Zašto kaljeno staklo slučajno eksplodira?

Automatska eksplozija kaljenog stakla bez direktne mehaničke vanjske sile naziva se samoeksplozija kaljenog stakla. Prema iskustvu industrije, stopa samoeksplozije običnog kaljenog stakla je oko 1~3‰. Samoeksplozija je jedna od svojstvenih karakteristika kaljenog stakla.
Postoji mnogo razloga za samoeksploziju zbog ekspanzije, koji se ukratko mogu sažeti na sljedeći način:
①Uticaj nedostataka kvaliteta stakla
O. U staklu ima kamenčića, nečistoća i mehurića: Nečistoće u staklu su slabe tačke kaljenog stakla i takođe su mesta gde je koncentrisan stres. Naročito ako se kamen nalazi u području zateznog naprezanja kaljenog stakla, to je važan faktor koji dovodi do eksplozije.
Kamenje se nalazi u staklu i ima drugačiji koeficijent ekspanzije od staklastog tijela. Koncentracija naprezanja u području pukotine oko kamena eksponencijalno raste nakon kaljenja stakla. Kada je koeficijent širenja kamena manji od koeficijenta stakla, tangencijalni napon oko kamena je zategnut. Lako može doći do širenja pukotina koje prati kamenje.
B. Staklo sadrži kristale nikl sulfida
Uključci nikl sulfida općenito postoje u obliku malih kristaliziranih kuglica promjera 0.1-2 mm. Izgled je metalik, a ove inkluzije su NI3S2, NI7S6 i NI-XS, gdje je X=0-0.07. Samo NI1-XS faza je glavni razlog za spontanu eksploziju kaljenog stakla.
Poznato je da teoretski NIS iznosi 379. Postoji proces faznog prelaza na C, od a-NIS heksagonalnog kristalnog sistema u visokotemperaturnom stanju na B-NI trigonalni kristalni sistem u stanju niske temperature, praćen povećanje obima od 2,38%. Ova struktura se čuva na sobnoj temperaturi. Ako se staklo u budućnosti zagrije, prijelaz aB stanja može se dogoditi brzo. Ako se ovi ostaci nalaze unutar kaljenog stakla koje je podložno vlačnom naprezanju, proširenje volumena će uzrokovati spontanu eksploziju. Ako a-NIS postoji na sobnoj temperaturi, on će se polako transformisati u B stanje tokom nekoliko godina ili meseci. Sporo povećanje volumena tokom ove fazne tranzicije ne mora nužno uzrokovati unutrašnje rupture.
C. Staklena površina ima ogrebotine, pukotine, duboke pukotine i druge nedostatke zbog nepravilne obrade ili rada, što može lako uzrokovati koncentraciju naprezanja ili uzrokovati samoeksplodiranje 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 temperirani proizvodi imaju tendenciju samoeksplodiranja, a neki proizvode "eksploziju vjetra" kada su ohlađeni. Ako je zona zateznog naprezanja pomaknuta na određenu stranu proizvoda ili na površinu, kaljeno staklo će samoeksplodirati.
③Uticaj stepena kaljenja.

Eksperimenti su pokazali da kada se stepen kaljenja poveća na nivo 1/cm, broj samouništenja dostiže 20-25%. Vidi se da što je veći stres, to je veći stepen kaljenja i veća je količina samoeksplozije.

