda ili na površinu, kaljeno staklo će samoeksplodirati.
③Utjecaj stupnja kaljenja.

Eksperimenti su pokazali da kada se stupanj temperiranja poveća na razinu 1/cm, broj samouništenja doseže 20-25%. Može se vidjeti da što je veći stres, to je veći stupanj temperiranja i veća količina samoeksplozije.

Samoeksplozivno rješenje od kaljenog stakla
1. Smanjite vrijednost naprezanja kaljenog stakla
Raspodjela naprezanja u kaljenom staklu je da su dvije površine kaljenog stakla pod tlačnim naprezanjem, središnji sloj je pod vlačnim naprezanjem, a raspodjela naprezanja po debljini stakla slična je paraboli. Središte debljine stakla je vrh parabole, gdje je vlačno naprezanje najveće; dvije strane blizu dviju površina stakla su tlačno naprezanje; površina bez naprezanja nalazi se približno 1/3 debljine. Analizom fizikalnog procesa kaljenja i brzog hlađenja može se vidjeti da površinska napetost kaljenog stakla i maksimalno unutarnje vlačno naprezanje imaju grubi numerički proporcionalni odnos, odnosno da je vlačno naprezanje 1/2 do 1/3 od tlačno naprezanje. Domaći proizvođači općenito koriste površinsku napetost kaljenog stakla kao napetost. Napetost je postavljena na oko 100 MPa, ali stvarna situacija može biti veća. Vlačno naprezanje samog kaljenog stakla je oko 32MPa ~ 46MPa, a vlačna čvrstoća stakla je 59MPa ~ 62MPa. Sve dok je napetost nastala ekspanzijom nikal sulfida 30MPa, to je dovoljno da izazove samoeksploziju. Ako se površinsko naprezanje smanji, vlačno naprezanje svojstveno kaljenom staklu[1] će se smanjiti na odgovarajući način, čime se pomaže smanjiti pojavu samoeksplozije.
Američki standard ASTMC1048 propisuje da je raspon površinskog naprezanja kaljenog stakla veći od 69MPa; polukaljeno (toplinski ojačano) staklo je 24MPa ~ 52MPa. Standard staklene zavjese BG17841 propisuje da je raspon naprezanja polukaljenog stakla 24<δ≤69mpa. my="" country's="" march="" 1="" this="" year="" the="" implemented="" new="" national="" standard="" gb15763.2-2005="" "safety="" glass="" for="" construction="" part="" 2:="" tempered="" glass"="" requires="" that="" its="" surface="" stress="" should="" not="" be="" less="" than="" 90mpa.="" this="" is="" 5mpa="" lower="" than="" the="" 95mpa="" specified="" in="" the="" old="" standard,="" which="" is="" beneficial="" to="" reducing="">
2. Ujednačite naprezanje stakla
Neravnomjerno opterećenje kaljenog stakla značajno će povećati stopu samoeksplozije, koja je dosegla razinu koja se ne može zanemariti. Samoeksplozija uzrokovana nejednakim stresom ponekad je vrlo koncentrirana. Konkretno, stopa samoeksplozije određene serije zakrivljenog kaljenog stakla može doseći šokantan stupanj ozbiljnosti, a samoeksplozija se može događati neprekidno. Glavni razlozi su lokalno neravnomjerno naprezanje i odstupanje vlačnog sloja u smjeru debljine. Kvaliteta same originalne staklene ploče također ima određeni utjecaj. Neravnomjerno naprezanje značajno će smanjiti čvrstoću stakla, što je ekvivalentno povećanju unutarnjeg vlačnog naprezanja do određene mjere, čime se povećava stopa samoeksplozije. Ako se opterećenje kaljenog stakla može ravnomjerno rasporediti, stopa samoeksplozije može se učinkovito smanjiti.
