Trudności w procesie termicznego gięcia szkła giętego
Wraz z szybkim rozwojem takich dziedzin, jak elektronika użytkowa, inteligentne kokpity samochodowe i inteligentne domy,zakrzywione szkłostała się podstawowym elementem wielu wysokiej klasy produktów ze względu na gładki wygląd, doskonałe parametry optyczne i wyjątkowe właściwości ochronne. Szkło gięte na gorąco, będące kategorią tworzącą rdzeń szkła giętego, podlega procesowi produkcyjnemu, którego dojrzałość bezpośrednio determinuje jakość i wydajność produktów. Ze zwykłego mieszkaniaszkłoDoszkło gięte na gorącoktóry spełnia wymagania złożonych zakrzywionych powierzchni, cały proces formowania wiąże się z wyzwaniami technicznymi w wielu wymiarach, takich jak właściwości materiału, dokładność kontroli temperatury i projekt formy. Trudności te stały się również kluczowymi czynnikami ograniczającymi produkcję tego przemysłu na dużą skalę i wysokiej jakości.
1. Podstawowe wyzwania procesowe spowodowane właściwościami materiału szklanego
Właściwości fizyczne i chemiczneszkłosame w sobie są pierwszą przeszkodą w procesie formowania poprzez zginanie termiczne. Powszechnie stosowane szkło gięte na gorąco to głównie szkło o wysokiej zawartości aluminium i krzemu lub szkło sodowo-wapniowe. Chociaż ten rodzaj szkła ma wysoką wytrzymałość i przepuszczalność światła, jest podatny na różne defekty podczas procesu gięcia termicznego w wysokiej temperaturze. Po pierwsze pojawia się kwestia dopasowania współczynnika rozszerzalności cieplnej szkła. Występują niewielkie różnice we współczynnikach rozszerzalności cieplnej oryginalnych arkuszy szkła z różnych partii. Formowanie zginane termicznie wymaga podgrzania szkła do temperatury mięknienia (zwykle w zakresie 600℃-750℃). Jeśli szybkość nagrzewania jest nierówna lub temperatura znacznie się waha, wewnątrz szkła powstaną naprężenia wewnętrzne z powodu różnych stopni rozszerzalności i kurczenia się cieplnej. Po schłodzeniu mogą wystąpić problemy, takie jak wypaczenie, pękanie, a nawet samoistna eksplozja
Dlazakrzywione szkło, konstrukcja promienia i krzywizny zakrzywionej powierzchni jest bardzo zróżnicowana. Niektóre z nich to powierzchnie pojedynczo zakrzywione, inne podwójnie zakrzywione, a niektóre to nawet powierzchnie zakrzywione o specjalnym kształcie 3D. Stawia to niezwykle wysokie wymagania w zakresie plastyczności szkła. Formowanie sięszkło gięte na gorącozasadniczo polega na odkształceniu plastycznym szkła w stanie zmiękczonym. Szkło jest jednak materiałem kruchym. Jeśli w procesie odkształcania naprężenia miejscowe będą zbyt duże lub stopień rozciągnięcia przekroczy granicę materiału, pojawią się defekty w postaci zarysowań powierzchni, odprysków krawędzi i zmarszczek. Zwłaszcza w przypadku podwójnie zakrzywionego szkła giętego na gorąco koncentracja naprężeń na krawędziach i obszarach przejściowych zakrzywionej powierzchni jest bardziej oczywista. Jeśli parametry procesu nie będą odpowiednio kontrolowane, wydajność znacznie spadnie. Ponadto czystość powierzchni oryginalnej tafli szkła wpływa również na efekt zginania termicznego. Mikrokurz i plamy oleju na powierzchni oryginalnego arkusza będą reagować ze szkłem w wysokich temperaturach, tworząc defekty, takie jak wżery i pęcherzyki, które poważnie wpływają na wygląd i działaniezakrzywione szkło.
