Kính tác động®

Kính cường lực

Xử lý nhiệt: Trường hợp kính ủ được xử lý nhiệt đặc biệt, trong đó nó được làm nóng đến khoảng 680 ° C và sau đó được làm mát.

Tăng cường hóa học: Kính được bao phủ bởi một dung dịch hóa học tạo ra sức đề kháng cơ học cao hơn. Về mặt hóa học - kính cường lực có tính chất tương tự như kính được xử lý nhiệt.

Tốc độ làm mát ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền của kính. Quá trình làm mát thường xuyên - hoặc ủ - kính nổi dẫn đến tốc độ chậm. Kính mạnh hơn có thể được sản xuất bằng cách thay đổi tốc độ làm mát. Hai loại kính mạnh hơn là:

• Kính cường lực nhiệt
• Kính cường lực

Kính cường lực nhiệt được làm lạnh với tốc độ nhanh hơn kính ủ thông thường. Kính cường lực, lần lượt, được làm mát với tốc độ nhanh hơn kính cường lực nhiệt. Một cách khác để tăng cường thủy tinh là sử dụng nhiều hơn một lít thủy tinh trong ứng dụng. Kính nhiều lớp bao gồm hai hoặc nhiều lít thủy tinh, được nối với nhau bởi một lớp nhựa.

Trong nhiều tòa nhà hiện đại, kính phải càng chắc chắn càng tốt. Ba lý do cơ bản để tăng cường kính là:

• Tăng tải trọng gió
• Tăng khả năng chống va đập
• Chống căng thẳng nhiệt

Kiến trúc sư và nhà thiết kế phải xem xét lực gió trên tòa nhà hoặc lắp đặt khi chọn kính. Gió làm cho kính bị lệch. Độ lệch này không chỉ làm căng kính mà toàn bộ hệ thống kính: khung, miếng đệm và chất bịt kín.

Khả năng chống va đập có liên quan chặt chẽ đến tải trọng gió vì gió mang những thứ như mưa đá, bụi, đá nhỏ và các mảnh vụn khác. Trong các cơn lốc xoáy và bão, gió mang theo nhiều vật thể lớn hơn.

Khi thủy tinh nóng lên, nó mở rộng. Phần trung tâm của đèn lite trở nên nóng hơn và mở rộng với tốc độ lớn hơn các cạnh. Các ứng suất trên các cạnh thường lớn hơn ở trung tâm của mỗi cạnh và giảm dần về phía các góc. Sự mất cân bằng làm căng các cạnh. Điều này được gọi là ứng suất nhiệt. Do đó, cường độ cạnh của lite quyết định rất nhiều đến khả năng chống vỡ của nó. Các cạnh cắt sạch sẽ cung cấp sức mạnh cạnh lớn nhất. Điều này đặc biệt quan trọng với kính hấp thụ nhiệt. Một hệ thống kính được thiết kế tốt cũng làm giảm căng thẳng trên kính.

Kính cường lực nhiệt được chế tạo bằng cách làm nóng kính ủ đồng đều, sau đó làm mát nó với tốc độ chậm hơn kính cường lực. Các đặc điểm bao gồm:

• Mạnh gấp đôi kính ủ thông thường có cùng kích thước và độ dày.
• Có khả năng chịu tải trọng gió và va đập tốt hơn kính ủ thông thường mặc dù ít chịu lực hơn kính cường lực.
• Gãy thành những mảnh lớn, lởm chởm, tương tự như kính ủ.

Kính cường lực nhiệt thường được sử dụng trong các tòa nhà cao tầng để giúp kính chống lại ứng suất nhiệt. Nó cũng được sử dụng trong việc chế tạo thủy tinh spandrel. Kính spandrel là kính che khuất được sử dụng trong các khu vực không nhìn thấy. Bởi vì kính cường lực nhiệt bị gãy thành các mảnh lởm chởm lớn, nó không đủ điều kiện làm vật liệu kính an toàn. Tất cả các quy tắc xây dựng đều yêu cầu kính an toàn cho cửa tắm, cửa thương mại và mặt tiền cửa hàng vì mục đích an toàn.

