汽车玻璃钢应力的检测与控制

汽车玻璃钢应力的检测与控制

1张应力导致钢绞线破裂由于弯曲和加热工艺中复杂的应力的影响，张应力在玻璃边缘附近延伸。如果没有得到控制，这些张应力将导致玻璃在未来的使用中破裂。汽车钢化玻璃的边缘张应力过高是引发玻璃自爆的原因之一。为了保证产品质量,避免其在使用过程中破裂,必须在汽车钢化玻璃的生产过程中严格控制其边部应力。可以使用边缘应力仪检测玻璃外围若干个点的张应力,将其控制在适当的范围内,从而大大降低钢化玻璃的自爆率。2急冷风机支撑玻璃装置冷环(quenchring):是一种在双曲面钢化玻璃生产过程中,急冷吹风时支撑玻璃的装置,一般包括以下四部分:支撑框架、和玻璃型面一致的内环、内环表面的低导热率覆盖层、支撑框架和内环的连接螺栓,见图1、图2。3值的检测和应力的产生玻璃钢化的目的是在玻璃的表面和边缘产生一个压应力保护层,在边缘附近的一段区域内,应力呈抛物线型分布,如图3所示。S.T.Gulati博士曾做过钢化玻璃的应力分析报告,他强烈建议把应力的检测作为钢化玻璃质量控制的系统化的必要的组成部分,从而消除日后潜在的玻璃碎裂的情况。钢化玻璃的表面应力与冷却时的温度分布有关,还与玻璃的弯曲情况有关。如图4所示,假设冷却速率和热风的速率相等,那么,玻璃的边缘表面“E”将产生压应力,其值依尺寸不同,与表面应力成比例,表面E和F的压应力与中间层张应力相平衡。在某些情况下,只要由于弯曲产生额外的表面张应力,张应力区域就会达到玻璃的表面。4钢化应力分布如图6,如果上部和下部传热相同,将获得正常的钢化应力分布。如图7,如果上部和下部传热不相同,将获得不正常的钢化应力分布,这样将在接触表面留下张应力,带来较大的使用风险。5汽车玻璃边部的张应力与爆炸之间的关系5.1汽车行驶过程中出现质量缺陷自爆是指钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂,是钢化玻璃生产后在没有任何警示情况下发生的一种破碎。它可以在工厂、在玻璃包边生产期间或之后、在总装厂、在海运码头、在汽车销售场合以及在汽车行驶过程中发生。通常发生在使用冷环钢化的产品中如Quicksag,Simplex,DB04,APBt。自爆是钢化玻璃的一个影响较坏的质量缺陷,因缺陷发生时的场面比较惨烈和狼狈,所以用户投诉时的心情相当强烈和义愤,这很容易动摇用户对产品的质量信心,严重地影响着钢化产品的质量信誉。为此,如何降低钢化玻璃的自爆率是所有玻璃深加工企业着力解决的一个难题。5.2玻璃的装配缺陷经过长期的研究与分析,总结出钢化玻璃产生自爆的原因主要有以下几点:(1)钢化玻璃表面压应力过大或表面压应力分布不均匀;(2)钢化玻璃的吻合度/球面/荷叶边和检验模或检验标准有着较大差异,造成装配后玻璃局部受力较大;(3)玻璃在加工过程中造成的重划伤、缺口、深爆边等质量缺陷;(4)玻璃原片中的结石;(5)玻璃钢化后边部张应力过大。5.3玻璃的表面微裂纹显著性能玻璃在常温下是一种脆性材料,玻璃的理论强度非常高,但是在实际生产和使用中,由于在玻璃的表面和边部存在许多微裂纹,玻璃的实际强度比理论值低得多。在压应力作用下,玻璃的表面和边部的微裂纹呈收缩趋势,使玻璃的强度非常高如图8;在张应力作用下,玻璃的表面和边部的微裂纹呈扩张趋势,使玻璃的强度大大降低如图9。所以玻璃强度的高低取决于压应力与张应力的平衡与大小,过大的边部张应力会引起的开裂、发展,并最终导致玻璃破碎。表1显示的是3～6mm钢化玻璃生产过程控制中边部张应力的参考范围和有效范围。6张应力在汽车玻璃侧的发生原因和控制方法中的作用6.1材料上的保护(1)在冷环上使用了过多的低导热率覆盖层,使得从下风栅吹出的风有堵塞;(2)在冷环上用了带状材料去修复低导热率覆盖层,使得从下风栅吹出的风有堵塞;(3)冷环低导热率覆盖层的热学和机械特性不良;(4)冷环结构设计不合理或玻璃在冷环上的接触面积过大;6.2玻璃的冷环保护(1)冷环上使用的低导热率覆盖层应厚薄均匀,通风性能良好,接口处缝合,无重叠;应定时检查低导热率覆盖层,保证完好,无破损,一旦破损以后应及时修复与更换,采用的修复方法应确保从下风栅吹出的风无堵塞;(2)模具装配时应保证冷环在风栅中的位置均匀对称;(3)应选用热学和机械特性良好的冷环低导热率覆盖层;(4)冷环结构设计合理,尽可能地减小玻璃与冷环的接触面积;(5)保证玻璃在冷环上的有效高度;(6)尽可能地降低玻璃在冷环上的相对滑动程度;(7)钢化急冷时上下风压设定合理;(8)合理地设置压模阴模与阳模的压合间隙。7汽车玻璃公路部的张应力控制范围对于汽车钢化玻璃,根据使用部位和厚度不同,其边部张应力控制的范围是不同的,见表2。8玻璃边缘应力分布(1)使用边缘应力仪可以精确地检测出钢化玻璃的边缘应力,可以将该仪器用于生产过程中对钢化玻璃质量的监控。(2)把对汽车钢化玻璃边部应力的检测与控制作为钢化玻璃质量控制的必要的组成部分,必将有效地降低钢化玻璃的自爆率,提高钢化玻璃的质量信誉,也必将成为行业发展的一种趋势。玻璃边缘的应力分布远比图3所示复杂得多。除了表面冷却外,边缘也有热量散失,以致于在图4所示的表面E产生边缘压应力并使其中间张应力增加来平衡边缘压应力。通过透射光测量平均表层应力,结果如图5所示,显示了从边缘起小距离(典型值为12～25mm)内的平均张应力的最大值。平均值较大的正的张应力是由不理想的边缘冷却速率引起的,预示着潜在的弯曲问题。对于汽车用弯钢化玻璃而言,由于大部分