¿Por qué el vidrio templado explota aleatoriamente?

La explosión automática de vidrio templado sin fuerza externa mecánica directa se denomina autoexplosión de vidrio templado. Según la experiencia de la industria, la tasa de autoexplosión del vidrio templado ordinario es de aproximadamente 1~3‰. La autoexplosión es una de las características inherentes del vidrio templado.
Hay muchas razones para la autoexplosión debido a la expansión, que se pueden resumir brevemente de la siguiente manera:
①El impacto de los defectos de calidad del vidrio.
R. Hay piedras, impurezas y burbujas en el vidrio: Las impurezas en el vidrio son los puntos débiles del vidrio templado y también son los lugares donde se concentra la tensión. Especialmente si la piedra se encuentra en la zona de tensión de tracción del vidrio templado, es un factor importante que conduce a una explosión.
Las piedras se encuentran en el vidrio y tienen un coeficiente de expansión diferente al del cuerpo vítreo. La concentración de tensiones en el área de la grieta alrededor de la piedra aumenta exponencialmente después del templado del vidrio. Cuando el coeficiente de expansión de la piedra es menor que el del vidrio, la tensión tangencial alrededor de la piedra está en tensión. La propagación de grietas que acompaña a las piedras puede ocurrir fácilmente.
B. El vidrio contiene cristales de sulfuro de níquel.
Las inclusiones de sulfuro de níquel generalmente existen en forma de pequeñas esferas cristalizadas con un diámetro de 0.1-2mm. La apariencia es metálica y estas inclusiones son NI3S2, NI7S6 y NI-XS, donde X=0-0.07. Sólo la fase NI1-XS es ​​la principal razón de la explosión espontánea del vidrio templado.
Se sabe que el NIS teórico es 379. Hay un proceso de transición de fase en C, desde el sistema cristalino hexagonal a-NIS en el estado de alta temperatura al sistema cristalino trigonal B-NI en el estado de baja temperatura, acompañado por un expansión del volumen del 2,38%. Esta estructura se conserva a temperatura ambiente. Si el vidrio se calienta en el futuro, la transición al estado aB puede ocurrir rápidamente. Si estos desechos están dentro del vidrio templado que está sujeto a tensión de tracción, la expansión del volumen provocará una explosión espontánea. Si a-NIS existe a temperatura ambiente, se transformará lentamente al estado B durante varios años o meses. El lento aumento de volumen durante esta transición de fase no necesariamente causa una ruptura interna.
C. La superficie del vidrio tiene rayones, grietas, grietas profundas y otros defectos debido a un procesamiento u operación inadecuados, que pueden causar fácilmente la concentración de tensión o hacer que el vidrio templado explote por sí solo.
② Distribución desigual de tensiones y compensación en vidrio templado
Cuando el vidrio se calienta o enfría, el gradiente de temperatura generado a lo largo del espesor del vidrio es desigual y asimétrico. Esto hace que los productos templados tengan tendencia a autoexplotar y algunos produzcan una "explosión de viento" cuando se enfrían. Si la zona de tensión de tracción se desplaza hacia un determinado lado del producto o hacia la superficie, el vidrio templado explotará por sí solo.
③Influencia del grado de templado.

Los experimentos han demostrado que cuando el grado de templado se aumenta al nivel 1/cm, el número de autodestrucciones alcanza el 20-25%. Se puede observar que cuanto mayor es la tensión, mayor es el grado de templado y mayor la cantidad de autoexplosión.

