Odkrywanie różnic między hartowaniem fizycznym a szkłem wzmacniającym chemicznie

Wstęp:

Szkło stało się integralną częścią naszego życia, znajdując zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak elektronika, meble, budownictwo i transport. Ponieważ szkło poddaje się głębokiemu przetwarzaniu w celu wytworzenia produktów takich jak szkło AG, szkło AR i szkło dekoracyjne, pojawia się zapotrzebowanie na zwiększoną wytrzymałość i bezpieczeństwo. W tym miejscu do gry wchodzi szkło hartowane, szczególnie szkło AG, zapewniające lepszą ochronę po zintegrowaniu z gotowymi urządzeniami.

 

Zagłębmy się w różnice między hartowaniem fizycznym (określanym jako „PT”) a wzmacnianiem chemicznym (określanym jako „CS”) szkła AG, aby lepiej zrozumieć:

 

Odpuszczanie fizyczne: wytrzymałość dzięki kontrolowanemu chłodzeniu

PT polega na zmianie właściwości fizycznych i zachowania szkła bez zmiany jego składu pierwiastkowego. Podczas szybkiego schładzania szkła z wysokich temperatur powierzchnia ulega szybkiemu skurczowi, tworząc naprężenia ściskające. Tymczasem rdzeń stygnie wolniej, co powoduje naprężenia rozciągające. Ta kombinacja zapewnia wyższą ogólną wytrzymałość szkła. Intensywność chłodzenia bezpośrednio wpływa na wytrzymałość szkła, przy czym wyższe szybkości chłodzenia skutkują większą wytrzymałością.

Wzmocnienie chemiczne: modyfikowanie składu pod kątem odporności

CS natomiast zmienia skład pierwiastkowy szkła. Wykorzystuje niskotemperaturowy proces wymiany jonowej, podczas którego mniejsze jony na powierzchni szkła są zastępowane większymi jonami z roztworu. Na przykład jony litu w szkle można zastąpić jonami potasu lub sodu z roztworu. Ta wymiana jonowa powoduje naprężenie ściskające na powierzchni szkła, proporcjonalne do liczby wymienianych jonów i głębokości warstwy powierzchniowej. CS jest szczególnie skuteczny w zwiększaniu wytrzymałości cienkiego szkła, w tym szkła zakrzywionego lub kształtowanego.

Parametry przetwarzania:

Odpuszczanie fizyczne:

Temperatura przetwarzania: Zwykle przeprowadza się w temperaturach od 600 do 700 stopni (blisko temperatury mięknienia szkła).

Zasada przetwarzania: Szybkie chłodzenie prowadzące do naprężeń ściskających we wnętrzu szkła.

Wzmocnienie chemiczne:

Temperatura przetwarzania: Przeprowadzane w temperaturach od 400 stopni do 450 stopni.

Zasada przetwarzania: Wymiana jonowa mniejszych jonów na powierzchni szkła na większe jony z roztworu, a następnie chłodzenie w celu wywołania naprężenia ściskającego.

4. Grubość przetwarzania:

Hartowanie fizyczne: Nadaje się do szkła o grubości od 3 mm do 35 mm. Sprzęt domowy często skupia się na hartowaniu szkła o grubości około 3 mm i większej.

Wzmocnienie chemiczne: Skuteczne w przypadku szkła o grubości od 0.15 mm do 50 mm, dzięki czemu szczególnie nadaje się do wzmacniania szkła o grubości 5 mm lub mniejszej. Okazuje się, że jest to wartościowa metoda wzmacniania cienkiego szkła o nieregularnych kształtach, zwłaszcza o grubości poniżej 3 mm.

 

Zalety:

Hartowanie fizyczne Opłacalne: PT jest metodą bardziej opłacalną, dzięki czemu nadaje się do produkcji na dużą skalę.

Wysoka wytrzymałość mechaniczna: PT zapewnia szkło o doskonałej wytrzymałości mechanicznej, odporności na szok termiczny (jest w stanie wytrzymać temperatury do 287,78 stopnia) i odporności na duży gradient termiczny (może wytrzymać zmiany do 204,44 stopnia).

