強(qiáng)化玻璃的原理和應(yīng)用

強(qiáng)化玻璃的原理和應(yīng)用第1頁/共29頁組員及分工查找資料：吳煒，徐潤響PPT制作：王新鵬PPT講解：梁世潔總結(jié)報(bào)告：魏俊曉第2頁/共29頁內(nèi)容提要1.強(qiáng)化玻璃的原理2.強(qiáng)化玻璃的制備3.強(qiáng)化玻璃的現(xiàn)狀4.強(qiáng)化玻璃的展望第3頁/共29頁1.強(qiáng)化玻璃的原理玻璃是由二氧化硅和其他化學(xué)物質(zhì)熔融在一起形成的。在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化致使其結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。第4頁/共29頁

玻璃有著悠久的歷史和廣泛的應(yīng)用，它的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗壓強(qiáng)度，是典型的脆性材料，因此很容易因外力而破碎。第5頁/共29頁

強(qiáng)化玻璃是用物理的或化學(xué)的方法，在玻璃表面上形成一個(gè)壓應(yīng)力層，當(dāng)玻璃受到外力作用時(shí)，這個(gè)壓力層可將部分拉應(yīng)力抵銷，避免玻璃的碎裂，從而達(dá)到提高玻璃強(qiáng)度的目的。第6頁/共29頁2.強(qiáng)化玻璃的制備鋼化玻璃是平板玻璃的二次加工產(chǎn)品，鋼化玻璃的加工可分為物理鋼化法和化學(xué)鋼化法。常用的方法是物理鋼化。第7頁/共29頁物理強(qiáng)化法物理強(qiáng)化玻璃又稱為淬火強(qiáng)化玻璃。它時(shí)將普通平板玻璃在加熱爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度（600℃）時(shí)，通過自身的形變消除內(nèi)部應(yīng)力，然后將玻璃移出加熱爐，再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面，使其迅速且均勻地冷卻至室溫，即可制得強(qiáng)化玻璃，又可分為全鋼化和部分鋼化兩種工藝。第8頁/共29頁

鋼化爐

吹氣管

平模板

第9頁/共29頁全鋼化玻璃玻璃在加熱爐內(nèi)加熱到接近軟化溫度，保溫一段時(shí)間，然后將此玻璃迅速送入冷卻裝置，用低溫高速氣流對玻璃進(jìn)行均勻淬冷，使玻璃內(nèi)層產(chǎn)生張應(yīng)力，外表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，經(jīng)過這樣處理的玻璃就稱為全鋼化玻璃。多用于使用平面玻璃的設(shè)備中。

第10頁/共29頁全鋼化玻璃碎裂效果第11頁/共29頁區(qū)域鋼化玻璃玻璃在加熱爐內(nèi)加熱到接近軟化溫度，然后將此片玻璃迅速送入不同冷卻強(qiáng)度的風(fēng)柵中，對玻璃進(jìn)行不均勻冷卻，使玻璃主視區(qū)與周邊區(qū)產(chǎn)生不同的應(yīng)力，周邊區(qū)處于風(fēng)柵的強(qiáng)冷位置，進(jìn)行全鋼化，此位置碎片小鋼化強(qiáng)度高，主視區(qū)處于風(fēng)柵弱冷位置，碎片大鋼化強(qiáng)度低。多用于使用曲面玻璃的設(shè)備中。

第12頁/共29頁區(qū)域鋼化玻璃碎裂效果第13頁/共29頁化學(xué)強(qiáng)化法

化學(xué)強(qiáng)化玻璃是通過改變表面的化學(xué)組成來提高玻璃的強(qiáng)度，一般是用離子交換法進(jìn)行強(qiáng)化。將玻璃浸入到熔融狀態(tài)的鋰鹽中，使玻璃表層的鈉或鉀離子與鋰離子發(fā)生交換，表面形成離子交換層，由于Li＋的膨脹系數(shù)小于Na＋、K＋，從而在冷卻過程中外層收縮較小而內(nèi)層收縮較大，當(dāng)冷卻到常溫后，玻璃便處于內(nèi)層受拉，外層受壓的狀態(tài)，制得強(qiáng)化玻璃。近年來，還發(fā)展出了兩步離子交換法。第14頁/共29頁鋼化玻璃生產(chǎn)工藝流程

切大片預(yù)處理印刷鋼化包裝切毛坯成型切割成型切割掰邊磨邊鉆孔黑花邊加熱線天線GT爐BT爐垂直爐平彎爐附件裝箱第15頁/共29頁

即外表面受到壓應(yīng)力，內(nèi)表面受拉應(yīng)力。第16頁/共29頁3.強(qiáng)化玻璃的現(xiàn)狀強(qiáng)化玻璃特性--優(yōu)點(diǎn)--具有較高的機(jī)械強(qiáng)度1.抗沖擊強(qiáng)度強(qiáng)化玻璃的抗沖擊強(qiáng)度是相同厚度普通玻璃的5-8倍，5MM厚鋼化玻璃用227g鋼球沖擊，鋼球從2-3米高度下落玻璃不破碎，同樣厚度的玻璃在0.4米就破碎了。第17頁/共29頁

2.抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度比普通玻璃高3-5倍，用一片6*1250*350MM玻璃條，兩端架起來，中間加重物，中間最大彎度可達(dá)100MM不斷裂。第18頁/共29頁

3.具有良好的熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性是指玻璃能承受劇烈溫度變化而不破壞的性能。強(qiáng)化玻璃可承受溫度變化范圍達(dá)150-320度，而普通玻璃只有70-90度，如將強(qiáng)化玻璃放在0度的冰上，澆上熔化的327度鉛水，玻璃不會爆碎。第19頁/共29頁

4.安全性能好強(qiáng)化玻璃破碎時(shí)碎片成蜂窩狀鈍角小顆粒，不易傷人。第20頁/共29頁

強(qiáng)化玻璃特性—缺點(diǎn)強(qiáng)化玻璃不能切裁、鉆孔及磨邊。強(qiáng)化玻璃會自爆，即在沒有外界機(jī)械力作用下發(fā)生的自身破裂。第21頁/共29頁

強(qiáng)化玻璃的應(yīng)用

交通設(shè)備、

工程機(jī)械擋風(fēng)

第22頁/共29頁

屋頂、門窗第23頁/共29頁

儀表、觀察窗、家電保護(hù)屏第24頁/共29頁4.強(qiáng)化玻璃的展望1.物理強(qiáng)化作為比較老的增強(qiáng)技術(shù)，物理強(qiáng)化不能處理3mm以下的玻璃及異形件一直是牽制其發(fā)展的原因之一，要突破現(xiàn)有的技術(shù)需要花很大的精力。第25頁/共29頁

2.兩步離子交換法(ESP)玻璃因其優(yōu)異的力學(xué)性能有著廣泛的應(yīng)用前景。強(qiáng)度的穩(wěn)定性給工藝制造及工程設(shè)計(jì)帶來了不少好處。ESP玻璃的推廣將成為今后化學(xué)鋼化玻璃發(fā)展的重點(diǎn)。第26頁/共29頁

3.隨著高檔轎車，高速列車，飛機(jī)等的發(fā)展和研制，對玻璃風(fēng)擋強(qiáng)度