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钢化玻璃怎样的情况下会自爆裂痕呢

发布时间:2025-02-01 02:33:16

钢化玻璃在无外力作用下发生自爆是玻璃工业中的一大问题,其背后涉及到玻璃的制造、存储、运输、安装和使用等各个环节。钢化玻璃自爆现象可以分为两种主要类型:由可见缺陷引起的自爆和由硫化镍(NiS)杂质和异质相颗粒导致的自爆。

钢化玻璃自爆的根本原因是玻璃中含有硫化镍及异质相颗粒杂质。硫化镍的存在使得在生产完成后自爆的可能性增大。杂质的来源主要可能来自设备上使用的含镍合金部件及窑炉上使用的耐热合金。此外,配合料中及燃料中的含硫成分在高温下会转化为硫化镍,并以液滴形式存在于熔融玻璃中,这些小液滴的固化温度为797℃,每克硫化镍能生成约1000个直径为0.15mm的小结石。这些杂质的存在使得自爆成为无法完全避免的问题。

自爆率在不同生产厂家之间存在差异,国内自爆率范围从3%到0.3%不等。然而,自爆率的计算方法并未充分考虑单片玻璃的面积大小和玻璃厚度,这使得计算结果不够准确,也难以进行科学的相互比较。为了统一计算自爆率,需要设定假设条件,例如每5~8吨玻璃中含有一个足以引发自爆的硫化镍,每片钢化玻璃的面积平均为1.8mm,硫化镍均匀分布。据此计算得出6mm厚的钢化玻璃自爆率为0.64%~0.54%,即约为3‰~5‰。这个数值与国内高水平加工企业的实际值基本吻合。

钢化玻璃的不可控自爆原因主要与硫化镍(NiS)及异质相颗粒有关。玻璃内部的裂纹萌发和扩展主要与颗粒附近产生的残余应力有关。这些应力分为两类:一类是相变膨胀过程中的相变应力,另一类是热膨胀系数不匹配产生的残余应力。在钢化玻璃中,硫化镍杂质以小水晶状态存在,通常不会导致玻璃破损。但在重新加热过程中,硫化镍的相态发生变化,α相在玻璃急冷时被冻结。当它们恢复到β相可能需要数年的时间,低温β相的硫化镍杂质体积增大,产生局部应力集中,从而导致钢化玻璃自爆。然而,自爆通常仅由较大的杂质引起,并且仅当杂质位于拉应力的核心部位时才会发生。

鉴别钢化玻璃自爆的方法之一是观察起爆点是否位于玻璃中间。若起爆点位于边缘,可能是由于玻璃未经过倒角磨边处理或边缘有损伤,导致应力集中。若起爆点位于中部,并且观察到两小块多边形组成的类似两片蝴蝶翅膀的图案(蝴蝶斑),并能发现肉眼可见的黑色小颗粒(硫化镍结石),则可判断为自爆。玻璃自爆的典型特征是蝴蝶斑,表现为放射状分布的碎片,放射中心有两块形似蝴蝶翅膀的玻璃块。在这些碎片的界面上,可以找到硫化镍结石。

钢化玻璃自爆的机理涉及颗粒与玻璃之间的应力关系。在降温过程中,颗粒周边的径向应力为压力,切向应力为拉力。对于球形单质硅颗粒而言,颗粒周边的径向应力为压力,切向应力为拉力,切向应力是裂纹启始的根源。

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