3. Tretman vrućim namakanjem (HST)
Objašnjeno zagrijavanje. Tretman vrućim namakanjem naziva se i tretman homogenizacije, obično poznat kao "detonacija". Tretman uranjanjem topline je zagrijavanje kaljenog stakla na 290 stupnjeva ±10 stupnjeva i održavanje toplote određeno vrijeme, što potiče nikal sulfid da brzo dovrši transformaciju kristalne faze u kaljenom staklu, uzrokujući kaljeno staklo koje je vjerojatno će eksplodirati nakon upotrebe da se unaprijed umjetno razbije u tvornici. Peć za zagrijavanje, čime se smanjuje samoeksplozija kaljenog stakla koje se koristi nakon instalacije. Ova metoda općenito koristi vrući zrak kao medij za grijanje. U inozemstvu se zove "HeatSoakTest" ili skraćeno HST, što se doslovno prevodi kao tretman namakanja toplinom.
Poteškoće s toplinskim namakanjem. U principu, tretman toplinom nije niti kompliciran niti težak. Ali zapravo je vrlo teško postići ovaj pokazatelj procesa. Istraživanja pokazuju da postoje mnoge specifične kemijske strukturne formule nikal sulfida u staklu, kao što su Ni7S6, NiS, NiS1.01, itd. Ne samo da se udjeli različitih komponenti razlikuju, već mogu biti dopirani i drugim elementima. Brzina njegove fazne promjene jako ovisi o temperaturi. Istraživanja pokazuju da je brzina promjene faze na 280 stupnjeva 100 puta veća nego na 250 stupnjeva, stoga je potrebno osigurati da svaki komad stakla u peći ima isti temperaturni režim. Inače, s jedne strane, staklo s niskom temperaturom ne može se potpuno fazno promijeniti zbog nedovoljnog vremena očuvanja topline, što slabi učinak toplinskog namakanja. S druge strane, kada je temperatura stakla previsoka, može čak uzrokovati reverznu faznu transformaciju nikal sulfida, uzrokujući veće skrivene opasnosti. Obje situacije mogu učiniti zagrijavanje neučinkovitim ili čak kontraproduktivnim. Ujednačenost temperature kada radi vruća peć je vrlo važna. Prije tri godine, temperaturna razlika u peći tijekom izolacije za vruće namakanje u većini domaćih peći za toplo namakanje dosegla je čak 60 stupnjeva. Nije neuobičajeno da uvezene peći imaju temperaturne razlike od oko 30 stupnjeva. Stoga, čak iako je dio kaljenog stakla umočen u toplinu, stopa samoeksplozije ostaje visoka.
Novi standardi bit će učinkovitiji. Zapravo, proces i oprema za vruće uranjanje kontinuirano su se poboljšavali. Njemački standard DIN18516 odredio je vrijeme držanja od 8 sati u izdanju iz 1990., dok je standard prEN14179-1:2001(E) smanjio vrijeme držanja na 2 sata. Učinak procesa vrućeg potapanja prema novom standardu vrlo je značajan, a postoje jasni statistički tehnički pokazatelji: nakon vrućeg potapanja može se svesti na jedan slučaj samoeksplozije na 400 tona stakla. S druge strane, peći za vruće potapanje stalno poboljšavaju svoj dizajn i strukturu, a također je značajno poboljšana ujednačenost zagrijavanja, što u osnovi može zadovoljiti zahtjeve procesa potapanja. Na primjer, stopa samoeksplozije stakla obrađenog toplinom potapanjem CSG Grupe dosegla je tehničke pokazatelje novih europskih standarda i pokazala se izuzetno zadovoljavajućom u projektu nove zračne luke Guangzhou od 120000-kvadratnih metara .
Iako tretman zagrijavanjem ne može jamčiti da nikada neće doći do samoeksplozije, on smanjuje pojavu samoeksplozije i uistinu rješava problem samoeksplozije koji muči sve strane u projektu. Stoga je zagrijavanje najučinkovitija metoda jednoglasno priznata u svijetu za potpuno rješavanje problema samoeksplozije.