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鋼化玻璃應(yīng)力斑的成因分析及控制

來源:南京仁義 2014/6/10 11:35:40

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  隨著生活水平的不斷提高,玻璃的應(yīng)用也越來越廣,而鋼化玻璃這幾年更是飛速的進(jìn)入了普通老百姓的生活中,而在鋼化玻璃的生產(chǎn)過程中,容易產(chǎn)生各種各樣的不良,鋼化玻璃應(yīng)力斑就是諸多不良中的一種。
  
  當(dāng)人們?cè)谀撤N照明條件下,以一定的距離和角度觀察鋼化玻璃時(shí),在鋼化玻璃表面會(huì)看一些分布不十分規(guī)則的帶有顏色的斑紋,這種帶顏色的斑紋即我們通常所說的“應(yīng)力斑”,應(yīng)力斑的存在雖然不影響玻璃的反射效果(沒有反射失真),也不影響玻璃的透射效果(不會(huì)影響分辨率,也不會(huì)產(chǎn)生光學(xué)變形)。它是所有鋼化玻璃都具有的一個(gè)光學(xué)特性,不是鋼化玻璃的質(zhì)量問題或質(zhì)量缺點(diǎn),但鋼化玻璃作為安全玻璃應(yīng)用越來越廣泛,人們對(duì)玻璃的外觀效果要求越來越高,特別是作為大面積幕墻應(yīng)用時(shí)鋼化玻璃應(yīng)力斑的存在會(huì)給玻璃的外觀帶來不利影響,甚至影響到建筑物的整體美觀效果,所以人們對(duì)應(yīng)力斑的關(guān)注越來越強(qiáng)烈。
  
  1應(yīng)力斑產(chǎn)生的原因
  
  所有透明材料都可以劃分為各向同性材料和各項(xiàng)異性材料。當(dāng)光線通過各向同性材料時(shí),光的速度在所有方向都一樣,出射光與入射光沒有變化,退火良好的玻璃就屬于各向同性材料。當(dāng)光線通過各項(xiàng)異性材料時(shí),入射光分成兩種以不同的速度且具有不同的路程的射線,出射光與入射光發(fā)生變化,退火不良的玻璃包括鋼化玻璃就屬于各向異性材料。作為各項(xiàng)異性材料的鋼化玻璃,產(chǎn)生應(yīng)力斑的現(xiàn)象可以用光彈原理進(jìn)行解釋:當(dāng)一束偏振光通過鋼化玻璃時(shí)由于玻璃內(nèi)部存在著較久應(yīng)力(鋼化應(yīng)力),這束光會(huì)分解為兩束傳播速度不同的偏振光,即快光和慢光,又稱雙折射現(xiàn)象。當(dāng)某一點(diǎn)形成的兩束光與在另外某一點(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,這一點(diǎn)上兩束光就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,當(dāng)兩束光振幅方向相同時(shí),光強(qiáng)加強(qiáng),產(chǎn)生亮視場(chǎng),即亮斑;當(dāng)光振幅方向相反時(shí),光強(qiáng)減弱,產(chǎn)生暗視場(chǎng),即暗斑。只要在鋼化玻璃的平面方向上存在應(yīng)力分布不均勻就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力斑。
  
  此外玻璃表面的反射作用使反射光和透射均發(fā)生一定的偏振效果,進(jìn)入玻璃內(nèi)部的光實(shí)際上是帶有偏振效果的光,這就是為什么會(huì)看到明暗相間的條紋或斑紋的道理。
  
  2鋼化玻璃產(chǎn)生應(yīng)力斑的工藝因素
  
  2.1加熱因素
  
  玻璃在進(jìn)行淬火前平面方向上存在加熱不均。加熱不均的玻璃在進(jìn)行淬火冷卻后,溫度高的區(qū)域?qū)a(chǎn)生壓應(yīng)力較小、溫度低的區(qū)域?qū)a(chǎn)生壓應(yīng)力非常大,加熱不均會(huì)使玻璃表面上產(chǎn)生分布不均的壓應(yīng)力。導(dǎo)致加熱不均的因素主要有加熱器的功率存在差異,加熱功率大的區(qū)域溫度高,加熱功率小的區(qū)域溫度低;加熱器故障不能正常加熱;溫度傳感器失靈或校準(zhǔn)不準(zhǔn)確;溫度設(shè)定不合理,爐體的邊部有較多散熱,溫度設(shè)定應(yīng)略高于中部,玻璃中間吸熱多于邊部,中間相對(duì)邊部溫度略高,這些因素為在設(shè)定中如未加體現(xiàn)將導(dǎo)致加熱不均;玻璃碼放不合理,由于輥道為熱的不良導(dǎo)體,如反復(fù)使用某一區(qū)域會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域溫度降低而未放玻璃的區(qū)域,該區(qū)域溫度相對(duì)較高,下一批玻璃在此區(qū)域加熱時(shí)溫度相對(duì)較高;加熱爐密封不良,出現(xiàn)局部散熱較多致使溫度不均等。
  
  2.2冷卻因素
  
  玻璃的鋼化過程為加熱后進(jìn)行急冷,冷卻過程與加熱過程對(duì)鋼化應(yīng)力的形成同樣重要。玻璃在進(jìn)行淬火前平面方向上存冷卻不均與出現(xiàn)加熱不均一樣,也會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力不均。冷卻強(qiáng)度大的區(qū)域形成的表面壓應(yīng)力大,冷卻強(qiáng)度小的區(qū)域形成的壓應(yīng)力小,冷卻不均會(huì)使玻璃表面上產(chǎn)生分布不均的應(yīng)力。導(dǎo)致冷卻不均的因素主要有風(fēng)機(jī)風(fēng)嘴分布不合理,風(fēng)嘴間隙不均,使玻璃表面的風(fēng)壓分布不均,玻璃表面冷卻不均;風(fēng)嘴堵塞,部分風(fēng)嘴不能正常送風(fēng);輥道導(dǎo)熱能力過大,與輥道接觸的部位被迅速冷卻,先被冷卻的部位會(huì)形成非常大的壓應(yīng)力。玻璃被不均的加熱和冷卻是應(yīng)力斑產(chǎn)生的主要原因,只由在鋼化爐設(shè)計(jì)和造作使用中,找出影響加熱和冷卻不均加各項(xiàng)因素,加強(qiáng)工藝控制,嚴(yán)格遵守操作規(guī)程才可以減少應(yīng)力斑的產(chǎn)生。
  
  3鋼化玻璃產(chǎn)生應(yīng)力斑的其它因素
  
  3.1觀察角度
  
  之所以我們能看到應(yīng)力斑,是由于可見光波段的自然光通過玻璃時(shí)發(fā)生了偏振,光線從玻璃(透明介質(zhì))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)生偏振,當(dāng)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)到非常大值。玻璃的折射率為1.5,反射偏振非常大入射角為56。,即光線以56o的入射角從玻璃表面所反射的光幾乎全部是偏振光。對(duì)鋼化玻璃,我們看到的反射光是從兩個(gè)各為4%反射率的表面反射的,離我們較遠(yuǎn)的第二表面的反射光經(jīng)過了存在應(yīng)力玻璃,這部分光與離我們較近的靠前表面的反射光在玻璃表面發(fā)生干涉就產(chǎn)生了彩色斑紋,因此在以入射角56。觀察玻璃時(shí)應(yīng)力版較明顯。同樣的道理對(duì)于鋼化中空玻璃由于反射面較多偏振光也較多,對(duì)于有同樣應(yīng)力不均水平的鋼化玻璃,我們看到的應(yīng)力斑更清楚,顯得應(yīng)力斑更重。

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