Rešenje za samoeksploziju od kaljenog stakla
1. Smanjite vrijednost naprezanja kaljenog stakla
Raspodjela naprezanja u kaljenom staklu je da su dvije površine kaljenog stakla pod tlačnim naprezanjem, jezgrini sloj je pod vlačnim naprezanjem, a raspodjela naprezanja po debljini stakla je slična paraboli. Centar debljine stakla je vrh parabole, gdje je vlačni napon najveći; dvije strane blizu dvije površine stakla su tlačni napon; površina bez naprezanja nalazi se na približno 1/3 debljine. Analizom fizičkog procesa kaljenja i brzog hlađenja može se uočiti da površinski napon kaljenog stakla i maksimalno unutrašnje zatezno naprezanje imaju grubu numeričku proporcionalnu vezu, odnosno vlačno napon iznosi 1/2 do 1/3 od tlačno naprezanje. Domaći proizvođači uglavnom koriste površinsku napetost kaljenog stakla jer je napetost postavljena na oko 100MPa, ali stvarna situacija može biti veća. Zatezni napon samog kaljenog stakla je oko 32MPa ~ 46MPa, a vlačna čvrstoća stakla je 59MPa ~ 62MPa. Sve dok je napetost stvorena ekspanzijom nikl sulfida 30MPa, dovoljna je da izazove samoeksploziju. Ako se površinski napon smanji, vlačno naprezanje svojstveno kaljenom staklu[1] će se u skladu s tim smanjiti, čime se pomaže u smanjenju pojave samoeksplozije.
Američki standard ASTMC1048 propisuje da je raspon površinskog naprezanja kaljenog stakla veći od 69 MPa; polukaljeno (toplinski ojačano) staklo je 24MPa ~ 52MPa. Standard stakla za 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 napon stakla
Neujednačeno opterećenje kaljenog stakla značajno će povećati stopu samoeksplozije, koja je dostigla nivo koji se ne može zanemariti. Samoeksplozija uzrokovana neujednačenim stresom ponekad je vrlo koncentrirana. Konkretno, stopa samoeksplozije određene serije zakrivljenog kaljenog stakla može doseći šokantan stepen ozbiljnosti, a samoeksplozija se može dogoditi kontinuirano. Glavni razlozi su lokalno neravnomjerno naprezanje i odstupanje zateznog sloja u smjeru debljine. Kvalitet samog originalnog staklenog lima također ima određeni utjecaj. Neujednačeno naprezanje će značajno smanjiti čvrstoću stakla, što je ekvivalentno povećanju unutrašnjeg zateznog naprezanja do određene mjere, čime se povećava stopa samoeksplozije. Ako se naprezanje kaljenog stakla može ravnomjerno rasporediti, stopa samoeksplozije može se efikasno smanjiti.
3. Tretman vrućim namakanjem (HST)
Objašnjeno natapanje toplinom. Tretman vrućim namakanjem naziva se i tretman homogenizacije, obično poznat kao "detonacija". Obrada toplotnim potapanjem je da se kaljeno staklo zagreje na 290 stepeni ±10 stepeni i da se zadrži toplo tokom određenog vremenskog perioda, što podstiče nikl sulfid da brzo završi transformaciju kristalne faze u kaljenom staklu, uzrokujući kaljeno staklo koje je mogu eksplodirati nakon upotrebe da bi se unaprijed umjetno razbili u tvornici. Toplotna peć za namakanje, čime se smanjuje samoeksplozija kaljenog stakla u upotrebi nakon ugradnje. Ova metoda općenito koristi vrući zrak kao medij za grijanje. U inostranstvu se zove "HeatSoakTest", ili skraćeno HST, što je doslovno prevedeno kao tretman toplinskim namakanjem.
Poteškoće sa upijanjem toplote. U principu, tretman termičkim namakanjem nije ni komplikovan ni težak. Ali zapravo je vrlo teško postići ovaj indikator procesa. Istraživanja pokazuju da postoje mnoge specifične hemijske strukturne formule nikl sulfida u staklu, kao što su Ni7S6, NiS, NiS1.01, itd. Ne samo da se proporcije različitih komponenti razlikuju, već mogu biti i dopirane drugim elementima. Brzina promjene faze u velikoj mjeri ovisi o temperaturi. Istraživanja pokazuju da je brzina promjene faze na 280 stepeni 100 puta veća od 250 stepeni, tako da je potrebno osigurati da svaki komad stakla u peći doživi isti temperaturni režim. U suprotnom, s jedne strane, staklo sa niskom temperaturom ne može se u potpunosti promijeniti po fazama zbog nedovoljnog vremena očuvanja topline, što slabi učinak toplinskog namakanja. S druge strane, kada je temperatura stakla previsoka, može čak uzrokovati obrnutu faznu transformaciju nikal sulfida, uzrokujući veće skrivene opasnosti. Obje situacije mogu učiniti toplotno namakanje neučinkovitim ili čak kontraproduktivnim. Ujednačenost temperature kada peć za vruće namakanje radi je toliko važna. Prije tri godine, temperaturna razlika u peći tokom izolacije toplim namakanjem u većini domaćih peći za vruće namakanje dostigla je čak 60 stepeni. Nije neuobičajeno da uvezene peći imaju temperaturne razlike od oko 30 stepeni. Stoga, iako je dio kaljenog stakla potopljen u toplinu, stopa samoeksplozije ostaje visoka.
Novi standardi će biti efikasniji. Zapravo, proces vrućeg potapanja i oprema se kontinuirano poboljšavaju. Njemački standard DIN18516 specificirao je vrijeme zadržavanja od 8 sati u izdanju iz 1990. godine, dok je standard prEN14179-1:2001(E) smanjio vrijeme zadržavanja na 2 sata. Učinak procesa vrućeg potapanja prema novom standardu je vrlo značajan, a postoje i jasni statistički tehnički pokazatelji: nakon vrućeg potapanja može se svesti na jedan slučaj samoeksplozije na 400 tona stakla. S druge strane, vruće peći konstantno poboljšavaju svoj dizajn i strukturu, a značajno je poboljšana i ujednačenost grijanja, što u osnovi može zadovoljiti zahtjeve procesa vrućeg potapanja. Na primjer, stopa samoeksplozije toplinski obrađenog stakla CSG Grupe dostigla je tehničke pokazatelje novih evropskih standarda, a pokazala se izuzetno zadovoljavajuće u projektu novog aerodroma Guangzhou od 120,000-kvadratnih metara. .
Iako tretman toplinskim namakanjem ne može garantirati da do samoeksplozije nikada neće doći, on smanjuje pojavu samoeksplozije i zaista rješava problem samoeksplozije koji muči sve strane u projektu. Stoga je toplotno namakanje najefikasnija metoda koja je jednoglasno priznata u svijetu za potpuno rješavanje problema samoeksplozije.