Thủy tinh đạt được sức mạnh đáng kể từ ủ. Một lít kính cường lực mạnh hơn khoảng bốn lần so với một lít kính ủ có cùng kích thước và độ dày. Các đặc điểm bao gồm:

• Đặc điểm duy nhất của kính ủ bị ảnh hưởng bởi quá trình ủ là độ bền uốn hoặc độ bền kéo của nó:
• Ủ làm tăng độ bền kéo của kính.
• Điều này làm cho kính cường lực có khả năng chống lại các lực gây ra bởi nhiệt, gió và tác động tốt hơn.
• Nhiệt độ không thay đổi:
• Màu sắc, thành phần hóa học hoặc đặc tính truyền ánh sáng của kính ủ.
• Độ bền nén của nó (khả năng chống lại lực nghiền của kính)
• Tốc độ kính dẫn và truyền nhiệt.
• Tốc độ kính giãn nở khi đun nóng.
• Độ cứng của kính.

Những lý do chính để sử dụng kính cường lực là:

• Kính cường lực khi vỡ được thiết kế để vỡ thành các hạt hình khối. Do đó, nó đủ điều kiện là vật liệu kính an toàn.
• Kính cường lực cung cấp sức mạnh lớn hơn chống lại độ lệch, và do đó, khả năng chống lại lực gió tốt hơn, so với kính cường lực nhiệt. Sẽ hiệu quả hơn nếu được đặt trong một hệ thống kính tổng thể, được thiết kế tốt.
• Ủ làm tăng khả năng của kính để tồn tại tác động của các vật thể có thể tấn công tòa nhà. Khi kính cường lực bị vỡ, nó vỡ thành các khối nhỏ, làm giảm khả năng chấn thương nghiêm trọng khi va chạm.
• Ủ làm tăng cường độ cạnh của một lite. Do đó, kính cường lực được chỉ định khi các nhà thiết kế dự đoán ứng suất nhiệt cao.

Kính cường lực được làm bằng cách làm nóng kính ủ đồng đều. Kính có thể dày từ 1/8 "đến 3/4". Kính ủ sau đó được làm mát nhanh chóng bằng cách thổi không khí đồng đều lên cả hai bề mặt cùng một lúc. Điều này được gọi là dập tắt không khí. Làm mát nhanh làm tăng lực nén trên bề mặt và lực căng bên trong kính. Hai quy trình được sử dụng để làm nóng kính:

• Ủ dọc
• Ủ ngang

Trong kẹp ủ dọc được sử dụng để treo kính từ cạnh trên của nó. Nó di chuyển theo chiều dọc qua lò theo cách này. Trong ủ ngang, kính di chuyển qua lò trên các con lăn bằng thép không gỉ hoặc gốm. Trong hai quá trình, ủ ngang là phổ biến hơn. Kính cường lực được xác định bởi một nhãn vĩnh viễn, được gọi là lỗi, được đặt vào góc của mỗi đèn cường lực. Kính cường lực không thể cắt, khoan hoặc cạnh. Các quá trình này phải được thực hiện trên kính trước khi ủ.

Kính nhiều lớp, đôi khi được gọi là "lami", được tạo ra bằng cách đặt một lớp polyvinyl butyral (PVB) giữa hai hoặc nhiều đèn thủy tinh. PVB có thể rõ ràng hoặc nhuộm màu và thường thay đổi độ dày từ .015 "đến .090", nhưng nó có thể dày tới .120 "cho các ứng dụng đặc biệt. Toàn bộ thiết bị sau đó được hợp nhất dưới nhiệt và áp suất trong một lò nướng đặc biệt gọi là nồi hấp. Quá trình cán màng có thể được thực hiện trên kính trong, màu, phản chiếu, tăng cường nhiệt hoặc cường lực. Các đặc điểm bao gồm:

• Khi kính nhiều lớp vỡ, các hạt thủy tinh bám vào PVB và không bay hoặc rơi. Một số kết hợp nhất định của độ dày kính và PVB đủ điều kiện là vật liệu kính an toàn theo các tiêu chuẩn an toàn và sức khỏe do Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) đặt ra. Ví dụ, kính nhiều lớp với lớp .030 PVB kẹp giữa hai mảnh kính ủ hai milimet đáp ứng yêu cầu tối thiểu về kính an toàn.