Solución de autoexplosión de vidrio templado
1. Reducir el valor de tensión del vidrio templado.
La distribución de la tensión en el vidrio templado es que las dos superficies del vidrio templado están bajo tensión de compresión, la capa central está bajo tensión de tracción y la distribución de la tensión a lo largo del espesor del vidrio es similar a una parábola. El centro del espesor del vidrio es el vértice de la parábola, que es donde la tensión de tracción es máxima; los dos lados cercanos a las dos superficies del vidrio son tensión de compresión; la superficie de tensión cero se encuentra aproximadamente a 1/3 del espesor. Al analizar el proceso físico de templado y enfriamiento rápido, se puede ver que la tensión superficial del vidrio templado y el esfuerzo de tracción interno máximo tienen una relación numérica proporcional aproximada, es decir, el esfuerzo de tracción es de 1/2 a 1/3 de la tensión de compresión. Los fabricantes nacionales generalmente utilizan la tensión superficial del vidrio templado como La tensión se establece en alrededor de 100 MPa, pero la situación real puede ser mayor. La tensión de tracción del vidrio templado en sí es de aproximadamente 32 MPa ~ 46 MPa, y la resistencia a la tracción del vidrio es de 59 MPa ~ 62 MPa. Siempre que la tensión generada por la expansión del sulfuro de níquel sea de 30 MPa, es suficiente para provocar una autoexplosión. Si se reduce la tensión superficial, la tensión de tracción inherente al vidrio templado[1] se reducirá en consecuencia, lo que ayudará a reducir la aparición de autoexplosiones.
La norma americana ASTMC1048 estipula que el rango de tensión superficial del vidrio templado es superior a 69 MPa; El vidrio semitemplado (reforzado térmicamente) es de 24MPa ~ 52MPa. La norma de vidrio para muro cortina BG17841 estipula que el rango de tensión del vidrio semitemplado es de 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. Uniformar la tensión del vidrio.
La tensión desigual del vidrio templado aumentará significativamente la tasa de autoexplosión, que ha alcanzado un nivel que no se puede ignorar. La autoexplosión causada por una tensión desigual a veces es muy concentrada. En particular, la tasa de autoexplosión de un lote específico de vidrio templado curvo puede alcanzar un grado de gravedad impactante y la autoexplosión puede ocurrir de forma continua. Las razones principales son la tensión local desigual y la desviación de la capa de tensión en la dirección del espesor. La calidad de la propia lámina de vidrio original también tiene un cierto impacto. La tensión desigual reducirá significativamente la resistencia del vidrio, lo que equivale a aumentar la tensión de tracción interna hasta cierto punto, aumentando así la tasa de autoexplosión. Si la tensión del vidrio templado se puede distribuir uniformemente, la tasa de autoexplosión se puede reducir de manera efectiva.
3. Tratamiento de remojo en caliente (HST)
Explicación del baño de calor. El tratamiento de remojo en caliente también se denomina tratamiento de homogeneización, comúnmente conocido como "detonación". El tratamiento de inmersión térmica consiste en calentar el vidrio templado a 290 grados ±10 grados y mantenerlo caliente durante un cierto período de tiempo, lo que hace que el sulfuro de níquel complete rápidamente la transformación de la fase cristalina en el vidrio templado, provocando que el vidrio templado se Es probable que explote después de su uso y se rompa artificialmente de antemano en la fábrica. Horno de inmersión en calor, reduciendo así la autoexplosión del vidrio templado en uso después de la instalación. Este método generalmente utiliza aire caliente como medio calefactor. En el extranjero se llama "HeatSoakTest", o HST para abreviar, que se traduce literalmente como tratamiento de inmersión en calor.
Dificultades para absorber el calor. En principio, el tratamiento por inmersión en calor no es complicado ni difícil. Pero, de hecho, es muy difícil lograr este indicador de proceso. Las investigaciones muestran que existen muchas fórmulas estructurales químicas específicas del sulfuro de níquel en el vidrio, como Ni7S6, NiS, NiS1.01, etc. No sólo varían las proporciones de los distintos componentes, sino que también pueden estar dopados con otros elementos. La velocidad de su cambio de fase depende en gran medida de la temperatura. Las investigaciones muestran que la tasa de cambio de fase a 280 grados es 100 veces mayor que a 250 grados, por lo que es necesario garantizar que cada pieza de vidrio en el horno experimente el mismo régimen de temperatura. De lo contrario, por un lado, el vidrio con baja temperatura no se puede cambiar completamente de fase debido a un tiempo insuficiente de conservación del calor, lo que debilita el efecto del remojo térmico. Por otro lado, cuando la temperatura del vidrio es demasiado alta, puede incluso provocar una transformación de fase inversa del sulfuro de níquel, provocando mayores peligros ocultos. Ambas situaciones pueden hacer que el baño de calor sea ineficaz o incluso contraproducente. La uniformidad de la temperatura cuando el horno de inmersión caliente está funcionando es muy importante. Hace tres años, la diferencia de temperatura en el horno durante el aislamiento por inmersión en caliente en la mayoría de los hornos de inmersión en caliente domésticos alcanzaba incluso los 60 grados. No es raro que los hornos importados tengan diferencias de temperatura de unos 30 grados. Por lo tanto, aunque parte del vidrio templado haya sido sumergido en calor, la tasa de autoexplosión sigue siendo alta.
Las nuevas normas serán más efectivas. De hecho, el proceso y el equipo de inmersión en caliente se han mejorado continuamente. La norma alemana DIN18516 especificaba un tiempo de espera de 8 horas en la edición de 1990, mientras que la norma prEN14179-1:2001(E) reducía el tiempo de espera a 2 horas. El efecto del proceso de inmersión en caliente según la nueva norma es muy significativo y hay indicadores técnicos estadísticos claros: después de la inmersión en caliente, se puede reducir a un caso de autoexplosión por cada 400 toneladas de vidrio. Por otro lado, los hornos de inmersión en caliente mejoran constantemente su diseño y estructura, y la uniformidad del calentamiento también se ha mejorado significativamente, lo que básicamente puede cumplir con los requisitos del proceso de inmersión en caliente. Por ejemplo, la tasa de autoexplosión del vidrio tratado por inmersión térmica del Grupo CSG ha alcanzado los indicadores técnicos de los nuevos estándares europeos y tuvo un desempeño extremadamente satisfactorio en el proyecto del Nuevo Aeropuerto de Guangzhou de 120,000-metros cuadrados. .
Aunque el tratamiento de inmersión en calor no puede garantizar que nunca ocurra una autoexplosión, sí reduce la ocurrencia de autoexplosión y realmente resuelve el problema de la autoexplosión que afecta a todas las partes en el proyecto. Por lo tanto, el remojo en calor es el método más eficaz reconocido unánimemente en el mundo para resolver por completo el problema de la autoexplosión.