Warum explodiert gehärtetes Glas zufällig?

Die automatische Explosion von gehärtetem Glas ohne direkte mechanische äußere Krafteinwirkung wird als Selbstexplosion von gehärtetem Glas bezeichnet. Nach Branchenerfahrung beträgt die Selbstexplosionsrate von gewöhnlichem gehärtetem Glas etwa 1 bis 3 ‰. Selbstexplosion ist eine der inhärenten Eigenschaften von gehärtetem Glas.
Die Gründe für eine Selbstexplosion durch Ausdehnung sind vielfältig und können wie folgt kurz zusammengefasst werden:
①Die Auswirkungen von Glasqualitätsmängeln
A. Es gibt Steine, Verunreinigungen und Blasen im Glas: Verunreinigungen im Glas sind die Schwachstellen von gehärtetem Glas und auch die Stellen, an denen sich Spannungen konzentrieren. Insbesondere wenn sich der Stein im Zugspannungsbereich des gehärteten Glases befindet, ist er ein wichtiger Faktor, der zur Explosion führt.
Steine ​​befinden sich in Glas und haben einen anderen Ausdehnungskoeffizienten als der Glaskörper. Die Spannungskonzentration im Rissbereich um den Stein herum nimmt nach dem Tempern des Glases exponentiell zu. Wenn der Ausdehnungskoeffizient des Steins kleiner als der des Glases ist, ist die tangentiale Spannung um den Stein herum gespannt. Die mit Steinen einhergehende Rissausbreitung kann leicht auftreten.
B. Glas enthält Nickelsulfidkristalle
Nickelsulfideinschlüsse liegen im Allgemeinen in Form kleiner kristallisierter Kugeln mit einem Durchmesser von 0.1-2 mm vor. Das Aussehen ist metallisch und diese Einschlüsse sind NI3S2, NI7S6 und NI-XS, wobei X=0-0.07. Nur die NI1-XS-Phase ist der Hauptgrund für die spontane Explosion von gehärtetem Glas.
Der theoretische NIS-Wert liegt bekanntermaßen bei 379. Bei C findet ein Phasenübergangsprozess vom hexagonalen a-NIS-Kristallsystem im Hochtemperaturzustand zum trigonalen B-NI-Kristallsystem im Niedertemperaturzustand statt, der von einer Volumenausdehnung von 2,38 % begleitet wird. Diese Struktur bleibt bei Raumtemperatur erhalten. Wenn das Glas in Zukunft erhitzt wird, kann der Übergang in den aB-Zustand schnell erfolgen. Befinden sich diese Trümmer im gehärteten Glas, das Zugspannungen ausgesetzt ist, führt die Volumenausdehnung zu einer spontanen Explosion. Wenn a-NIS bei Raumtemperatur vorhanden ist, wird es sich über mehrere Jahre oder Monate langsam in den B-Zustand verwandeln. Die langsame Volumenzunahme während dieses Phasenübergangs muss nicht unbedingt einen inneren Bruch verursachen.
C. Die Glasoberfläche weist aufgrund unsachgemäßer Verarbeitung oder Bedienung Kratzer, Risse, tiefe Risse und andere Mängel auf, die leicht zu Spannungskonzentrationen oder zur Selbstexplosion des gehärteten Glases führen können.
② Ungleichmäßige Spannungsverteilung und Versatz im gehärteten Glas
Wenn Glas erhitzt oder gekühlt wird, ist der Temperaturgradient, der entlang der Dicke des Glases entsteht, ungleichmäßig und asymmetrisch. Dies führt dazu, dass gehärtete Produkte zur Selbstexplosion neigen und einige beim Abkühlen eine „Windexplosion“ erzeugen. Wenn die Zugspannungszone auf eine bestimmte Seite des Produkts oder zur Oberfläche versetzt ist, explodiert das gehärtete Glas von selbst.
③Einfluss des Anlassgrades.

Experimente haben gezeigt, dass bei einer Erhöhung des Härtegrads auf 1/cm die Anzahl der Selbstzerstörungen 20-25 % erreicht. Es ist ersichtlich, dass der Härtegrad und damit auch die Selbstzerstörung umso größer sind, je höher die Spannung ist.

