Как делают каленое стекло

Как закалить стекло

Закалить стекло требуется, чтобы сделать материал в 5 раз более прочным, повысить его устойчивость к перепадам температур и добиться безопасности применения. Для получения таких свойств в процессе обработки изделия подвергают химическому и термическому воздействию. Улучшенные прочностные показатели позволяют широко использовать материал при проведении строительных и отделочных работ:

• остекление фасадов зданий;
• производство лестничных ограждений, ступеней, парапетов;
• выпуск душевых кабин и перегородок;
• производство мебели;
• автомобилестроение.

Технология изготовления закаленного стекла

Технология закалки стекла предполагает выполнение двух ключевых процессов. Вначале материал обжигают в печи до размягчения. После чего охлаждают под струями воздуха, который подается равномерно с нескольких сторон. Опишем процесс подробнее.

1. Листы режут, чтобы получить заготовки нужной конфигурации.
2. Стекло полируют по краям абразивным материалом.
3. Разогревают в печи до температуры 650–680 градусов.
4. Охлаждают с двух сторон мощными потоками воздуха.

Чтобы закалить обычное стекло чаще всего применяют воздух, поступающий из воздухоструйной решетки. Есть и другие способы, например, ионная закалка, когда стекло помещается в специальную камеру, где происходит ионный обмен. В данном случае температура вообще не играет никакой роли в отличие от воздушной закалки.

Закаленное стекло vs обычное: основные отличия

Основные отличия касаются не внешнего вида, а свойств материала. Он становится более устойчивым к любым механическим воздействиям и температурным перепадам. При этом визуально стекло остается таким же — оптические свойства изделий сохраняются на 99 %.

Изображение №1: так выглядит закаленное и обычное стекло при разрушении

По этой причине отличить закаленное стекло от обычного по внешним признакам практически невозможно. Самые простые способы — посмотреть на поверхность под мощным источником света (отблеск на плоскости будет слегка рябить) или разбить (отсутствие острых осколков говорит о том, что материал подвергался закаливанию).

Изображение №2: как ведет себя обычное и закаленное стекло при механических повреждениях

Характеристики материала

• Повышенная прочность. Разбить закаленное стекло в 5–7 раз сложнее, чем обычное. К примеру, полотно толщиной 4 мм сохранит целостность при падении на него груза весом 45 кг с высоты 1 метра.
• Термостойкость. Материал выдерживает перепады температур от -70 до +250 градусов. По этой причине его часто используют для изготовления духовых шкафов и каминов.
• Устойчивость к вибрации. По этому показателю материал превосходит незакаленный аналог в 5 раз.
• Безопасность. Подвергнутые термической обработке изделия разбиваются на мелкие осколки, которые остаются на специальной пленке. По этой причине уменьшается риск получения травм.

Как закалить стекло в домашних условиях

Закалить стекло в домашних условиях, если, конечно, у вас нет муфельной печи и мощной вентиляционной установки, не получится. Можно только немного повысить прочностные свойства изделий. Для этого есть два способа: использование специальной пленки и отпуск. Коротко об обеих методиках.

• Использование пленки. Способ защитить экран телефона или планшета от царапин и других внешних воздействий (не ударов). Купить пленку можно в любом магазине, где продают цифровые гаджеты.
• Отпуск. Способ снятия избыточного напряжения со стеклянных изделий. С помощью отпуска укрепляют стаканы, банки и другую посуду. Подробнее об отпуске расскажем ниже.

Как видите, речь не идет о процессе закалки. Только о незначительном повышении прочностных свойств некоторых изделий.

Обязательное оборудование

Чтобы сделать закаленное стекло в домашних условиях, потребуется мощное промышленное оборудование: муфельные печи и вентиляторы. Их покупка для разового применения нерациональна, поскольку готовый материал обойдется дешевле расходов на его изготовление.

Фотография №1: муфельная печь для закалки стекла

Обратите внимание! Просверлить закаленное стекло в домашних условиях или разрезать готовый лист тоже не получится. Вся обработка проводится предварительно, до закалки. В противном случае возможно образование трещин и сколов на листе.

