Kodėl grūdintas stiklas atsitiktinai sprogsta?

Automatinis grūdinto stiklo sprogimas be tiesioginės mechaninės išorinės jėgos yra vadinamas savaiminiu grūdinto stiklo sprogimu. Remiantis pramonės patirtimi, paprasto grūdinto stiklo savaiminio sprogimo greitis yra apie 1–3 ‰. Savaiminis sprogimas yra viena iš būdingų grūdinto stiklo savybių.
Savaiminio sprogimo dėl išsiplėtimo priežasčių yra daug, kurias galima trumpai apibendrinti taip:
①Stiklo kokybės defektų įtaka
A. Stiklo viduje yra akmenų, nešvarumų ir burbuliukų. Stiklo nešvarumai yra silpnosios grūdinto stiklo vietos, taip pat vietos, kur koncentruojasi įtampa. Ypač jei akmuo yra grūdinto stiklo tempimo įtempių zonoje, tai yra svarbus veiksnys, lemiantis sprogimą.
Akmenys randami stikle ir turi skirtingą plėtimosi koeficientą nei stiklakūnio kūnas. Įtempių koncentracija plyšio srityje aplink akmenį po stiklo grūdinimo didėja eksponentiškai. Kai akmens plėtimosi koeficientas yra mažesnis nei stiklo, tangentinis įtempis aplink akmenį yra įtemptas. Gali lengvai plisti įtrūkimai, kurie lydi akmenis.
B. Stiklo sudėtyje yra nikelio sulfido kristalų
Nikelio sulfido inkliuzai paprastai yra mažų kristalizuotų rutulių, kurių skersmuo yra 0.1-2 mm, pavidalu. Išvaizda yra metalinė, o šie intarpai yra NI3S2, NI7S6 ir NI-XS, kur X=0-0.07. Tik NI1-XS fazė yra pagrindinė spontaniško grūdinto stiklo sprogimo priežastis.
Yra žinoma, kad teorinis NIS yra 379. C temperatūroje vyksta fazių perėjimo procesas nuo a-NIS šešiakampės kristalų sistemos aukštoje temperatūroje iki B-NI trigoninės kristalų sistemos žemos temperatūros būsenoje, kartu su apimties padidėjimas 2,38%. Ši struktūra išsaugoma kambario temperatūroje. Jei stiklas bus šildomas ateityje, aB būsenos perėjimas gali įvykti greitai. Jei šios nuolaužos yra grūdinto stiklo viduje, kuris yra veikiamas tempimo įtempių, tūrio padidėjimas sukels savaiminį sprogimą. Jei a-NIS egzistuoja kambario temperatūroje, per kelerius metus ar mėnesius jis lėtai virs B būsena. Lėtas tūrio padidėjimas šio fazės perėjimo metu nebūtinai gali sukelti vidinį plyšimą.
C. Stiklo paviršiuje dėl netinkamo apdorojimo ar veikimo yra įbrėžimų, įtrūkimų, gilių įtrūkimų ir kitų defektų, dėl kurių gali lengvai susikaupti įtempiai arba grūdintas stiklas gali savaime sprogti.
② Netolygus įtempių pasiskirstymas ir poslinkis grūdintame stikle
Kai stiklas šildomas arba aušinamas, temperatūros gradientas, susidarantis išilgai stiklo storio, yra netolygus ir asimetriškas. Dėl to grūdinti gaminiai turi polinkį savaime sprogti, o kai kurie atšalę sukelia „vėjo sprogimą“. Jei tempimo įtempių zona pasislenka į tam tikrą gaminio pusę arba į paviršių, grūdintas stiklas savaime sprogs.
③ Grūdinimo laipsnio įtaka.

Eksperimentai parodė, kad padidinus grūdinimo laipsnį iki 1/cm lygio, savęs sunaikinimų skaičius pasiekia 20-25%. Matyti, kad kuo didesnis stresas, tuo didesnis grūdinimosi laipsnis ir didesnis savaiminio sprogimo kiekis.