Selbstexplosionslösung aus gehärtetem Glas
1. Reduzieren Sie den Spannungswert von gehärtetem Glas
Die Spannungsverteilung in gehärtetem Glas ist so, dass die beiden Oberflächen des gehärteten Glases unter Druckspannung stehen, die Kernschicht unter Zugspannung steht und die Spannungsverteilung über die Dicke des Glases einer Parabel ähnelt. Die Mitte der Glasdicke ist der Scheitelpunkt der Parabel, wo die Zugspannung am größten ist; die beiden Seiten in der Nähe der beiden Oberflächen des Glases stehen unter Druckspannung; die spannungsfreie Oberfläche befindet sich ungefähr bei 1/3 der Dicke. Durch Analyse des physikalischen Prozesses des Temperns und des schnellen Abkühlens kann festgestellt werden, dass die Oberflächenspannung von gehärtetem Glas und die maximale innere Zugspannung in einem groben numerischen proportionalen Verhältnis stehen, d. h. die Zugspannung beträgt 1/2 bis 1/3 der Druckspannung. Inländische Hersteller verwenden im Allgemeinen die Oberflächenspannung von gehärtetem Glas als Spannung, die auf etwa 100 MPa eingestellt ist, aber die tatsächliche Situation kann höher sein. Die Zugspannung von gehärtetem Glas selbst beträgt etwa 32 MPa bis 46 MPa und die Zugfestigkeit von Glas beträgt 59 MPa bis 62 MPa. Solange die durch die Ausdehnung des Nickelsulfids erzeugte Spannung 30 MPa beträgt, reicht dies aus, um eine Selbstexplosion auszulösen. Wenn die Oberflächenspannung verringert wird, verringert sich die dem gehärteten Glas[1] innewohnende Zugspannung entsprechend, was dazu beiträgt, das Auftreten einer Selbstexplosion zu verringern.
Der amerikanische Standard ASTMC1048 legt fest, dass der Oberflächenspannungsbereich von gehärtetem Glas größer als 69 MPa ist; halbgehärtetes (wärmeverstärktes) Glas beträgt 24 MPa ~ 52 MPa. Der Vorhangfassadenglasstandard BG17841 legt fest, dass der Spannungsbereich von halbgehärtetem Glas 24<δ≤69mpa. my="" country's="" march="" 1="" this="" year="" the="" implemented="" new="" national="" standard="" gb15763.2-2005="" "safety="" glass="" for="" construction="" part="" 2:="" tempered="" glass"="" requires="" that="" its="" surface="" stress="" should="" not="" be="" less="" than="" 90mpa.="" this="" is="" 5mpa="" lower="" than="" the="" 95mpa="" specified="" in="" the="" old="" standard,="" which="" is="" beneficial="" to="" reducing="">
2. Sorgen Sie für eine gleichmäßige Spannung des Glases
Die ungleichmäßige Spannung von gehärtetem Glas erhöht die Selbstexplosionsrate erheblich und hat ein Niveau erreicht, das nicht mehr ignoriert werden kann. Durch ungleichmäßige Spannung verursachte Selbstexplosionen sind manchmal sehr konzentriert. Insbesondere die Selbstexplosionsrate einer bestimmten Charge gebogenen gehärteten Glases kann einen schockierenden Schweregrad erreichen, und die Selbstexplosion kann kontinuierlich auftreten. Die Hauptgründe sind lokale ungleichmäßige Spannung und Abweichung der Spannungsschicht in Dickenrichtung. Auch die Qualität der ursprünglichen Glasscheibe selbst hat einen gewissen Einfluss. Ungleichmäßige Spannung verringert die Festigkeit des Glases erheblich, was bis zu einem gewissen Grad einer Erhöhung der inneren Zugspannung entspricht und dadurch die Selbstexplosionsrate erhöht. Wenn die Spannung des gehärteten Glases gleichmäßig verteilt werden kann, kann die Selbstexplosionsrate effektiv verringert werden.