На производстве используют мощные установки, рассчитанные на закалку полотна размерами до 6000*3210 мм. Печи марки Keraglass имеют камеры предварительного нагрева и конвекции. В камере предварительного нагрева постепенно увеличивают температуру стекла до 300 градусов. Затем материал попадает в камеру основного нагрева, где доходит до 700 градусов. Завершается процесс принудительным охлаждением. Наличие особых сканеров и ИК-датчиков позволяет оценить области прогрева.

Фотография №2: промышленная печь для закалки стекла

Расход материала

Закаленное стекло изготавливают из листов обычного. При обработке объем первоначального сырья сохраняется. Таким образом, из 1 кв. метра стекла можно изготовить 1 кв. метр закаленного. Также закаливание не влияет на оптические свойства и внешний вид полотна.

Как правильно закалить стекло: полезные рекомендации

Производство закаленного полотна имеет свои нюансы. Если не соблюдать их, возможно разрушение материала.

• Проводите механическую обработку (резку, сверление отверстий) перед закаливанием. В противном случае поверхностное напряжение нарушится, лист разобьется, каленое стекло будет непригодно к дальнейшему использованию.
• Обязательно обработайте кромки полотна. При наличии мелких дефектов лист треснет в печи.

Почему не стоит делать закалку самостоятельно?

Сама процедура закаливания выглядит очень сложной. Однако перед работой на производстве материал также проходит предварительную подготовку. Незнание технологических процессов способно свести результат работы на нет. Итак, что происходит на производстве.

1. Стекло отбирают, отбраковывая поврежденные листы.
2. Листы режут по ранее подготовленным чертежам.
3. Края изделия шлифуют.
4. Сверлят отверстия под фурнитуру и крепежные элементы.
5. Заготовки моют и сушат, затем оценивают на предмет дефектов.
6. Стекло закаливают и вновь проверяют на дефекты.
7. Материал упаковывают и отправляют на продажу.

Обратите внимание! Отполировать закаленное стекло, которое прошло весь технологический цикл, также не получится. Велик риск повреждения полотна.

Как видите, есть слишком много нюансов и особенностей, которые невозможно учесть при работе. Если вам требуется готовый материал, рекомендуем купить каленое стекло в Москве у производителя. Компания «Приоргласс» выпускает листы различных конфигураций и размеров толщиной 4–19 мм. Возможно изготовление полотен по индивидуальному заказу.

Закаленное стекло — Tempered glass

Закаленное или закаленное стекло — это тип безопасного стекла, обрабатываемого контролируемой термической или химической обработкой для повышения его прочности по сравнению с обычным стеклом. При закалке внешние поверхности подвергаются сжатию, а внутренние — растяжению . Такие напряжения приводят к тому, что стекло при разбивании разбивается на мелкие гранулы, а не на зазубренные осколки, как это происходит с обычным отожженным стеклом. Гранулированные куски менее подвержены травмам.

Закаленное стекло используется для обеспечения его безопасности и прочности в самых разных областях, включая окна пассажирских транспортных средств , душевые двери, аквариумы, архитектурные стеклянные двери и столы, поддоны для холодильников, защитные пленки для мобильных телефонов, компоненты из пуленепробиваемого стекла , маски для дайвинга , тарелки и кухонную посуду. .

СОДЕРЖАНИЕ

Характеристики

Закаленное стекло примерно в четыре раза прочнее закаленного стекла. Более сильное сжатие внутреннего слоя во время производства вызывает сжимающие напряжения на поверхности стекла, уравновешенные растягивающими напряжениями в теле стекла. Полностью закаленное стекло толщиной 6 мм должно иметь либо минимальное поверхностное сжатие 69 МПа (10 000 фунтов на квадратный дюйм), либо сжатие по краю не менее 67 МПа (9 700 фунтов на квадратный дюйм). Чтобы его можно было считать безопасным стеклом, поверхностное сжимающее напряжение должно превышать 100 мегапаскалей (15 000 фунтов на квадратный дюйм). В результате повышенного поверхностного напряжения при разбивании стекло разбивается на небольшие округлые куски, а не на острые зазубренные осколки.