2. Powstawanie wad spowodowanych niedostateczną precyzją układów kontroli temperatury
Kontrola temperatury jest podstawowym ogniwem w szkło gięte na gorącoprocesu formowania i jedno z najtrudniejszych wyzwań technicznych do pokonania. Formowanie zakrzywionego szkła przez zginanie termiczne przechodzi przez wiele etapów, w tym podgrzewanie wstępne, ogrzewanie, utrwalanie cieplne, formowanie i chłodzenie. Każdy etap ma rygorystyczne wymagania dotyczące zakresu temperatur i szybkości ogrzewania/chłodzenia. Obecnie większość urządzeń do gięcia termicznego wykorzystuje zintegrowany system kontroli temperatury, który jest trudny do osiągnięcia precyzyjnej kontroli temperatury w różnych obszarach formy. Jednak różne częścizakrzywione szkło(takie jak wierzchołek łuku, krawędź łuku i płaski obszar przejściowy) wymagają różnej ilości ciepła podczas procesu formowania. Jeśli rozkład temperatury jest nierówny, stopień zmiękczenia różnych części szkła będzie niespójny, co prowadzi do problemów, takich jak odchylenie promienia zakrzywionej powierzchni i nierówna grubość ścianki po uformowaniu.
Wykonywanie 3Dzakrzywione szkłoprzykładowo jego krawędzie należy zagiąć pod kątem bliskim 90°, a w tym miejscu wymagana jest wyższa temperatura, aby szkło było w pełni zmiękczone. Jeśli jednak temperatura w środkowym płaskim obszarze jest zbyt wysoka, jest on podatny na zapadnięcie się z powodu nadmiernego zmiękczenia. Jeśli precyzja systemu kontroli temperatury może osiągnąć jedynie ± 5 ℃, nie będzie on w stanie spełnić wymagań dotyczących formowania złożonych zakrzywionych powierzchni i trudno będzie kontrolować tolerancję wymiarową gotowego produktu w ramach standardu branżowego wynoszącego ± 0,05 mm. Jednocześnie kluczowa jest również kontrola wydajności na etapie chłodzenia. Gwałtowne chłodzenie spowoduje ogromne naprężenia termiczne wewnątrzszkło gięte na gorąco, co prowadzi do mikropęknięć w szkle. Z drugiej strony zbyt wolne chłodzenie obniży wydajność produkcji i może spowodować krystalizację szkła na skutek długotrwałego narażenia na wysokie temperatury, co wpływa na przepuszczalność światła i wytrzymałość szkła. Ponadto duże znaczenie ma również stabilność układu kontroli temperatury. Jeśli po długim czasie pracy urządzenia wystąpi dryf temperatury, jakość formowania będzie obniżonazakrzywione szkłow tej samej partii będą nierówne, co będzie wywierać duży nacisk na późniejszą kontrolę jakości i badania przesiewowe.
3. Techniczne wąskie gardła w projektowaniu form i możliwościach adaptacji
Forma jest kluczowym nośnikiem do formowania szkło gięte na gorąco. Racjonalność jego projektu i zdolność adaptacji materiału bezpośrednio wpływają na końcowy efekt formowaniazakrzywione szkło, co również od dawna stanowi techniczne wąskie gardło w branży. Po pierwsze, jeśli chodzi o wybór materiału formy, forma musi wielokrotnie pracować w środowisku o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Musi nie tylko charakteryzować się doskonałą odpornością na wysokie temperatury i zużycie, ale także zapewniać niską przyczepność do szkła. Wczesne formy do gięcia termicznego wykorzystywały głównie materiały grafitowe. Formy grafitowe mają dobrą przewodność cieplną i odporność na wysoką temperaturę, ale niską twardość. Po długotrwałym użytkowaniu są podatne na zużycie i odkształcenia, co prowadzi do spadku dokładności wymiarowejzakrzywione szkło. Nowe formy ceramiczne, choć mają wysoką twardość i dużą odporność na zużycie, mają słabą przewodność cieplną, co wpływa na równomierne nagrzewanie szkła. Co więcej, ich wysoki koszt utrudnia promocję na szerszą skalę
