Розкриття механізму, плюсів і мінусів фізичного загартовування

Хімічний гарт - це процес, який використовується для підвищення міцності та термічної стійкості скла. Він передбачає нагрівання скла майже до температури розм’якшення, а потім його швидке охолодження за допомогою газу або рідини. Існує два поширених методу хімічного відпуску: відпуск у газовому середовищі та відпуск у рідкому середовищі.

Загартування газового середовища:

Загартування в газовому середовищі, також відоме як загартування повітряним охолодженням, включає такі методи, як горизонтальне загартування на повітряній подушці, горизонтальне загартовування на роликах і вертикальне загартування. Під час цього процесу скло нагрівається до температури, близької до точки розм’якшення (приблизно 650-700 градусів), а потім піддається швидкому потоку повітря з обох боків для швидкого охолодження. Цей спосіб підвищує механічну міцність і термостійкість скла. Важливою вимогою до процесу охолодження є швидке та рівномірне охолодження для отримання рівномірного розподілу напруги в склі. Щоб досягти рівномірного охолодження, охолоджуючий пристрій має ефективно розсіювати тепло, полегшувати видалення випадкових осколків скла та мінімізувати шум.

Переваги та недоліки:

Гартування газовим середовищем має ряд переваг. Це економічно вигідно і дозволяє виробляти великі обсяги. Загартоване скло, виготовлене за допомогою цього методу, демонструє високу механічну міцність, стійкість до термічних ударів (максимальна безпечна робоча температура може досягати 287,78 градусів) і високу стійкість до температурних градієнтів (воно може витримувати до 204,44 градусів). Крім того, скло, загартоване газом, розбивається на дрібні осколки, що знижує ризик отримання травми. Однак цей метод має певні вимоги до товщини та форми скла (зазвичай мінімальна товщина близько 3 мм для обладнання вітчизняного виробництва). Він також має нижчу швидкість охолодження, вищі витрати енергії та не підходить для застосувань, які вимагають високоточної оптичної якості, особливо для тонкого скла.

Застосування:

Загартування повітряним охолодженням широко використовується в автомобільній, морській та будівельній промисловості.

Рідке середнє загартування:

Загартування в рідинному середовищі, також відоме як рідинне охолодження, передбачає нагрівання скла до точки розм’якшення, а потім швидке занурення його в охолоджуюче середовище. Охолоджуючим середовищем може бути суміш солоної води, наприклад нітрат калію, нітрат натрію, або їх комбінація. Мінеральне масло також можна використовувати як охолоджуюче середовище, а добавки, такі як толуол або чотирихлористий вуглець, можна додати до мінерального масла. Також можна використовувати спеціалізовані гартівні масла або силіконові масла. Під час загартування в рідкому середовищі можуть виникнути нерівномірні напруги та, як наслідок, тріщини через те, що краї скла спочатку потрапляють у охолоджуючий бак. Щоб вирішити цю проблему, перед зануренням скла в рідке середовище можна застосувати процес попереднього охолодження за допомогою повітряного охолодження або розпилення рідини. Інший метод передбачає розміщення скла в ємності з водою та органічним розчином, де органічний розчин плаває поверх води. Коли нагріте скло поміщають у резервуар, органічний розчин попередньо охолоджує скло, поглинаючи частину тепла, перш ніж воно швидко охолоне у воді.

Переваги та недоліки:

Рідке середнє темперування має ряд переваг. Завдяки високій питомій теплоємності та високій теплоті випаровування води кількість, необхідна для охолодження, значно зменшується, що призводить до зниження споживання енергії та витрат. Цей спосіб забезпечує швидке охолодження, високі показники безпеки та мінімальну деформацію. Однак, оскільки скло вставляється в рідке середовище після нагрівання, нагрівання великих скляних листів може бути нерівномірним, що може вплинути на якість і продуктивність.

Застосування:

Рідке середнє загартування в першу чергу підходить для загартування тонких стекол з невеликою площею поверхні, таких як окуляри, скло для РК-екранів і скло, що використовується в оптичних приладах і пристроях.

Підсумовуючи, хімічні методи гарту, незалежно від того, використовують газові чи рідкі середовища, відіграють вирішальну роль у підвищенні міцності та термічної стабільності скла. Кожен метод має свої переваги та обмеження, що робить їх придатними для конкретних застосувань. Загартування газовим середовищем, також відоме як загартування повітряним охолодженням, є економічно ефективним і широко використовується в таких галузях, як автомобільна, морська та будівельна. Він забезпечує високу механічну міцність і стійкість до термічних ударів, а також утворює дрібні та безпечніші осколки скла при розбитті. Однак він має обмеження щодо товщини та форми скла, повільнішої швидкості охолодження, більшого споживання енергії та не ідеальний для застосувань, які вимагають високої оптичної якості.

З іншого боку, загартування рідинним середовищем або рідинне охолодження пропонує такі переваги, як зниження споживання енергії, швидке охолодження, високі показники безпеки та мінімальна деформація. Він особливо підходить для загартування тонких стекол із невеликою площею поверхні, таких як окуляри, РК-екрани та скло, що використовується в оптичних приладах. Ретельно підбираючи охолоджуюче середовище та використовуючи методи попереднього охолодження, можна звести до мінімуму нерівномірне нагрівання та можливі тріщини. Однак процес може вимагати спеціальних знань і контролю процесу для створення ефективної системи відпустки.

Загалом, хімічні методи гартування забезпечують підвищену міцність і термічну стабільність скла, що робить його придатним для різноманітних промислових застосувань. Вибір між загартовуванням у газовому середовищі та загартовуванні в рідкому середовищі залежить від таких факторів, як бажані властивості загартованого скла, розмір і форма скла та конкретні вимоги застосування. Ці методи продовжують розвиватися та вдосконалюватися, сприяючи розробці більш міцних і безпечних скляних виробів у багатьох сферах.