Изучение различий между физической закалкой и химическим упрочнением стекла

Изучение различий между физической закалкой и химическим упрочнением стекла

Введение:

Стекло стало неотъемлемой частью нашей жизни, находя применение в различных областях, таких как электроника, мебель, строительство и транспорт. Поскольку стекло подвергается глубокой переработке для производства таких продуктов, как стекло AG, стекло AR и декоративное стекло, возникает потребность в повышенной прочности и безопасности. Именно здесь в игру вступает закаленное стекло, особенно стекло AG, обеспечивающее повышенную защиту при установке в готовые устройства.

Давайте углубимся в различия между физической закалкой (называемой «PT») и химической закалкой (называемой «CS») AG-стекла, чтобы лучше понять:

Физический отпуск: прочность за счет контролируемого охлаждения

PT предполагает изменение физических свойств и поведения стекла без изменения его элементного состава. При быстром охлаждении стекла от высоких температур поверхность подвергается быстрому сжатию, создавая сжимающее напряжение. Между тем ядро ​​остывает медленнее, что приводит к растягивающим напряжениям. Эта комбинация обеспечивает более высокую общую прочность стекла. Интенсивность охлаждения напрямую влияет на прочность стекла: более высокая скорость охлаждения приводит к большей прочности.

Химическое усиление: модификация состава для повышения устойчивости

CS, с другой стороны, изменяет элементный состав стекла. В нем используется низкотемпературный процесс ионного обмена, при котором более мелкие ионы на поверхности стекла заменяются более крупными ионами из раствора. Например, ионы лития в стекле могут быть заменены ионами калия или натрия из раствора. Этот ионный обмен создает сжимающее напряжение на поверхности стекла, пропорциональное количеству обмененных ионов и глубине поверхностного слоя. CS особенно эффективен для повышения прочности тонкого стекла, в том числе изогнутого или фасонного стекла.

Параметры обработки:

Физическое закаливание:

Температура обработки: Обычно проводится при температуре от 600 до 700 градусов (близкой к температуре размягчения стекла).

Принцип обработки: Быстрое охлаждение, приводящее к сжимающему напряжению внутри стекла.

Химическое усиление:

Температура обработки: осуществляется при температуре от 400 до 450 градусов.

Принцип обработки: ионный обмен более мелких ионов на поверхности стекла с более крупными ионами из раствора с последующим охлаждением для создания сжимающего напряжения.

Толщина обработки:

Физическая закалка: подходит для стекла толщиной от 3 до 35 мм. Отечественное оборудование часто ориентировано на закалку стекла толщиной около 3 мм и выше.

Химическое упрочнение: эффективно для стекла толщиной от 0,15 мм до 50 мм, что делает его особенно подходящим для упрочнения стекла толщиной 5 мм и менее. Это ценный метод упрочнения тонкого стекла неправильной формы, особенно стекла толщиной менее 3 мм.

Преимущества:

Физическое закаливание Экономичность: PT — более экономичный метод, что делает его пригодным для крупномасштабного производства.

Высокая механическая прочность: в результате PT получается стекло с превосходной механической прочностью, термостойкостью (способно выдерживать температуры до 287,78 градусов) и высокой стойкостью к температурному градиенту (может выдерживать изменения до 204,44 градусов).

Повышение безопасности: закаленное стекло с ветровым охлаждением не только повышает механическую прочность, но и разбивается на мелкие осколки при поломке, снижая риск травм.

Химическое усиление:

Высокая прочность и равномерное распределение напряжений. CS производит стекло со значительно более высокой прочностью, чем обычное стекло (в 5-10 раз прочнее), повышенной прочностью на изгиб (в 3-5 раз прочнее) и улучшенной ударопрочностью (5-10). раз более устойчивы). CS обеспечивает повышенную прочность и безопасность по сравнению с PT для стекла той же толщины.

Превосходная стабильность и формуемость: CS обеспечивает равномерное распределение напряжений, стабильность и целостность размеров. Он сохраняет свою форму без деформации и искажений и не вызывает оптических искажений. Его можно применять для стеклянных изделий различной сложной формы, в том числе изогнутых, цилиндрических, коробчатых и плоских конструкций.

Устойчивость к тепловым нагрузкам: стекло, обработанное CS, демонстрирует в 2-3 раз большую устойчивость к быстрым изменениям температуры, выдерживая перепад температур более 150 градусов без разрушения или самовзрыва.

Подходит для тонкого стекла: CS очень эффективен для упрочнения стекла толщиной от {{0}},2 мм до 5,0 мм. Он дает превосходные результаты, не вызывая изгибов и короблений.

Недостатки:

Физическое закаливание:

Риск самовзрыва: Стекло, обработанное PT, может самовзрываться во время обработки, хранения, транспортировки, установки или использования. Время самовзрыва непредсказуемо и может произойти от 1 до 5 лет после лечения. Видимые дефекты стекла, такие как камни, частицы, пузыри, примеси, зазубрины, царапины или дефекты кромок, а также примеси серы и никеля (NIS) и включения гетерогенных частиц, могут вызвать самовзрыв.

Химическое усиление:

Более высокая стоимость: CS дороже, чем PT, и его стоимость в несколько раз выше.

Приложения:

Физическое закаливание:

Широко используется в изделиях, требующих высокой механической прочности и безопасности, таких как навесные стены, фасадные окна, межкомнатные перегородки, мебель, бытовая техника, а также перегородки, расположенные вблизи интенсивных источников тепла или подвергающиеся резким изменениям температуры.

Химическое усиление:

В основном применяется в электронных устройствах отображения, таких как мониторы, телевизоры, планшеты и смартфоны, в качестве защитных экранных панелей. Он обеспечивает превосходную устойчивость к повреждениям и ударам.

Заключение:

Методы как физического закаливания, так и химического упрочнения играют важную роль в повышении прочности и безопасности AG-стекла. Физическая закалка обеспечивает экономичные варианты широкого применения, а химическая закалка обеспечивает превосходную прочность, равномерное распределение напряжений и отличную формуемость, что делает его идеальным выбором для тонкого стекла и электронных дисплеев. Понимание различий между этими двумя методами позволяет принимать обоснованные решения при выборе наиболее подходящего подхода на основе конкретных требований и характеристик продукта.