Сжимающие поверхностные напряжения придают закаленному стеклу повышенную прочность. Отожженное стекло практически не испытывает внутренних напряжений и обычно образует на своей поверхности микроскопические трещины. Напряжение, приложенное к стеклу, может вызвать распространение трещины, которое, как только началось, концентрирует напряжение на вершине трещины, вызывая распространение трещины со скоростью звука через стекло. Следовательно, отожженное стекло хрупкое и разбивается на неровные и острые части. Напряжения сжатия на поверхности закаленного стекла содержат дефекты, препятствующие их распространению или расширению.

Перед отпуском необходимо выполнить резку или шлифование. Резка, шлифовка и резкие удары после закалки могут привести к разрушению стекла.

Картину деформации в результате отпуска можно наблюдать через оптический поляризатор , например, через поляризационные солнцезащитные очки.

Использует

Закаленное стекло используется, когда важны прочность, термическое сопротивление и безопасность. К легковым автомобилям, например, предъявляются все три требования. Поскольку они хранятся на открытом воздухе, они подвергаются постоянному нагреву и охлаждению, а также резким перепадам температур в течение года. Кроме того, они должны выдерживать небольшие удары дорожного мусора, такого как камни, а также дорожно-транспортные происшествия. Поскольку большие острые осколки стекла представляют дополнительную и неприемлемую опасность для пассажиров, используется закаленное стекло, поэтому в случае разбитого стекла осколки тупые и в большинстве своем безвредны. Ветровое стекло или ветровое стекло , а не изготовлено из многослойного стекла , которое не разрушит на куски при разбивании , а боковые стекла и задние ветровой исторически были изготовлены из закаленного стекла. Некоторые новые роскошные автомобили имеют ламинированные боковые окна, чтобы соответствовать требованиям по сохранению занятости, защите от краж или звукоизоляции.

Другие типичные области применения закаленного стекла:

• Балконные двери
• Спортивные сооружения
• Бассейны
• Фасады
• Душевые двери и зоны ванных комнат
• Выставочные площади и дисплеи
• Компьютерные башни или корпуса
• Защитные пленки для мобильных телефонов

Здания и сооружения

Закаленное стекло также используется в зданиях для безрамных конструкций (например, безрамных стеклянных дверей), конструктивно нагруженных приложений и любых других приложений, которые могут стать опасными в случае воздействия человека. Строительные нормы и правила в Соединенных Штатах требуют закаленного или ламинированного стекла в нескольких ситуациях, включая некоторые световые люки, стекло, установленное возле дверных проемов и лестниц, большие окна, окна, которые выходят близко к уровню пола, раздвижные двери, лифты, панели доступа пожарной части и стекло, установленное рядом. бассейны.

Бытовое использование

Закаленное стекло также используется в быту. Некоторые распространенные предметы бытовой мебели и техники, в которых используется закаленное стекло, — это безрамные душевые двери, стеклянные столешницы, стеклянные полки, стекло для шкафов и стекло для каминов.

Общественное питание

«Закаленный по краю» означает, что ограниченная область, например край стекла или тарелки, закалена и популярна в сфере общественного питания. Однако есть также специализированные производители, предлагающие полностью закаленную / закаленную посуду для напитков, которая может принести дополнительные преимущества в виде прочности и устойчивости к тепловому удару. В некоторых странах эти продукты используются в местах, где требуется повышенный уровень производительности или требуется более безопасное стекло из-за интенсивного использования.

Закаленное стекло также все чаще используется в барах и пабах, особенно в Соединенном Королевстве и Австралии, для предотвращения использования битого стекла в качестве оружия . Изделия из закаленного стекла можно найти в отелях, барах и ресторанах, чтобы уменьшить вероятность поломки и повысить стандарты безопасности.

Приготовление и выпечка

Некоторые формы закаленного стекла используются для приготовления блюд и выпечки . Производители и бренды включают Glasslock, Pyrex , Corelle и Arc International . Это стекло также используется для дверок духовок.

Устройства с сенсорным экраном

Большинство мобильных устройств с сенсорным экраном использовать некоторые формы закаленного стекла (например, Corning «s Gorilla Glass ), но есть и отдельные закаленные защитные пленки для сенсорных устройств , проданных в качестве аксессуара.

Производство

Закаленное стекло может быть изготовлено из отожженного стекла с помощью процесса термической закалки. Стекло помещают на рольганг и пропускают через печь, которая нагревает его значительно выше температуры перехода от 564 ° C (1047 ° F) до примерно 620 ° C (1148 ° F). Затем стекло быстро охлаждается с помощью принудительной вентиляции, в то время как внутренняя часть остается свободной в течение короткого времени.