Các ứng dụng-Ngoài kính an toàn, kính nhiều lớp có nhiều ứng dụng đặc biệt, bao gồm giảm âm thanh và bảo mật.

REFLEX Analytical giới thiệu một quy trình tăng cường hóa học cho chất nền thủy tinh vào khả năng chế tạo quang học của chúng. Việc xử lý được thực hiện thông qua trao đổi ion hóa học trên bề mặt chất nền. Trao đổi Na + -K + giới thiệu các ứng suất nén ở bề mặt và các ứng suất này hoạt động như một cơ chế làm cứng hiệu quả, do đó làm tăng cường độ và giảm tính nhạy cảm với sự khởi đầu thiệt hại. Điều này cho phép kính được sử dụng ở mức độ ứng suất kéo cao hơn, với cường độ tương đương với hợp kim nhôm.

Đáng chú ý tại thời điểm này, độ bền uốn của thủy tinh được xử lý hóa học có thể đạt tới 100.000 psi (100 Ksi), gần tương đương với các tính chất quang học và cơ học của vật liệu quang học Sapphire có độ bền cao, nhưng đắt tiền hơn, chỉ đứng sau Diamond về độ cứng và không thấm nước, hầu hết các axit, kiềm và hóa chất khắc nghiệt. Một quy trình đang chờ cấp bằng sáng chế đã được phát triển để tăng độ bền uốn lên 150.000 psi (150 Ksi), vượt xa xếp hạng của Sapphire là 108.000 psi (108 Ksi). Kính cường lực hóa học thể hiện các tính chất cơ học, hóa học và quang học nổi bật, đại diện cho một tiến bộ lớn trong công nghệ khoa học thủy tinh.

Kính được xử lý hóa học tự hào có phạm vi trong suốt từ tia cực tím qua khả năng nhìn thấy và vào hồng ngoại. Điều này cho phép các nhà thiết kế hệ thống vũ khí vận hành các thiết bị dẫn đường cho dù chúng là CCD, tần số vô tuyến, hồng ngoại hay laser. Những người đề xuất vật liệu nhấn mạnh rằng thủy tinh được xử lý hóa học không chỉ để sử dụng trong các ứng dụng quân sự. Nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi độ dẻo dai và độ rõ quang học. Vật liệu này cũng hữu ích cho các cổng xem, vỏ bảo vệ và quang học bề mặt phía trước trong môi trường thù địch có các yếu tố có thể bao gồm nhiệt độ cao, áp suất cao và điều kiện chân không. Các ứng dụng ít đòi hỏi hơn bao gồm cửa sổ quét điểm bán hàng được sử dụng trong cửa hàng tạp hóa và máy quét bán lẻ.

Các thành phần tùy chỉnh được khuyến khích và có sẵn theo yêu cầu; Bản vẽ cơ khí với thông số kỹ thuật và dung sai là điều kiện tiên quyết.

Kính cường lực được làm từ kính ủ thông qua quá trình ủ nhiệt. Kính được đặt lên bàn lăn, đưa nó qua lò nung làm nóng nó trên điểm ủ khoảng 720 ° C. Kính sau đó được làm mát nhanh chóng bằng các bản nháp không khí cưỡng bức trong khi phần bên trong vẫn tự do chảy trong một thời gian ngắn. Một quá trình hóa học thay thế liên quan đến việc buộc một lớp thủy tinh bề mặt dày ít nhất 0,1mm vào nén bằng cách trao đổi ion của các ion natri trong bề mặt thủy tinh với các ion kali lớn hơn 30%, bằng cách ngâm thủy tinh vào bể kali nitrat nóng chảy. Làm cứng hóa học dẫn đến tăng độ dẻo dai so với làm cứng nhiệt, và có thể được áp dụng cho các vật thể thủy tinh có hình dạng phức tạp. [1] [màn hình cảm ứng:chỉnh sửa] Lợi thế

