Zasady, zalety i wady hartowania fizycznego

Hartowanie fizyczne to proces stosowany w celu zwiększenia wytrzymałości i stabilności termicznej szkła. Polega na podgrzaniu szkła do temperatury zbliżonej do temperatury mięknienia, a następnie szybkim schłodzeniu go za pomocą gazu lub cieczy. Istnieją dwie popularne metody odpuszczania chemicznego: odpuszczanie w medium gazowym i odpuszczanie w medium ciekłym.

 

1. Odpuszczanie medium gazowego:

Odpuszczanie czynnika gazowego, znane również jako odpuszczanie z chłodzeniem powietrzem, obejmuje takie metody, jak poziome odpuszczanie poduszki powietrznej, poziome odpuszczanie rolek i pionowe odpuszczanie. W tym procesie szkło jest podgrzewane do temperatury bliskiej jego temperaturze mięknienia (około 650-700 stopni ), a następnie poddawane szybkiemu przepływowi powietrza z obu stron w celu szybkiego schłodzenia. Metoda ta zwiększa wytrzymałość mechaniczną i stabilność termiczną szkła. Zasadniczym wymogiem procesu chłodzenia jest szybkie i równomierne chłodzenie w celu uzyskania równomiernego rozłożenia naprężeń w szkle. Aby osiągnąć równomierne chłodzenie, urządzenie chłodzące musi skutecznie odprowadzać ciepło, ułatwiać usuwanie sporadycznych fragmentów szkła i minimalizować hałas.

 

Zalety i wady:

Odpuszczanie medium gazowego ma kilka zalet. Jest to opłacalne i pozwala na produkcję dużych wolumenów. Wytworzone tą metodą szkło hartowane charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną, odpornością na szoki termiczne (maksymalna bezpieczna temperatura pracy może sięgać 287,78 st. C) oraz wysoką odpornością na gradienty termiczne (wytrzymuje do 204,44 st. C). Dodatkowo szkło hartowane gazem po rozbiciu rozpada się na małe kawałki, zmniejszając ryzyko obrażeń. Ta metoda ma jednak pewne wymagania dotyczące grubości i kształtu szkła (zwykle minimalna grubość wynosi około 3 mm w przypadku sprzętu produkowanego w kraju). Ma również wolniejsze tempo chłodzenia, większe zużycie energii i nie nadaje się do zastosowań wymagających bardzo precyzyjnej jakości optycznej, zwłaszcza w przypadku cienkiego szkła.

 

Aplikacje:

Odpuszczanie przy chłodzeniu powietrzem jest szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, morskim i budowlanym.

 

2. Odpuszczanie w płynie:

Hartowanie w ciekłym medium, znane również jako chłodzenie cieczą, polega na podgrzaniu szkła do temperatury mięknienia, a następnie szybkim zanurzeniu go w ośrodku chłodzącym. Czynnikiem chłodzącym może być mieszanina słonej wody, takiej jak azotan potasu, azotan sodu lub ich kombinacja. Olej mineralny może być również stosowany jako czynnik chłodzący, a do oleju mineralnego można dodawać dodatki, takie jak toluen lub tetrachlorek węgla. Można również stosować specjalistyczne oleje hartownicze lub oleje silikonowe. Podczas odpuszczania ciekłego medium mogą wystąpić nierówne naprężenia i wynikające z nich pęknięcia, ponieważ krawędzie szkła wchodzą jako pierwsze do zbiornika chłodzącego. Aby rozwiązać ten problem, przed zanurzeniem szkła w ciekłym medium można zastosować proces wstępnego schładzania za pomocą chłodzenia powietrzem lub natryskiwania cieczą. Inna metoda polega na umieszczeniu szkła w zbiorniku zawierającym wodę i roztwór organiczny, w którym roztwór organiczny unosi się na powierzchni wody. Kiedy podgrzane szkło jest umieszczane w zbiorniku, roztwór organiczny wstępnie schładza szkło, pochłaniając część ciepła, zanim szybko ostygnie w wodzie.

 

Zalety i wady:

Płynne temperowanie medium ma kilka zalet. Ze względu na wysokie ciepło właściwe i wysokie ciepło parowania wody, ilość potrzebna do chłodzenia jest znacznie zmniejszona, co prowadzi do zmniejszenia zużycia energii i kosztów. Ta metoda zapewnia szybkie chłodzenie, wysokie bezpieczeństwo i minimalne odkształcenia. Ponieważ jednak szkło jest wkładane do płynnego medium po podgrzaniu, duże tafle szklane mogą być ogrzewane nierównomiernie, co może mieć wpływ na jakość i wydajność.

 

Aplikacje:

Hartowanie medium płynnego nadaje się przede wszystkim do hartowania cienkich szkieł o małej powierzchni, takich jak okulary, szkło do ekranów LCD, szkło stosowane w instrumentach i urządzeniach optycznych.

 

Podsumowując, metody hartowania fizycznego, czy to przy użyciu mediów gazowych, czy ciekłych, odgrywają kluczową rolę w zwiększaniu wytrzymałości i stabilności termicznej szkła. Każda metoda ma swoje zalety i ograniczenia, dzięki czemu nadaje się do określonych zastosowań. Odpuszczanie czynnika gazowego, znane również jako odpuszczanie przy chłodzeniu powietrzem, jest opłacalne i szeroko stosowane w branżach takich jak motoryzacja, przemysł morski i budownictwo. Zapewnia wysoką wytrzymałość mechaniczną i odporność na szoki termiczne, a jednocześnie wytwarza małe i bezpieczniejsze fragmenty szkła w przypadku stłuczenia. Ma jednak ograniczenia w zakresie grubości i kształtu szkła, wolniejszego chłodzenia, większego zużycia energii i nie jest idealny do zastosowań wymagających wysokiej jakości optycznej.

 

Z drugiej strony temperowanie w medium ciekłym lub chłodzenie cieczą oferuje takie korzyści, jak zmniejszone zużycie energii, szybkie chłodzenie, wysoki poziom bezpieczeństwa i minimalne odkształcenia. Szczególnie nadaje się do hartowania cienkich szkieł o małej powierzchni, takich jak okulary, szkło ekranów LCD i szkło stosowane w przyrządach optycznych. Starannie dobierając czynnik chłodzący i stosując techniki wstępnego schładzania, można zminimalizować nierównomierne nagrzewanie i potencjalne pęknięcia. Jednak proces ten może wymagać specjalistycznej wiedzy i kontroli procesu w celu ustanowienia skutecznego systemu temperowania.

 

Ogólnie rzecz biorąc, metody hartowania fizycznego zapewniają zwiększoną wytrzymałość i stabilność termiczną szkła, dzięki czemu nadaje się ono do różnych zastosowań przemysłowych. Wybór między odpuszczaniem w medium gazowym a odpuszczaniem w medium ciekłym zależy od takich czynników, jak pożądane właściwości szkła hartowanego, rozmiar i kształt szkła oraz specyficzne wymagania aplikacji. Metody te wciąż ewoluują i są ulepszane, przyczyniając się do rozwoju mocniejszych i bezpieczniejszych produktów szklanych w wielu dziedzinach.

 

Firma KS Glass zobowiązała się do produkcji wysokiej jakości produktów szklanych z najlepszym rozwiązaniem do hartowania, jeśli nadal jesteś w fazie projektowania i nie masz pewności, która metoda hartowania jest odpowiednia dla Twoich produktów, prosimy o kontakt z nami, zapewnimy najlepsze rozwiązanie dzięki naszemu bogatemu doświadczeniu .