Grūdinto stiklo savaiminio sprogimo tirpalas
1. Sumažinkite grūdinto stiklo įtempių vertę
Grūdinto stiklo įtempių pasiskirstymas yra toks, kad du grūdinto stiklo paviršiai patiria gniuždymo įtempį, šerdies sluoksnis patiria tempimo įtempį, o įtempių pasiskirstymas per stiklo storį yra panašus į parabolę. Stiklo storio centras yra parabolės viršūnė, kurioje yra didžiausias tempiamasis įtempis; dvi pusės, esančios arti dviejų stiklo paviršių, yra gniuždomos; nulinio įtempimo paviršius yra maždaug 1/3 storio. Analizuojant fizinį grūdinimo ir greito aušinimo procesą, matyti, kad grūdinto stiklo paviršiaus įtempis ir didžiausias vidinis tempiamasis įtempis turi apytikslį skaitinį proporcingą ryšį, tai yra, tempiamasis įtempis yra 1/2–1/3 gniuždymo įtempis. Vidaus gamintojai paprastai naudoja grūdinto stiklo paviršiaus įtempimą, nes įtempimas yra maždaug 100 MPa, tačiau tikroji padėtis gali būti didesnė. Grūdinto stiklo tempiamasis įtempis yra apie 32 MPa ~ 46 MPa, o stiklo tempiamasis stipris yra 59 MPa ~ 62 MPa. Kol nikelio sulfido plėtimosi sukuriama įtampa yra 30 MPa, to pakanka savaiminiam sprogimui sukelti. Sumažinus paviršiaus įtempimą, atitinkamai sumažės tempimo įtempis, būdingas grūdintam stiklui[1], taip sumažinant savaiminio sprogimo galimybę.
Amerikos standartas ASTMC1048 numato, kad grūdinto stiklo paviršiaus įtempių diapazonas yra didesnis nei 69 MPa; Pusiau grūdintas (šiluma sustiprintas) stiklas yra 24MPa ~ 52MPa. Užuolaidų sienelių stiklo standartas BG17841 numato, kad pusiau grūdinto stiklo įtempių diapazonas yra 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. Padarykite vienodą stiklo įtempimą
Netolygus grūdinto stiklo įtempis žymiai padidins savaiminio sprogimo greitį, kuris pasiekė tokį lygį, kurio negalima ignoruoti. Netolygaus streso sukeltas savaiminis sprogimas kartais būna labai koncentruotas. Visų pirma, konkrečios lenkto grūdinto stiklo partijos savaiminio sprogimo greitis gali pasiekti šokiruojantį sunkumo laipsnį, o savaiminis sprogimas gali vykti nuolat. Pagrindinės priežastys – vietinis netolygus įtempis ir tempiamojo sluoksnio nukrypimas storio kryptimi. Tam tikrą įtaką turi ir paties originalaus stiklo lakšto kokybė. Netolygus įtempis žymiai sumažins stiklo stiprumą, o tai prilygsta tam, kad padidėtų vidinis tempimo įtempis, taip padidinant savaiminio sprogimo greitį. Jei grūdinto stiklo įtempis gali būti tolygiai paskirstytas, savaiminio sprogimo greitis gali būti veiksmingai sumažintas.
3. Karštas mirkymas (HST)
Paaiškino šilumos mirkymas. Gydymas karštu mirkymu taip pat vadinamas homogenizavimu, paprastai vadinamas „detonavimu“. Šilumos panardinimo apdorojimas yra grūdintas stiklas įkaitinamas iki 290 laipsnių ± 10 laipsnių ir palaikomas šiltas tam tikrą laiką, todėl nikelio sulfidas greitai užbaigia kristalinės fazės transformaciją grūdintame stikle, todėl grūdintas stiklas gali sprogti po naudojimo, kad būtų iš anksto dirbtinai sulaužytas gamykloje. Šilumos mirkymo krosnis, taip sumažinant po montavimo naudojamo grūdinto stiklo savaiminį sprogimą. Šis metodas paprastai naudoja karštą orą kaip šildymo terpę. Užsienyje jis vadinamas „HeatSoakTest“ arba sutrumpintai HST, kuris pažodžiui verčiamas kaip apdorojimas karščiu.