Thuật ngữ kính cường lực thường được sử dụng để mô tả kính cường lực hoàn toàn nhưng đôi khi được sử dụng để mô tả kính cường lực nhiệt vì cả hai loại đều trải qua quá trình 'làm cứng' nhiệt. Có hai loại kính được xử lý nhiệt chính, tăng cường nhiệt và tôi luyện hoàn toàn. Kính cường lực nhiệt mạnh gấp đôi so với kính ủ trong khi kính cường lực hoàn toàn thường gấp bốn đến sáu lần sức mạnh của kính ủ và chịu được nhiệt trong lò vi sóng. Sự khác biệt là ứng suất dư ở cạnh và bề mặt kính. Kính cường lực hoàn toàn ở Mỹ thường trên 65 MPa trong khi kính cường lực nhiệt là từ 40 đến 55 MPa. Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù độ bền của kính không làm thay đổi độ lệch, nhưng mạnh hơn có nghĩa là nó có thể lệch nhiều hơn trước khi vỡ. [màn hình cảm ứng:cần dẫn nguồn] Kính ủ làm lệch ít hơn kính cường lực dưới cùng một tải, tất cả những thứ khác đều bằng nhau. [màn hình cảm ứng:chỉnh sửa] Khó khăn

Kính cường lực phải được cắt theo kích thước hoặc ép để định hình trước khi làm cứng và không thể gia công lại sau khi cường hóa. Đánh bóng các cạnh hoặc khoan lỗ trên kính được thực hiện trước khi quá trình làm cứng bắt đầu. Do ứng suất cân bằng trong kính, thiệt hại cho kính cuối cùng sẽ dẫn đến kính vỡ thành các mảnh có kích thước hình thu nhỏ. Kính dễ bị vỡ nhất do làm hỏng mép kính nơi ứng suất kéo là lớn nhất, nhưng vỡ cũng có thể xảy ra trong trường hợp tác động mạnh ở giữa tấm kính hoặc nếu tác động tập trung (ví dụ, đập vào kính bằng một điểm). Sử dụng kính cường lực có thể gây ra rủi ro an ninh trong một số tình huống do xu hướng kính vỡ hoàn toàn khi va chạm mạnh hơn là để lại các mảnh vỡ trong khung cửa sổ [2].

Ủ hóa học là một xử lý bề mặt được thực hiện trong quá trình chuyển đổi thủy tinh thể, khi kính được nhúng vào bồn tắm với muối kali tan chảy ở nhiệt độ trên 380 [màn hình cảm ứng: độ] C. Một sự trao đổi diễn ra giữa các ion kali trong muối và các ion natri trên bề mặt thủy tinh. Sự ra đời của các ion kali lớn hơn các ion natri dẫn đến ứng suất dư, được đặc trưng bởi sức căng nén trên bề mặt được bù đắp bởi sức căng ứng suất bên trong kính.

Ủ hóa học nên được xem xét trong các tình huống sau:

• Khi độ dày kính nhỏ hơn 2,5mm (rất khó để tôi luyện nhiệt kính có độ mỏng này);

• nơi kính có đặc tính uốn hoặc kích thước phức tạp không thể được tôi luyện bằng thiết bị nhiệt;

• khi cần điện trở cơ học vượt trội so với khả năng đạt được với ủ nhiệt (ví dụ, trong các ứng dụng công nghiệp hoặc kiến trúc đặc biệt);

• Trường hợp yêu cầu khả năng chống va đập vượt trội so với khả năng chống va đập có thể đạt được với ủ nhiệt truyền thống;

• nơi có yêu cầu quang học cao và không thể chịu được biến dạng bề mặt kính (ví dụ, đối với các ứng dụng công nghiệp và động cơ).

Kính cường lực hóa học có thể được hình thành với thành phần hóa học đặc biệt, chẳng hạn như thủy tinh natri-canxi. Nó có thể bắt đầu từ độ dày 0,5mm và có thể đo tới 3200 x 2200mm.

Các giá trị khác nhau có thể thu được tùy thuộc vào độ dài chu kỳ và nhiệt độ, và có thể được chọn theo yêu cầu dự án đặc biệt và các điều kiện theo đó vật phẩm thủy tinh sẽ được sử dụng. Kính cường lực hóa học có thể được cắt, nghiền, khoan, định hình và trang trí.