ВИРОБНИЦТВО ПЛОСКОГО загартованого скла
Технологічний процес виробництва плоского загартованого скла складається з кількох стадій: підготовки скла, нагрівання його до температури загартування, різкого та рівномірного охолодження та контролю якості отриманих виробів.
Підготовка скла. Для виготовлення плоского загартованого скла різного профілю, що застосовується в автомобільному транспорті, з відібраних листів скла за певними шаблонами вирізають формати, що відповідають за розмірами автомобільних рам. Скло, яке піддається гартуванню, не повинно містити свилі, шлірів, каменів, великих бульбашок і подряпин. Перераховані вади призводять до розтріскування скла в процесі загартування, так як у місці розташування дефекту утворюються напруги, що різко відрізняються від напруги в інших ділянках скла.
Краї вирізаних форматів піддають механічній обробці на фацетних верстатах чи шайбах. Усі операції механічної обробки скла (різання, свердління отворів, обробка кромок) необхідно проводити до стадії термічної обробки, оскільки найменші пошкодження поверхонь або країв загартованого скла викликають його руйнування. Як виняток невеликі поверхневі дефекти (деформація від затискачів) загартованих стекол можуть бути виправлені за допомогою слабкого обточування країв виробу, проте при цьому не можна застосовувати крупнозернисті абразиви і ударні навантаження. Слід пам'ятати, що після обробки величина залишкових напруг у склі зменшується пропорційно квадрату відношення товщини листа після шліфування до його товщини, тобто міцність загартованого скла знижується.
Нагрівання - найважливіша операція у виробництві загартованого скла, причому процес нагрівання до температури загартування повинен протікати в умовах, що забезпечують рівномірність.нагріву його поверхонь. Температура загартування залежить від хімічного складу скла і завжди дещо вище за температуру склування Тд. Слід пам'ятати, що температура загартування скла одного і того ж хімічного складу залежить також від швидкості охолодження і може бути визначена як температура, вище якої при вибраному режимі охолодження не спостерігається збільшення ступеня загартування. Загартування скла, нагрітих до температури, що не досягає оптимального значення, призводить до зменшення ступеня загартування, а потім до мимовільного руйнування скла в процесі охолодження.
Встановлено, що температура та тривалість нагрівання скла взаємопов'язані між собою. Чим вище температура нагрівання скла, тим менш тривалим він має бути за інших рівних умов. Так, наприклад, листове скло вертикального витягування у заводській практиці загартовують при температурі 610-650 °С. Тривалість нагрівання скла товщиною 6 мм у цьому випадку становить від 3 хв 40 до 5 хв, або, як це практикується, у розрахунку на 1 мм товщини листа знаходиться в межах 36-50 с. Таким чином, розрахунок часу нагріву в залежності від товщини скла заснований на тому, що для даного складу скла в певних межах тривалість нагрівання печі прямо пропорційна його товщині.
Загартоване скло високої якості може бути отримане лише за умови рівномірного нагрівання виробу, що піддається гартуванню. Для цієї мети найкраще використовувати електричні печі опору, в яких при розігріванні скла не утворюється продуктів горіння і які легко піддаються автоматичному контролю температури.
При виготовленні плоского листового загартованого або напівзагартованого скла найбільшого поширення набули загартованіустановки вертикально-щілинного типу, що складаються з прохідної електричної печі опору потужністю до 90 кВт, що живиться від мережі трифазного струму, та обдувного пристрою (рис. 17.1).
Нагрівальними елементами такої печі є ніхромові спіралі завтовшки 3-4 мм. Нагрівачі розташовують у вогнетривкій кладці печі по обидва боки
Мал. 17.1. Технологічна схема виробництва плоского загартованого скла
/ - Завантажувальний стіл; 2 - верстат вирізки фігурних заготовок; 3 - верстат для обробки кромки скла; 4 - мийно-сушильна машина; 5 - заготівля скла; 6 - зажнми; 7 - нагрівальна електрична піч; 8 ■ - обдувна решітка; 9 - пристрій для контролю загартованого скла; 10 — візок, що транспортує
Від скла, що обробляється, так що обидві сторони листа піддаються однаковому рівномірному тепловому впливу. Пекти має автоматичне двопозиційне керування і може працювати у двох режимах: нормальному (70 кВт) і форсованому (90 кВт). Можливість форсування режиму нагрівання дозволяє інтенсифікувати розігрів печі. Розміри робочого простору печі (2000х800х300 мм) розраховані на нагрівання листа з максимальним розміром (1300х700 мм).
Після попередньої механічної обробки та миття скло, призначене для гарту, підвішують вертикально за край за допомогою затискачів у спеціальних візках, які по підвісних коліях направляють у піч для нагрівання. Візки можуть пересуватися ручним або механічним способом.
Плоске листове скло піддають гартуванню при 650 ° С, коли піч працює у форсованому режимі. Час перебування скла у печі залежить від товщини листа (наприклад, для скла товщиною 5,5 мм воно становить 3 хв. 20 с). Збільшення товщини скла на 0,1 мм тягне за собою збільшеннячасу витримки на 4 с. Отже, для листа завтовшки 6,5 мм тривалість витримки сягає 4 хв.
