Füüsilise karastamise ja keemilise tugevdamise klaasi erinevuste uurimine

Sissejuhatus:

Klaasist on saanud meie elu lahutamatu osa, leides rakendusi erinevates valdkondades, nagu elektroonika, mööbel, ehitus ja transport. Kuna klaas läbib põhjaliku töötlemise, et toota selliseid tooteid nagu AG-klaas, AR-klaas ja dekoratiivklaas, tekib nõudlus suurema tugevuse ja ohutuse järele. Siin tuleb mängu karastatud klaas, eriti AG-klaas, mis pakub täiustatud kaitset, kui see on integreeritud valmisseadmetesse.

 

Parema mõistmise saamiseks süveneme AG-klaasi füüsilise karastamise (edaspidi "PT") ja keemilise tugevdamise (edaspidi "CS") erinevustesse:

 

Füüsiline karastamine: tugevus kontrollitud jahutamise kaudu

PT hõlmab klaasi füüsikaliste omaduste ja käitumise muutmist ilma selle elementaarset koostist muutmata. Klaasi kiiresti kõrgete temperatuuride eest jahutades pind tõmbub kiiresti kokku, tekitades survepinge. Samal ajal jahtub südamik aeglasemalt, mille tulemuseks on tõmbepinge. See kombinatsioon annab klaasile suurema üldise tugevuse. Jahutuse intensiivsus mõjutab otseselt klaasi tugevust, kusjuures suurem jahutuskiirus annab suurema tugevuse.

Keemiline tugevdamine: koostise muutmine vastupidavuse suurendamiseks

CS seevastu muudab klaasi elementaarset koostist. See kasutab madala temperatuuriga ioonivahetusprotsessi, kus klaasipinna väiksemad ioonid asendatakse lahuse suuremate ioonidega. Näiteks saab klaasis olevad liitiumioonid asendada lahuses oleva kaaliumi- või naatriumioonidega. See ioonivahetus tekitab klaasi pinnale survepinge, mis on võrdeline vahetatavate ioonide arvu ja pinnakihi sügavusega. CS on eriti tõhus õhukese klaasi, sealhulgas kumera või vormitud klaasi tugevuse suurendamiseks.

Töötlemise parameetrid:

Füüsiline karastamine:

Töötlemistemperatuur: tavaliselt viiakse läbi temperatuuril vahemikus 600 kuni 700 kraadi (klaasi pehmenemispunkti lähedal).

Töötlemise põhimõte: kiire jahutamine, mis põhjustab klaasi sisemuses survepinget.

Keemiline tugevdamine:

Töötlemistemperatuur: viiakse läbi temperatuurivahemikus 400 kuni 450 kraadi.

Töötlemise põhimõte: klaasipinna väiksemate ioonide ioonivahetus lahusest suuremate ioonidega, millele järgneb survepinge esilekutsumiseks jahutamine.

4. Töötlemise paksus:

Füüsiline karastamine: sobib klaasi paksusega 3 mm kuni 35 mm. Kodused seadmed keskenduvad sageli karastamisele, mille paksus on umbes 3 mm ja rohkem.

Keemiline tugevdamine: efektiivne klaaside paksusega 0,15 mm kuni 50 mm, mistõttu sobib see eriti hästi kuni 5 mm paksuse klaasi tugevdamiseks. See osutub väärtuslikuks meetodiks ebakorrapärase kujuga õhukese klaasi, eriti alla 3 mm paksuse klaasi tugevdamiseks.

 

Eelised:

Füüsiline karastamine Tasuv: PT on kulutõhusam meetod, mis muudab selle sobivaks suuremahuliseks tootmiseks.

Kõrge mehaaniline tugevus: PT tulemuseks on suurepärane mehaaniline tugevus, vastupidavus termilisele löögile (taluvad temperatuuridele kuni 287,78 kraadi) ja kõrge termilise gradiendi vastupidavus (taluvad muutusi kuni 204,44 kraadi).

Ohutuse suurendamine: tuulejahutusega karastatud klaas mitte ainult ei tugevda mehaanilist tugevust, vaid puruneb ka purunemisel väikesteks kildudeks, vähendades vigastuste ohtu.

 

 

Keemiline tugevdamine:

Kõrge tugevus ja ühtlane pingejaotus: CS toodab klaasi, millel on tavaklaasist oluliselt suurem tugevus (5-10 korda tugevam), suurem paindetugevus (3-5 korda tugevam) ja parem löögikindlus (5-10). korda vastupidavam). CS tagab sama paksusega klaasile suurema tugevuse ja ohutuse võrreldes PT-ga.

Suurepärane stabiilsus ja vormitavus: CS tagab ühtlase pingejaotuse, stabiilsuse ja mõõtmete terviklikkuse. See säilitab oma kuju ilma deformatsiooni ja moonutusteta ning ei tekita optilisi moonutusi. Seda saab kasutada erineva keeruka kujuga klaastoodetele, sealhulgas kumerad, silindrilised, karbikujulised ja lamedad kujundused.

Vastupidavus termilisele stressile: CS-ga töödeldud klaasil on 2-3 korda suurem vastupidavus kiiretele temperatuurimuutustele, taludes temperatuuride erinevusi üle 150 kraadi ilma purunemise või iseplahvatuseta.

Sobib õhukesele klaasile: CS on väga tõhus klaaside tugevdamiseks, mille paksus on vahemikus {{0}},2 mm kuni 5,0 mm. See annab suurepäraseid tulemusi ilma paindumist või kõverdumist põhjustamata.

 

Puudused:

Füüsiline karastamine:

Iseseisev plahvatusoht: PT-ga töödeldud klaas võib töötlemise, ladustamise, transportimise, paigaldamise või kasutamise ajal plahvatada. Iseplahvatuse aeg on ettearvamatu, see toimub 1–5 aastat pärast ravi. Klaasil olevad nähtavad defektid, nagu kivid, osakesed, mullid, lisandid, sälgud, kriimud või servadefektid, samuti väävel-nikli (NIS) lisandid ja heterogeensed osakeste lisandid, võivad põhjustada iseplahvatuse.

Keemiline tugevdamine:

Kõrgemad kulud: CS on kallim kui PT, kulud on mitu korda kõrgemad.

 

Rakendused:

Füüsiline karastamine:

Laialdaselt kasutatav rakendustes, mis nõuavad suurt mehaanilist tugevust ja ohutust, näiteks kardinaseinad, fassaadiaknad, sisevaheseinad, mööbel, kodumasinad ja vaheseinad, mis asuvad intensiivsete soojusallikate läheduses või on allutatud kiiretele temperatuurimuutustele.

Keemiline tugevdamine:

Kasutatakse peamiselt elektroonilistes kuvaritoodetes, nagu monitorid, televiisorid, tahvelarvutid ja nutitelefonid kaitsvate ekraanipaneelidena. See pakub suurepärast vastupidavust kahjustustele ja löökidele.

 

Järeldus:

AG-klaasi tugevuse ja ohutuse suurendamisel mängivad olulist rolli nii füüsikaline karastamine kui ka keemiline tugevdamine. Füüsiline karastamine pakub kulutõhusaid võimalusi laiaulatuslike rakendustega, samas kui keemiline tugevdamine pakub suurepärast tugevust, ühtlast pingejaotust ja suurepärast vormitavust, muutes selle ideaalseks valikuks õhukese klaasi ja elektrooniliste kuvarite jaoks. Nende kahe meetodi erinevuste mõistmine võimaldab teha teadlikke otsuseid konkreetsete nõuete ja tooteomaduste põhjal sobivaima lähenemisviisi valimisel.