3. Heißeinweichbehandlung (HST)
Erläuterung zum Thema „Heat Soak“. Die Behandlung mit dem Heißbad wird auch als Homogenisierungsbehandlung bezeichnet und ist allgemein als „Detonation“ bekannt. Bei der Behandlung mit dem Heißbad wird das gehärtete Glas auf 290 Grad ± 10 Grad erhitzt und für einen bestimmten Zeitraum warm gehalten. Dadurch wird das Nickelsulfid dazu veranlasst, die Kristallphasenumwandlung im gehärteten Glas schnell abzuschließen, wodurch das gehärtete Glas, das nach dem Gebrauch wahrscheinlich explodiert, im Werk vorab künstlich zerbrochen wird. Im Heißbadofen wird die Selbstexplosion des gehärteten Glases nach der Installation verringert. Bei dieser Methode wird im Allgemeinen heiße Luft als Heizmedium verwendet. Im Ausland wird es „HeatSoakTest“ oder kurz HST genannt, was wörtlich übersetzt „Heat Soak-Behandlung“ bedeutet.
Schwierigkeiten beim Einweichen durch Hitze. Im Prinzip ist die Behandlung durch Hitze weder kompliziert noch schwierig. Tatsächlich ist es jedoch sehr schwierig, diesen Prozessindikator zu erreichen. Untersuchungen haben ergeben, dass es viele spezifische chemische Strukturformeln für Nickelsulfid in Glas gibt, wie z. B. Ni7S6, NiS, NiS1,01 usw. Nicht nur die Anteile der verschiedenen Komponenten variieren, sondern sie können auch mit anderen Elementen dotiert sein. Die Geschwindigkeit des Phasenwechsels hängt stark von der Temperatur ab. Untersuchungen haben ergeben, dass die Phasenwechselrate bei 280 Grad 100-mal so hoch ist wie bei 250 Grad. Daher muss sichergestellt werden, dass jedes Glasstück im Ofen demselben Temperaturregime ausgesetzt ist. Andernfalls kann das Glas bei niedriger Temperatur aufgrund unzureichender Wärmeerhaltungszeit nicht vollständig phasengewechselt werden, was die Wirkung des Einweichens durch Hitze schwächt. Wenn die Glastemperatur zu hoch ist, kann dies sogar zu einer umgekehrten Phasenumwandlung von Nickelsulfid führen, was größere versteckte Gefahren birgt. Beide Situationen können das Einweichen durch Hitze ineffektiv oder sogar kontraproduktiv machen. Die Temperaturgleichmäßigkeit beim Betrieb des Heißtauchofens ist sehr wichtig. Vor drei Jahren betrug der Temperaturunterschied während der Heißtauchisolierung bei den meisten inländischen Heißtauchöfen sogar 60 Grad. Bei importierten Öfen ist es nicht ungewöhnlich, dass Temperaturunterschiede von etwa 30 Grad auftreten. Daher bleibt die Selbstexplosionsrate hoch, auch wenn einige gehärtete Gläser heiß getaucht wurden.
Die neuen Normen werden effektiver sein. Tatsächlich wurden das Feuertauchverfahren und die Ausrüstung kontinuierlich verbessert. Die deutsche Norm DIN18516 gab in der Ausgabe von 1990 eine Haltezeit von 8 Stunden an, während die Norm prEN14179-1:2001(E) die Haltezeit auf 2 Stunden reduzierte. Die Wirkung des Feuertauchverfahrens nach der neuen Norm ist sehr signifikant und es gibt klare statistische technische Indikatoren: Nach dem Feuertauchverfahren kann es auf einen Fall der Selbstexplosion pro 400 Tonnen Glas reduziert werden. Andererseits werden Design und Struktur der Feuertauchöfen ständig verbessert und auch die Heizgleichmäßigkeit wurde erheblich verbessert, wodurch die Anforderungen des Feuertauchverfahrens grundsätzlich erfüllt werden können. Beispielsweise hat die Selbstexplosionsrate des feuertauchbehandelten Glases der CSG Group die technischen Indikatoren der neuen europäischen Normen erreicht und hat beim 120.000- Quadratmeter großen Projekt des neuen Flughafens von Guangzhou äußerst zufriedenstellend abgeschnitten.
Obwohl die Wärmebehandlung nicht garantieren kann, dass es nie zu einer Selbstexplosion kommt, verringert sie das Auftreten von Selbstexplosionen und löst wirklich das Selbstexplosionsproblem, das alle Projektbeteiligten plagt. Daher ist die Wärmebehandlung die wirksamste und weltweit einstimmig anerkannte Methode, um das Problem der Selbstexplosion vollständig zu lösen.