控制鋼化玻璃彩虹斑紋現(xiàn)象的工藝方法
彩虹斑現(xiàn)象對鋼化玻璃本身的質(zhì)量不產(chǎn)生影響,,無論是玻璃的反射效果(主要指玻璃表面的反射失真現(xiàn)象)、玻璃的強(qiáng)度,,還是玻璃的光透射效果,,都不會(huì)因彩虹斑的出現(xiàn)而對其造成影響,,門窗幕墻鋼化玻璃國家標(biāo)準(zhǔn)GB15763.2-2005中也未對鋼化玻璃彩虹斑現(xiàn)象進(jìn)行限制和要求。但是,,相對明顯的彩虹斑紋的出現(xiàn),,必然會(huì)引起客戶的不滿。
1彩虹斑紋產(chǎn)生的原因
首先,,我們從玻璃材料和光學(xué)的角度對彩虹斑紋現(xiàn)象進(jìn)行分析,。
鋼化之前的浮法玻璃原片,在結(jié)構(gòu)上屬于原子排列不規(guī)則的無定形結(jié)構(gòu),,屬于各向同性材料,,就是說各個(gè)方向的物理化學(xué)性質(zhì)在宏觀上相同。因?yàn)?,玻璃在進(jìn)行鋼化之前其原子排列在微觀上雜亂無章,,導(dǎo)致了宏觀上的物理化學(xué)的各向同性,,各向同性的結(jié)果是光線在通過玻璃時(shí),總能有合適的通路可以使光線通過,,所以退火良好的浮法玻璃原片,,光線通過的速度在所有方向都一樣,出射光與入射光沒有變化,,不會(huì)出現(xiàn)彩虹斑紋的現(xiàn)象,。
鋼化后的玻璃會(huì)在玻璃的表面層形成永久的壓應(yīng)力,在玻璃的內(nèi)部形成永久的張應(yīng)力,,存在從表面到中心,,同一表面層的不同位置的密度的差異。宏觀上相對不規(guī)則的原子排列造成鋼化后的玻璃成為各向異性材料,。當(dāng)一束偏振光通過鋼化玻璃時(shí),,這就使得讓可見光線通過的通路成為一條曲折的路線,由于玻璃內(nèi)部存在著光密度差異,,這束光會(huì)被分解為兩束傳播速度不同的偏振光,,即一束為傳播速度相對較快的光,一束為傳播速度相對較慢的光,。當(dāng)在某一點(diǎn)形成的兩束光與在另外一點(diǎn)形成的光束相交時(shí),,由于光傳播速度的不同在光束相交點(diǎn)存在著相位差,在這一點(diǎn)上兩束光就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,,當(dāng)兩束光線的振幅方向相同時(shí),,光線被加強(qiáng),在視覺上產(chǎn)生亮視場,,即彩虹斑紋,。所以,鋼化玻璃應(yīng)力分布越不均勻,,表面所產(chǎn)生的彩虹斑紋現(xiàn)象就越為明顯,。
2避免和減輕彩虹斑紋的工藝控制方法
通過上述分析,可以明確導(dǎo)致鋼化玻璃出現(xiàn)彩虹斑紋現(xiàn)象的罪魁禍?zhǔn)资遣Aт摶蟮膽?yīng)力分布不均勻所造成的,,如果玻璃在鋼化后應(yīng)力分布越均勻,,出現(xiàn)的彩虹斑紋就越小。
2.1玻璃的加熱
要想避免和減輕玻璃鋼化后的彩虹斑紋,,玻璃在進(jìn)行風(fēng)冷前玻璃各個(gè)區(qū)域的溫度必須做到高度的均勻一致,,否則玻璃溫度相對高區(qū)域所產(chǎn)生的內(nèi)部張應(yīng)力大,表面壓應(yīng)力較小,,玻璃溫度相對低的區(qū)域所產(chǎn)生的內(nèi)部張應(yīng)力小,,外部壓應(yīng)力較大,最終導(dǎo)致玻璃表面產(chǎn)生分布不均勻的應(yīng)力,。玻璃加熱不均勻的主要因素是加熱爐的各個(gè)區(qū)域的爐溫不一致,。
為了做到加熱爐內(nèi)溫度分布均勻一致,,我們應(yīng)當(dāng)合理控制:1)爐內(nèi)溫度設(shè)定。在設(shè)定加熱爐溫度時(shí),,要充分考慮爐體邊部的散熱情況,,爐體邊部的溫度設(shè)置要略高于中部爐體的爐溫設(shè)置。另外,,要保證爐體邊部的密封良好,,同時(shí)保溫棉無出現(xiàn)破損現(xiàn)象;2)要保證爐體內(nèi)溫度傳感器的準(zhǔn)確性,。對于出現(xiàn)故障的溫度傳感器要及時(shí)進(jìn)行更換,;3)不能正常進(jìn)行加熱的加熱器(元件)及時(shí)進(jìn)行更換;4)玻璃進(jìn)爐前合理的上片碼放,,不能反復(fù)使用某一種碼放排列方法,,這樣會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域溫度低于長時(shí)間未碼放玻璃的區(qū)域;5)加熱爐的爐絲布局對玻璃的均勻加熱也十分重要,,建議選用矩陣式爐絲布局,。
2.2玻璃的吹風(fēng)冷卻