Šilumos mirkymo sunkumai. Iš esmės apdorojimas karščiu nėra nei sudėtingas, nei sudėtingas. Tačiau iš tikrųjų labai sunku pasiekti šį proceso rodiklį. Tyrimai rodo, kad yra daug specifinių cheminių nikelio sulfido struktūrinių formulių stikle, tokių kaip Ni7S6, NiS, NiS1.01 ir kt. Įvairių komponentų proporcijos ne tik skiriasi, bet ir gali būti legiruotos kitais elementais. Jo fazių kaitos greitis labai priklauso nuo temperatūros. Tyrimai rodo, kad fazių kaitos greitis esant 280 laipsnių yra 100 kartų didesnis nei esant 250 laipsnių, todėl būtina užtikrinti, kad kiekvienas krosnyje esantis stiklo gabalas patirtų tą patį temperatūros režimą. Priešingu atveju, viena vertus, žemos temperatūros stiklas negali būti visiškai fazinis dėl nepakankamo šilumos išsaugojimo laiko, o tai silpnina šilumos įmirkimo poveikį. Kita vertus, kai stiklo temperatūra yra per aukšta, tai netgi gali sukelti atvirkštinės fazės nikelio sulfido transformaciją, sukeldama didesnius paslėptus pavojus. Abiejose situacijose šilumos mirkymas gali būti neveiksmingas arba netgi neproduktyvus. Temperatūros vienodumas, kai veikia karšto mirkymo krosnis, yra labai svarbus. Prieš trejus metus krosnies temperatūrų skirtumas izoliuojant karštį daugumoje buitinių krosnių siekė net 60 laipsnių. Neretai importuotose krosnyse temperatūrų skirtumai siekia apie 30 laipsnių. Todėl, nors kai kurie grūdinti stiklai buvo termiškai panardinti, savaiminio sprogimo greitis išlieka didelis.
Nauji standartai bus veiksmingesni. Tiesą sakant, karšto panardinimo procesas ir įranga buvo nuolat tobulinami. Vokietijos standartas DIN18516 1990 m. leidime nurodė 8 valandų laikymo laiką, o standartas prEN14179-1:2001(E) sumažino laikymo laiką iki 2 valandų. Karšto panardinimo proceso poveikis pagal naująjį standartą yra labai reikšmingas, yra aiškūs statistiniai techniniai rodikliai: po karštojo panardinimo jį galima sumažinti iki vieno savaiminio sprogimo atvejo 400 tonų stiklo. Kita vertus, karšto panardinimo krosnys nuolat tobulina savo dizainą ir struktūrą, taip pat žymiai pagerėjo šildymo vienodumas, kuris iš esmės gali atitikti karštojo panardinimo proceso reikalavimus. Pavyzdžiui, CSG Group termiškai apdoroto stiklo savaiminio sprogimo greitis pasiekė naujų Europos standartų techninius rodiklius, o 120,{13}}kvadratinių metrų ploto Guangdžou naujojo oro uosto projekte jis buvo itin patenkinamas. .
Nors šiluminis mirkymas negali garantuoti, kad savaiminis sprogimas niekada neįvyks, jis sumažina savaiminio sprogimo atsiradimą ir tikrai išsprendžia savaiminio sprogimo problemą, kuri kankina visas projekto šalis. Todėl karščio mirkymas yra veiksmingiausias pasaulyje vienbalsiai pripažintas būdas visiškai išspręsti savaiminio sprogimo problemą.