Альтернативный процесс химической закалки включает принудительное сжатие поверхностного слоя стекла толщиной не менее 0,1 мм за счет ионного обмена ионов натрия на поверхности стекла с ионами калия (которые на 30% больше), путем погружения стекла в ванну с расплав нитрата калия . Химическая закалка приводит к повышению ударной вязкости по сравнению с термической закалкой и может применяться к стеклянным объектам сложной формы.

Недостатки

Закаленное стекло необходимо разрезать по размеру или придать форму перед закалкой, и после закалки его нельзя обрабатывать повторно. Перед началом закалки проводится шлифовка краев или сверление отверстий в стекле. Из-за сбалансированных напряжений в стекле повреждение любой части в конечном итоге приведет к разбиванию стекла на кусочки размером с ноготь. Стекло наиболее подвержено разрушению из-за повреждения по краю, где растягивающее напряжение является наибольшим, но оно также может расколоться в случае сильного удара в середине стеклянного стекла или при сильном ударе (например, по стеклу ударили затвердевшим острием).

Использование закаленного стекла может представлять угрозу безопасности в некоторых ситуациях из-за тенденции стекла полностью разбиться при сильном ударе, а не оставлять осколки в оконной раме.

Поверхность закаленного стекла действительно демонстрирует поверхностные волны, вызванные контактом с выравнивающими роликами, если оно было сформировано с помощью этого процесса. Эта волнистость является серьезной проблемой при производстве тонкопленочных солнечных элементов. Процесс флоат-стекла можно использовать для получения листов с низким уровнем деформации и очень плоскими и параллельными поверхностями в качестве альтернативы для различных применений остекления.

Дефекты сульфида никеля могут вызвать самопроизвольное разрушение закаленного стекла спустя годы после его изготовления.

История

Франсуа Бартелеми Альфред Руайе де ла Басти (1830–1901) из Парижа, Франция, считается первым изобретателем метода закалки стекла путем закалки почти расплавленного стекла в горячей ванне с маслом или жиром в 1874 году. Этот метод был запатентован в Англии 12 августа. , 1874, патент № 2783. Закаленное стекло иногда называют стеклом Басти в честь де ла Басти. В 1877 году немец Фридрих Сименс разработал другой процесс, иногда называемый прессованным стеклом или стеклом Сименса, производя закаленное стекло, более прочное, чем процесс Басти, путем прессования стекла в холодных формах. Первый патент на весь процесс изготовления закаленного стекла был получен химиком Рудольфом А. Зайденом, который родился в 1900 году в Австрии и эмигрировал в США в 1935 году.

Хотя в то время лежащий в основе механизм не был известен, эффекты «закалки» стекла были известны веками. Примерно в 1660 году принц Руперт Рейнский обратил внимание короля Карла II на открытие того, что сейчас известно как « Капли принца Руперта » . Это кусочки стекла в форме капли, которые получают, позволяя расплавленной капле стекла упасть в ведро с водой, тем самым быстро охлаждая ее. Они могут выдержать удар молотка по луковицеобразному концу, не сломавшись, но капли взрывоопасно распадутся на порошок, если хвостовой конец будет даже слегка поврежден.

Как изготавливается закаленное стекло

Закаленное стекло – это современный материал, который подвергается термической и химической обработке при помощи нагревания, а также равномерного и быстрого охлаждения воздухом.

Закаленное прочное стекло отличается высокой безопасностью, так как в процессе разрушения оно распадается на множество мелких фрагментов, имеющих притупленные края, которые абсолютно безвредны для человека. Это позволяет использовать закаленное стекло во многих учреждениях, имеющих повышенные требования безопасности, например, в школах или в детских садах. Кроме того, каленое стекло обладает хорошей прочностью, благодаря чему, оно может выдерживать значительные ударные нагрузки.

Как производится каленое стекло

Как осуществляется производство закаленного стекла? Сначала изготавливается простое стекло, которое погружается в специальную печь и нагревается в ней до температуры 600 градусов, подвергаясь небольшому тепловому расширению.