Zwiększenie bezpieczeństwa: Szkło hartowane chłodzone wiatrem nie tylko zwiększa wytrzymałość mechaniczną, ale także rozbija się na małe fragmenty po stłuczeniu, zmniejszając ryzyko obrażeń.

 

 

Wzmocnienie chemiczne:

Wysoka wytrzymałość i równomierny rozkład naprężeń: CS wytwarza szkło o znacznie wyższej wytrzymałości niż zwykłe szkło (5-10 razy mocniejsza), zwiększonej wytrzymałości na zginanie (3-5 razy większa) i zwiększonej odporności na uderzenia (5-10 razy bardziej wytrzymały). CS zapewnia większą wytrzymałość i bezpieczeństwo w porównaniu do PT w przypadku szkła o tej samej grubości.

Doskonała stabilność i odkształcalność: CS zapewnia równomierny rozkład naprężeń, stabilność i integralność wymiarową. Zachowuje swój kształt bez deformacji i zniekształceń oraz nie powoduje zniekształceń optycznych. Można go nakładać na produkty szklane o różnych złożonych kształtach, w tym na zakrzywione, cylindryczne, pudełkowe i płaskie.

Odporność na naprężenia termiczne: szkło poddane obróbce CS wykazuje 2-3 razy większą odporność na szybkie zmiany temperatury, wytrzymując różnice temperatur przekraczające 150 stopni bez rozbicia lub samowybuchu.

Nadaje się do cienkiego szkła: CS jest bardzo skuteczny do wzmacniania szkła o grubości od {{0}},2 mm do 5,0 mm. Daje doskonałe rezultaty, nie powodując zginania ani wypaczania.

 

Niedogodności:

Odpuszczanie fizyczne:

Ryzyko samowybuchu: Szkło poddane obróbce PT może ulec samowybuchowi podczas przetwarzania, przechowywania, transportu, instalacji lub użytkowania. Czas samoeksplozji jest nieprzewidywalny i następuje w ciągu od 1 do 5 lat po leczeniu. Widoczne wady szkła, takie jak kamienie, cząstki, pęcherzyki, zanieczyszczenia, nacięcia, zadrapania lub wady krawędzi, a także zanieczyszczenia siarkowo-niklowe (NIS) i wtrącenia cząstek heterogenicznych mogą spowodować samowybuch.

Wzmocnienie chemiczne:

Wyższy koszt: CS jest droższy niż PT, a koszty są kilkakrotnie wyższe.

 

Aplikacje:

Odpuszczanie fizyczne:

Szeroko stosowane w zastosowaniach wymagających dużej wytrzymałości mechanicznej i bezpieczeństwa, takich jak ściany osłonowe, okna elewacyjne, przegrody wewnętrzne, meble, sprzęt AGD oraz przegrody zlokalizowane w pobliżu intensywnych źródeł ciepła lub narażone na gwałtowne zmiany temperatury.

Wzmocnienie chemiczne:

Stosowany głównie w elektronicznych produktach wyświetlających, takich jak monitory, telewizory, tablety i smartfony, jako ochronne panele ekranowe. Zapewnia doskonałą odporność na uszkodzenia i uderzenia.

 

Wniosek:

Zarówno techniki hartowania fizycznego, jak i wzmacniania chemicznego odgrywają znaczącą rolę w zwiększaniu wytrzymałości i bezpieczeństwa szkła AG. Hartowanie fizyczne zapewnia opłacalne opcje o szerokim zastosowaniu, podczas gdy wzmacnianie chemiczne zapewnia doskonałą wytrzymałość, równomierny rozkład naprężeń i doskonałą odkształcalność, co czyni go idealnym wyborem do cienkiego szkła i wyświetlaczy elektronicznych. Zrozumienie różnic między tymi dwiema metodami pozwala na podjęcie świadomych decyzji przy wyborze najbardziej odpowiedniego podejścia w oparciu o konkretne wymagania i cechy produktu.