加熱后的玻璃在進(jìn)行急冷時(shí),對鋼化應(yīng)力的形成是非常重要的,。加熱后的玻璃在進(jìn)行急冷吹風(fēng)時(shí),由于吹風(fēng)冷卻的不均勻也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力的不均勻,。冷卻強(qiáng)度越大,,該區(qū)域玻璃表面的壓應(yīng)力就越大,這樣,,冷卻強(qiáng)度相對較大的區(qū)域就會(huì)形成玻璃表面層壓應(yīng)力大,,冷卻強(qiáng)度小的區(qū)域就會(huì)形成玻璃表面層的壓應(yīng)力小。
為了避免由于吹風(fēng)冷卻過程而造成的應(yīng)力分布不均勻,,我們須控制:(1)必須保證鋼化爐急冷段的風(fēng)柵所有吹風(fēng)孔無遮擋,,完全通透;(2)上,、下風(fēng)柵的導(dǎo)風(fēng)管保證無破損漏氣且無折皺,,特別是下風(fēng)柵的導(dǎo)風(fēng)管,在進(jìn)行生產(chǎn)前要清理掉積壓在下風(fēng)柵導(dǎo)風(fēng)管上的碎玻璃渣,;(3)保證風(fēng)冷段輥道所纏繞的芳綸繩間隙一致,。加熱后在玻璃傳輸?shù)斤L(fēng)冷段時(shí),風(fēng)冷段輥道也具有一定的導(dǎo)熱能力,,玻璃與輥道接觸的部位被迅速冷卻,,如果風(fēng)冷段輥道所纏繞的芳綸繩的間隙不一致,同樣會(huì)造成玻璃的冷卻不均勻,;(4)風(fēng)冷段上,、下風(fēng)柵風(fēng)眼孔徑的大小要一致,,風(fēng)眼的孔壁表面要保證光潔,不能存在金屬毛刺,。如果風(fēng)眼孔壁存在金屬毛剌很粗糙,,吹出來的風(fēng)一定程度上會(huì)被阻滯,也會(huì)對玻璃的均勻冷卻產(chǎn)生影響,。
吹風(fēng)冷卻時(shí)玻璃的冷擺運(yùn)動(dòng),。玻璃進(jìn)行急冷時(shí),從風(fēng)柵孔中噴出的高速氣流呈圓錐狀,,它不斷與玻璃摩擦,,進(jìn)行能量交換。從熱力學(xué)分析,,氣流垂直冷卻玻璃板面時(shí),,冷卻的速度與氣流相對于玻璃運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。玻璃在進(jìn)行冷卻時(shí),,在理想條件下兩面冷卻是對稱進(jìn)行的,,玻璃板面的冷卻速度(見圖1如示)與風(fēng)柵吹風(fēng)孔中心軸越近,冷卻的速度越快,,其結(jié)果造成玻璃鋼化應(yīng)力分不均勻,。提高玻璃與風(fēng)柵的相對運(yùn)動(dòng)速度有利于玻璃的均勻冷卻,玻璃在吹風(fēng)冷卻時(shí)應(yīng)采用小擺幅高頻率的冷擺動(dòng),。
3鋼化玻璃的安裝角度與觀察角度
調(diào)整鋼化玻璃的安裝角度與觀察角度在一定程度上可以避免彩虹斑產(chǎn)生視覺影響,。鋼化玻璃彩虹斑的出現(xiàn)與玻璃的安裝角度和觀察角度有很大的關(guān)系,之所以我們能看到鋼化彩虹斑,,是由于可見光線通過玻璃時(shí)發(fā)生了偏振,。光線從玻璃的表面以某一角度反射時(shí),就有部分光線發(fā)生了偏振,,同樣透過玻璃的折射光也有部分發(fā)生了偏振,,當(dāng)可見光線的入射角的正切值與玻璃的折射率相等時(shí)反射偏振達(dá)到最大值。無色透明玻璃(浮法玻璃)的折射率為1.5,,光線以56°的入射角從玻璃表面所反射的光幾乎全部為偏振光,,玻璃表面的反射率為4%,我們所看到的反射光是從兩個(gè)各為4%的反射率的表面反射的,。光線照射到門窗幕墻的內(nèi)表面時(shí),,由于反射光經(jīng)過了存在應(yīng)力的玻璃,這部分光與門窗幕墻外表面的反射光發(fā)生干涉作用就產(chǎn)生了彩色斑紋,,因此,,在以入射角56°觀察玻璃時(shí)彩虹斑紋最為明顯,特別是采用鋼中空玻璃的門窗幕墻,,由于反射面較多偏振光也較多,,對于有同樣應(yīng)力不均勻的鋼化玻璃,,我們看到的彩虹就會(huì)顯得更加嚴(yán)重。
4結(jié)語
隨著人們審美水平的提高,,對于鋼化玻璃在要求安全強(qiáng)度性能的同時(shí),,彩虹斑現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)引起每一位玻璃材料科技工作者的重視,減輕乃至消除鋼化玻璃應(yīng)力分布不均勻應(yīng)當(dāng)成為努力方向和目標(biāo),。只要我們選用合理的鋼化設(shè)備和控制工藝,,完全可以達(dá)到減少光彩虹斑現(xiàn)象的出現(xiàn),達(dá)到對鋼化玻璃的美觀要求,。
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