Далее закалка термостойкого стекла предполагает его резкое охлаждение, посредством воздушных компрессоров, распределяющих равномерно воздушные потоки. В первую очередь начинают остывать поверхностные слои материала, а во внутренних слоях возникает остаточное напряжение сжатия, вследствие чего изделия приобретают высокую термостойкость и хорошую механическую прочность. После того как завершено производство закаленного стекла, оно должно остыть до комнатной температуры а затем, его уже можно применять по назначению.

Следует иметь в виду, что закаленное стекло нельзя полировать, резать, сверлить в нем отверстия, обрабатывать кромку и придавать ему другую форму. Все эти процедуры должны проводиться только до того как начнется процесс его изготовления.

Где используют этот материал

В настоящее время закалка стекла пользуется большой популярностью, так как оно широко применяется во многих сферах. Одна из задач, которые выполняет данный материал – это остекление различных строительных объектов.

Каленое стекло используется для фасадных стекол сооружений и зданий, крыш и козырьков, остекления лоджий и балконов, а также для таких конструкций как балки, мосты или столбы.

Кроме того, закаленное стекло применяется в жилых квартирах, домах, офисах и различных административных учреждениях. Это могут быть тонированные или теплосберегающие окна для теплопакетов, стеклянные внутренние перегородки и двери, стенды и стойки, торговые витрины, предметы мебели, элементы декора, душевые кабины и двери для бань и саун, которым закаленное стекло придает повышенную термостойкость.

Достаточно часто закалка стекла используется для производства различных бытовых приборов. Этот материал применяется для изготовления дверок микроволновых печей и духовых шкафов, а также стекол для холодильников.

Каленое стекло является незаменимым материалом и для разнообразных транспортных средств. Из него производят окна для легковых и грузовых автомобилей; кабины для тракторов и экскаваторов; окна для поездов и кораблей, а также стекла электричек, троллейбусов и вагонов метро.

Благодаря тому, что каленое термостойкое стекло обладает прочностью и устойчивостью, его используют для оформления конструкций, которые должны выдерживать сильные нагрузки. К ним относят такие сооружения как зимние сады, оранжереи, теплицы, наружные лифты; автобусные остановки и телефонные будки. Кроме того, закаленное стекло используется для изготовления различных спортивных сооружений, киосков, прожекторов и разнообразных противопожарных сооружений.

Изготовление прочного закаленного стекла позволяет создавать конструкции, которые используются для оформления торгового оборудования. Это могут быть объемные витрины, морозильные камеры, прилавки и стенды, которым каленое прочное стекло придает повышенную износостойкость.

Для каких целей рекомендуется использовать закаленные стекла

Если требуется не только повышенная прочность, но и устойчивость к значительным перепадам температуры, для изготовления окон рекомендуется использовать закаленное стекло. Чтобы добиться требуемого эффекта, листы помещаются в печь, разогретую до 650–680 C. Там обычное стекло после нагрева и последующего равномерного двухстороннего охлаждения приобретает высокую ударную вязкость, благодаря которой энергия от внешнего воздействия равномерно распределяется по всей площади листа. За счет этого и обеспечиваются улучшенные характеристики таких стекол. Эти изделия активно применяются при производстве безопасных окон, способных выдержать термошок, и остекления формата «Джамбо».

Другие преимущества закаленных стекол

Прочность и способность отлично переносить резкие температурные перепады – не единственные достоинства закаленных стекол. Помимо этого такие изделия обладают:

• высокой светопропускной способностью, показатели которой не ниже, чем у обычного флоат-стекла;
• безопасностью при эксплуатации – после термообработки такое стекло при разбитии от сильного удара рассыпается на осколки с тупыми краями, благодаря чему о них невозможно пораниться.

Недостатки закаленных стекол

Каленое стекло имеет один существенный минус – его нельзя обрабатывать после процедур нагрева и равномерного охлаждения.

Попытки разрезать или просверлить спровоцируют разрушение структуры листа. Кроме того, этот материал уязвим перед торцевым воздействием – если удар придется именно на ребро, стекло моментально разобьется.

Дизайнеры смогли обратить на пользу уязвимость этого материала перед торцевыми ударами – они создали многослойные панели с достоверным эффектом разбившегося стекла.

