Получение гнутого закаленного стекла

 

Для гнутья стекол возможно применение как методов свободного формования (моллирование), так и принудительного изгибания нагретого стекла при температуре закалки, а также в ходе его охлаждения. Более производительным и управляемым является процесс принудительного гнутья, который и положен в основу высокопроизводительной промышленной технологии прессования и закалки автомобильных стекол (производительность 1,5–3,0 млн. м²/год).

На современных линиях по получению закаленного стекла его изгибание стремятся осуществлять в том же температурно-временном интервале, что и закалку. При этом используется гибочно-закалочное оборудование, в котором операции гнутья и закалки выполняются последовательно во времени в одном или двух агрегатах. Совмещение данных операций в одном агрегате позволяет уменьшить число единиц технологического оборудования, а также снизить теплопотери стекла за счет исключения операции транспортирования гнутого стекла с позиции прессования на закалку.

Для гнутья задних и боковых автомобильных стекол разработаны методы роликового и вакуумного гнутья, гнутья на газовой подушке, а также моллирования, суть которого состоит в захвате нагретого листа вакуумным подъемником с последующим сбросом на форму из жароупорной стали.

Метод роликового гнутья реализован на закалочной поточной линии HTBS (корпорация «Tamglass»). Линия состоит из следующих частей:

– загрузочный стол с обрезиненными валами;

– печь модульной конструкции из стали с эффективной теплоизоляцией из волокнистых материалов с массивными верхними нагревателями и легкими нижними;

– цепь с приводом для транспортирования стекол,

– транспортер из керсиловых валов;

– установка гнутья с охлаждением, состоящая из подвижных валов малого диаметра и подвижных насадок, обеспечивающих эффективную закалку,

– секция окончательного охлаждения с неподвижными насадками;

– микропроцессорная система для контроля и управления нагревом, движением стекла, закалкой и охлаждением.

Оборудование работает на горизонтальном принципе с осциллирующим движением транспортирующих валов и предназначено для выпуска цилиндрически гнутых, а также плоских закаленных стекол для транспорта и строительства. Радиус гнутья может бесступенчато регулироваться от 0 до 1000 мм. Он может быть изменен в процессе производства без остановок между циклами, что позволяет немедленно устранять ошибки при гнутье. Шаг между валами конвейера 75 мм при диаметре валов 55 мм. В секции гнутья и закалки установлены валы малого диаметра (27 мм), причем каждый из них может изменять свое положение. Излом транспортерной линии в секции гнутья и закалки осуществляется за счет гидроцилиндров. Валы здесь стальные с чулками из кремнеземистого волокна.

Нагретое в печи стекло поступает в секцию гнутья, двигаясь возвратно-поступательно. Гнутье производится в направлении его движения и начинается, когда стекло полностью перешло в секцию гнутья. Его движение контролируется оптическими сенсорами. Гнутье осуществляется одновременно по всей длине стекла за счет ломки транспортера с постоянной регулируемой скоростью, что обеспечивает высокий выход готовой продукции. Во время гнутья сжатый горячий воздух нагнетается через опущенные насадки на верхнюю поверхность – происходит прессование стекла без прямого механического контакта, что позволяет гнуть и окрашенные стекла. После завершения гнутьячерез насадки подается холодный воздух и осуществляется закалка изделий в течение заданного времени. После завершения закалки насадки поднимаются, транспортер выпрямляется, и гнутое стекло поступает в секцию окончательного охлаждения.

 

 

10. 8. Перспективы развития производства
закаленного стекла

Отечественной стекольной промышленностью к настоящему времени освоена в промышленных масштабах технология производства термически упрочненного (закаленного) стекла толщиной от 3 до 20 мм с помощью высокоскоростного (напорного) симметричного обдува поверхностей стекла воздушными струями или, другими словами, технология воздухоструйного упрочнения (ВСУ) на твердых опорах. Доминирующим является способ горизонтальной закалки, вытесняющий вертикальный.

Поскольку температура закалки в зависимости от толщины стекла варьируется в области 630–680°C, при уменьшении толщины стекла от 3,0 до 2,5 мм и менее наблюдается сильная поперечная деформация разогретого стекла, приводящая к браку. Указанный дефект неизбежен, поскольку лист стекла, перемещаясь по рольгангу, испытывает постоянные изгибающие деформации («прогибы»). Уменьшение шага валков h (расстояние между их осями) дает некоторое улучшение ситуации, но и оно имеет предел: h _min → d _b, где d _b – диаметр вала.

Из-за высокой пластичности стекло деформируется при упрочнении его с δ ≤ 2 мм способом обдувана воздухоструйной решетке с сопловыми трубами-насадками, к тому же на его поверхности появляется сетка пятен от контакта с воздушными струями («пятнистостъ»).

Таким образом, ВСУ-технология подошла к техническому пределу – практической невозможности получения упрочненных стекол
с δ = 2,0–2,5 мм.

Упрочнение указанных номиналов возможно при использовании других методов и других закалочных сред, в частности:

– водовоздушного упрочнения (ВВУ);

– жидкостного упрочнения (ЖУ) с использованием различных ОФЖ (охлаждающих ферромагнитных жидкостей) при перемещении стекла в объеме жидкости.

Интересна ситуация с так называемым «водородным» стеклом. Согласно данным Н. Н. Семенова, при замене ионов Na⁺ в поверхностных слоях стекла на ионы H⁺, существенно меньших размеров, возможно получить исключительно эластичный и в то же время прочный материал, пригодный для применения пуленепробиваемого стекла. Прогнозируется создание промышленной технологии производства такого стекла к 2010 году.

В более далекой перспективе, в связи с прогнозируемым применением физического вакуума для производства энергии, торсионных генераторов и другого, возможна разработка новой технологии упрочнения супертонких стекол (спиновых) с толщиной 0,1–0,5 мм, формуемых на металлических и неизвестных еще Х-опорах (например, воздушные «подушки» с управляемым ламинарным пограничным слоем). Такие спиновые стекла (Spin-glass) могут стать вершиной стекольной технологии упрочнения стекла. В одном из вариантов технологии спинарного упрочнения стекла производится направленное силовое изменение структуры кремнекислородного каркаса стекла (по аналогии с трансформацией графит – алмаз) путем обработки стекла в спинарно-торсионных полях, что обеспечит стеклу гибкость и прочность стали.