Afsløring af mekanismen og fordele og ulemper ved fysisk temperering

Kemisk hærdning er en proces, der bruges til at øge styrken og den termiske stabilitet af glas. Det involverer opvarmning af glasset til nær dets blødgøringstemperatur og derefter hurtig afkøling ved hjælp af enten gas eller flydende medier. Der er to almindelige metoder til kemisk temperering: gasmediumtempering og flydende mediumtempering.

Gas medium temperering:

Gas medium temperering, også kendt som luftkølende temperering, omfatter metoder som vandret luftpudetempering, horisontal valsetempering og vertikal temperering. I denne proces opvarmes glasset til en temperatur tæt på dets blødgøringspunkt (omkring 650-700 grad ) og udsættes derefter for en hurtig luftstrøm fra begge sider for at afkøle det hurtigt. Denne metode øger glassets mekaniske styrke og termiske stabilitet. Det væsentlige krav til køleprocessen er hurtig og ensartet afkøling for at opnå jævnt fordelt spænding i glasset. For at opnå ensartet køling skal køleanordningen effektivt sprede varme, lette fjernelse af lejlighedsvise glasfragmenter og minimere støj.

Fordele og ulemper:

Gas medium temperering har flere fordele. Det er omkostningseffektivt og giver mulighed for høje produktionsvolumener. Det hærdede glas fremstillet ved denne metode udviser høj mekanisk styrke, modstandsdygtighed over for termiske stød (maksimal sikker arbejdstemperatur kan nå 287,78 grader) og høj modstand mod termiske gradienter (det kan modstå op til 204,44 grader). Derudover går gasmediumhærdet glas, når det knuses, i små stykker, hvilket reducerer risikoen for skader. Denne metode har dog visse krav til glastykkelse og form (typisk en minimumstykkelse på omkring 3 mm for indenlandsk produceret udstyr). Det har også langsommere afkølingshastigheder, højere energiforbrug og er ikke egnet til applikationer, der kræver meget præcis optisk kvalitet, især til tyndt glas.

Ansøgninger:

Luftkøling temperering er meget udbredt i bilindustrien, marineindustrien og byggeindustrien.

Flydende medium temperering:

Liquid medium temperering, også kendt som væskekøling, involverer opvarmning af glasset til dets blødgøringspunkt og derefter hurtigt nedsænkning i et kølemedium. Kølemediet kan være en blanding af saltvand, såsom kaliumnitrat, natriumnitrat eller deres kombination. Mineralolie kan også bruges som kølemedium, og tilsætningsstoffer som toluen eller carbontetrachlorid kan tilsættes mineralolien. Specialiserede bratkølende olier eller silikoneolier kan også anvendes. Ved anløbning af flydende medium kan der opstå spændingsujævnheder og resulterende revner på grund af, at glaskanterne kommer først ind i køletanken. For at løse dette problem kan en forkølingsproces ved hjælp af luftkøling eller væskesprøjtning anvendes, før glasset nedsænkes i det flydende medium. En anden metode går ud på at placere glasset i en tank med vand og en organisk opløsning, hvor den organiske opløsning flyder oven på vandet. Når det opvarmede glas placeres i tanken, forkøler den organiske opløsning glasset ved at absorbere noget af varmen, før det hurtigt afkøles i vandet.

Fordele og ulemper:

Flydende medium temperering giver flere fordele. På grund af vands høje specifikke varme og høje fordampningsvarme reduceres mængden, der kræves til afkøling, betydeligt, hvilket fører til reduceret energiforbrug og omkostninger. Denne metode giver hurtig afkøling, høj sikkerhedsydelse og minimal deformation. Men da glasset sættes ind i det flydende medium efter opvarmning, kan der være ujævn opvarmning for store glasplader, hvilket kan påvirke kvaliteten og udbyttet.

Ansøgninger:

Liquid medium temperering er primært velegnet til hærdning af tynde glas med små overfladearealer, såsom briller, glas til LCD-skærme og glas, der bruges i optiske instrumenter og enheder.

Som konklusion spiller kemiske hærdningsmetoder, uanset om de bruger gas eller flydende medier, en afgørende rolle for at øge glassets styrke og termiske stabilitet. Hver metode har sine fordele og begrænsninger, hvilket gør dem velegnede til specifikke applikationer. Gas medium temperering, også kendt som luftkøling temperering, er omkostningseffektiv og udbredt i industrier som bilindustrien, marine og byggeri. Det giver høj mekanisk styrke og modstandsdygtighed over for termiske stød, samtidig med at det producerer små og sikrere glasfragmenter ved brud. Det har dog begrænsninger med hensyn til glastykkelse og form, langsommere afkølingshastigheder, højere energiforbrug og er ikke ideel til applikationer, der kræver høj optisk kvalitet.

På den anden side giver flydende medium temperering eller væskekøling fordele såsom reduceret energiforbrug, hurtig afkøling, høj sikkerhedsydelse og minimal deformation. Det er særligt velegnet til hærdning af tynde briller med små overfladearealer, såsom briller, LCD-skærmglas og glas, der bruges i optiske instrumenter. Ved omhyggeligt at vælge kølemediet og anvende forkølende teknikker kan ujævn opvarmning og potentielle revner minimeres. Processen kan dog kræve specifik ekspertise og proceskontrol for at etablere et effektivt tempereringssystem.

Samlet set giver kemiske hærdningsmetoder øget styrke og termisk stabilitet til glas, hvilket gør det velegnet til forskellige industrielle anvendelser. Valget mellem gasmediumhærdning og flydende mediumhærdning afhænger af faktorer som de ønskede egenskaber af det hærdede glas, størrelsen og formen af ​​glasset og de specifikke krav til applikationen. Disse metoder fortsætter med at udvikle sig og forbedres, hvilket bidrager til udviklingen af ​​stærkere og sikrere glasprodukter på adskillige områder.