Введення холодного скла в піч призводить до різкого зниження температури в початковий момент. За час витримки скла температура печі встигає піднятися до вихідного значення (650°С). При цій температурі скло виводять з печі і по підвісних коліях пересувають до решітки. Встановлено, що з печі скло можна виводити і при нижчій температурі, проте не нижче 620 ° С, щоб уникнути руйнування скла в решітці.
Охолодження скла - другий за важливістю процес у виробництві загартованого скла, оскільки інтен-
Мал. 17.2. Секційна решітка для обдувки для гарту плоского скла 1 — решітка обдувки; 2 - ексцентриковий механізм; 3-рухомий повітропровід; 4 - діафрагма; 5 - перевідний клапан
Вістка охолодження скла в кінцевому рахунку визначає ступінь загартування. Режим охолодження підбирають таким чином, що швидкість охолодження скла, його товщина та хімічний склад визначають ступінь загартування виробів.
Охолодження скла можна проводити за допомогою різних охолоджуючих середовищ, що забезпечують швидкий відбір теплоти — повітря, масел, кремнеорганічних рідин, розплавів солей і металів. Найбільшого поширення набули способи загартування скла повітрям, причому найбільшого поширення набув повітрострумний спосіб загартування. При цьому способі на поверхню виробу, що гартується симетрично під тиском подається безліч перпендикулярно спрямованих повітряних струменів. Повітроструминний спосіб загартування здійснюють за допомогою решіток обдувки, що подають стиснене повітря через велику кількість отворів-сопел малого діаметра, розташованих в шаховому порядку.
Обдувочі грати (рис. 17.2) складається з двох рядів порожніх секцій, в які, як зазначалося вище, нагнітається стиснене повітря. Кожна секція має отвори діаметром близько 5 мм, розташовані у шаховому порядку з кроком 50 мм. За допомогою ексцентрикового механізму обдувочі грати здійснює в горизонтальному напрямку зворотно-поступальні рухи на відстань до 40 мм, чим досягається рівномірне охолодження скла.
Тиск повітря в обдувній решітці залежить від необхідного ступеня загартування і товщини загартованого з ділі. При виробництві автомобільного скла товщиною 5,5-6,5 мм в решітці підтримують тиск близько (53,2-59,85) 102 Па. Для подачі повітря в решітку обдувки використовують турбовоздуходувки продуктивністю 150 м3/хв. Час переміщення скла з електричної печі до решітки обдувки повинен бути мінімальним і не перевищувати 3 хв.
У зарубіжній практиці виробництва плоского загартованого скла застосовують решітки, що здійснюють обертальний рух у вертикальній площині, при цьому кожен струмінь повітря здійснює повне коло.
При упаковці готове загартоване скло по всій поверхні прокладають м'яким обгортковим папером, що не містить домішок, що дряпають. Потім п'ять-шість виробів складають у пачку, яку загортають у такий самий папір і укладають у міцну дерев'яну скриньку. Простір між виробами та стінками ящика заповнюють сухим пакувальним матеріалом (стружкою, сіном, соломою). Запаковані вироби зберігають у закритих приміщеннях.
Контроль якості. Опір удару загартованого скла визначають за допомогою металевої кулі. При товщині виробу більше 5 мм загартоване скло повинно витримувати без руйнування удар вільно падаючої сталевої кулі масою 800 г з висоти 1200мм, а за товщини до 5 мм — з висоти 800 мм. Вироби при руйнуванні повинні розсипатися на шматки розміром трохи більше 32 мм.
Сортність загартованого скла встановлюють залежно від наявності у ньому різних вад. Зовнішні дефекти (мошка, бульбашки, свіль і т. д.) виявляють оглядом неозброєним оком у світлі, поміщаючи вироби на відстані 0,6 м від ока спостерігача в умовах нормального денного освітлення. Розміри дефектів визначають звичайним вимірювальним інструментом.
Товщину виробів перевіряють мікрометром у чотирьох точках. Ступінь деформації скла, тобто їх кривизну, перевіряють так: кладуть таке скло на вивірену горизонтальну площину і заміряють стрілу прогину щупом.
Виріб має бути безбарвним. Допускаються сла- •бо-зелений або слабо-блакитуватий відтінки. Світло – пропускання у перерахунку на 1 см товщини виробу має бути не менше 84 %.
Прогресивним способом виробництва плоского загартованого скла, що виключає недоліки вертикального способу (наявність таких специфічних дефектів, що виникають у місцях кріплення, як відтяжка та викривлення скла), є потокове загартування скла на твердих опорах (рис. 17.3). При цьому способі виробництва загартованого скла листи, що пройшли попередню обробку, рухаються горизонтально по роликовому конвеєру з азбестованих валів усередині електричної печі, де вони піддаються асиметричному нагріванню зверху інтенсивніше, ніж знизу. При такому нагріванні скло вигинається опуклістю вгору, тому основна поверхня листів не стосується валків конвеєра. У охолодному пристрої листи скла знову набувають плоскої форми завдяки більш інтенсивному охолодженню їх зверху.