Современное производство закаленных стекол

Лучшие закаленные стекла производятся на оборудовании, которое позволяет на всех стадиях процесса предельно точно контролировать основные параметры, определяющие качество конечного продукта. Для этих целей используются специальные линии с ЧПУ. Управление производственным процессом при помощи программного обеспечения позволяет максимально точно подобрать необходимые параметры для каждого вида стекла, ведь сегодня закаливанию подлежат:

• стекла толщиной от 4 до 19 мм;
• листы форматом до 4400х2440 мм;
• гнутые изделия.

Область применения закаленных стекол

Использование этих изделий не ограничивается производством безопасных окон стандартного и «Джамбо» форматов. Благодаря своим отличным характеристикам они являются универсальным продуктом, который пригоден для изготовления:

• витрин;
• зенитных фонарей;
• входных групп;
• ограждающих конструкций, в том числе для балконов или лестниц;
• различных перегородок;
• атриумов.

При этом закаливаться могут рефлекторные, энергоэффективные, тонированные в массе и бесцветные стекла, что еще больше расширяет область применения технологии. Благодаря этому такая продукция подходит для сплошного фасадного остекления и возведения зимних садов.

Отличие закаленного стекла от армированного и триплекса

Для изготовления безопасных окон используется закаленное стекло, триплекс и армированное. При этом только прошедшие термическую обработку листы имеют прежнюю светопропускную способность. У армированных стекол и триплекса этот показатель хуже. Кроме того, использование триплекса ощутимо утяжеляет стеклопакеты, а армирование в некоторых случаях провоцирует ухудшение эстетических характеристик окон.

При этом триплекс не так боится торцевых ударов, как закаленное стекло, и с него при разбитии не осыпаются осколки. Однако, если какой-то фрагмент стеклопакета из триплекса все же отлетит в сторону, то о него можно пораниться. Также закаленное стекло уступает по уровню звукоизоляции.

Как закалить стекло в домашних условиях?

Закаливание стекла практически ничем не отличается от упрочнения металла – равномерный нагрев до высокой температуры и быстрое охлаждение.

Технология закалки

Для получения закаленного стекла его необходимо подвергнуть нагреву до температуры в пределах 650-680 °C и быстро, но равномерно охладить с обеих сторон. Поэтапная технология закалки стекла:

• Резка материала для придания необходимой конфигурации.
• Проверка поверхности на наличие дефектов – трещины, сколы и пустоты могут привести к разрушению стекла в процессе операции.
• Обработка краев абразивным материалом.
• Мойка стекла.
• Разогрев в отжиговой печи.
• Охлаждение – материал обдувается мощными вентиляторами с разных сторон.

Как видно из технологии, произвести закаливание стекла в домашних условиях практически невозможно, поскольку требуется наличие специального оборудования в виде отжиговой печи и мощных вентиляторов для обеспечения полного охлаждения материала буквально за несколько секунд. Самостоятельно можно попробовать только упрочнить его.

Упрочнение стекла в домашних условиях

Немного повысить прочность материала можно 2-мя способами:

• посредством специальной пленки;
• методом отпуска.

Пленку для закалки экранного стекла можно приобрести практически в любом магазине с аксессуарами. Такая пленка прекрасно защищает экран от различных потертостей и царапин, но обладает пониженной устойчивостью к ударным нагрузкам. Поэтому малейшее механическое повреждение может повлечь за собой его разрушение.

Отпуск – отличный способ упрочнения стеклянных изделий (банки, стаканы, салатницы и другая посуда) в домашних условиях. Метод заключается в нагреве до кипения воды и медленном охлаждении материала. Последовательность:

• подготавливается металлическая емкость, соответствующая размерам отпускаемого изделия;
• на дно насыпается песок;
• стеклянное изделие устанавливается на песок;
• наливается вода;
• емкость ставится на небольшой огонь и медленно доводится до кипения;
• время кипения – не менее 20 мин.;
• дать немного остыть и засыпать горсть соли, после чего все снова должно прокипеть в течение получаса;
• медленное остывание, желательно при комнатной температуре без сквозняков и резких перепадов температуры.

Чем меньше скорость нагрева и последующего охлаждения, тем эффективнее результат – увеличенная термостойкость посуды.

Разновидности витражей – чем отличаются?
Почему пластиковые окна потеют изнутри?
Как вставить москитную сетку в окно?