Po drugie, jeśli chodzi o konstrukcję struktury formy, zakrzywione kształty powierzchnizakrzywione szkłosą różnorodne. Wnęka formy musi całkowicie odpowiadać parametrom zakrzywionej powierzchni produktu, w tym promieniowi krzywizny, wysokości łuku i kątowi otwarcia. Każdy drobny błąd projektowy spowodujeszkło gięte na gorącomieć niespójną zakrzywioną powierzchnię po uformowaniu. Jednocześnie szczególnie ważna jest konstrukcja konstrukcji wylotowej formy. Podczas procesu formowaniaszkło gięte na gorąco, pomiędzy formą a szkłem pozostanie powietrze. Jeśli wydech nie jest gładki, powietrze o wysokiej temperaturze zostanie sprężone, tworząc pęcherzyki lub pozostawiając wgniecenia na powierzchni szkła, niszcząc płaskość powierzchnizakrzywione szkło. Ponadto na jakość formowania wpływa również sposób kontaktu formy ze szkłem. Twardy kontakt może spowodować zarysowanie powierzchni szkła, natomiast miękki kontakt może spowodować przyczepność z powodu niewystarczającej odporności materiału na wysoką temperaturę. Głównym problemem w projektowaniu form jest zrównoważenie metody kontaktu i efektu formowania. W przypadku produkcji masowej należy również wziąć pod uwagę żywotność i koszt wymiany formy. Zestaw form o wysokiej precyzji jest drogi, a jeśli żywotność jest krótka, znacznie zwiększy to koszty produkcjiszkło gięte na gorąco.
4. Wspieranie braków technicznych w technologii przetwarzania końcowego
Poszkło gięte na gorąco powstaje, nie staje się bezpośrednio produktem gotowym. Nadal musi przejść szereg procedur obróbki końcowej, takich jak szlifowanie, polerowanie i wzmacnianie. Istotnymi czynnikami ograniczającymi poprawę jakości stały się także towarzyszące braki techniczne w technologii obróbki końcowejzakrzywione szkło. Powierzchnia zakrzywione szkłonieuchronnie będą miały niewielkie zadrapania i nierówności podczas procesu gięcia termicznego, który wymaga szlifowania i polerowania w celu poprawy wykończenia powierzchni. Jednakże nieregularny kształt zakrzywionej powierzchni stwarza duże wyzwania podczas szlifowania i polerowania. Tradycyjny sprzęt do szlifowania płaskich powierzchni nie jest w stanie dostosować się do złożonego kształtu zakrzywionej powierzchni, podczas gdy specjalistyczny sprzęt do szlifowania zakrzywionych powierzchni jest nie tylko kosztowny, ale także stwarza problemy, takie jak niska wydajność polerowania i trudność w kontrolowaniu chropowatości powierzchni. Jeśli polerowanie nie jest na miejscu, przepuszczalność światłaszkło gięte na gorącobędzie to miało wpływ, a także nie spełni wymagań dotyczących wyglądu w dziedzinach high-end, takich jak elektronika użytkowa.
Zabieg wzmacniający jest kluczowym procesem mającym na celu poprawę siłyszkło gięte na gorąco. Za pomocą odpuszczania chemicznego lub odpuszczania fizycznego na powierzchni szkła tworzy się warstwa naprężeń ściskających, co może znacznie poprawić odporność szkła na uderzenia i zginanie. Jednak kuracja wzmacniającazakrzywione szkło jest znacznie trudniejsze niż w przypadku szkła płaskiego. Podczas hartowania chemicznego zakrzywiony kształt szkła zmniejsza równomierność wymiany jonowej. Grubość warstwy wzmocnionej w obszarze krawędzi łuku jest często mniejsza niż w obszarze płaskim, tworząc krawędźzakrzywione szkłosłaby punkt siły. Z drugiej strony, hartowanie fizyczne jest podatne na odkształcenie zakrzywionej powierzchni po hartowaniu z powodu nierównomiernego naprężenia na zakrzywionym szkle. Ponadto istotne jest również powiązanie procedur obróbki końcowej szkła giętego na gorąco. Jeśli szkło nie zostanie odpowiednio oczyszczone po szlifowaniu, pozostały płyn szlifierski będzie miał wpływ na efekt wzmocnienia. Jeżeli po wzmocnieniu szkło wykazuje odchylenia wymiarowe, nie można go dwukrotnie skorygować i można je jedynie złomować, co dodatkowo zmniejsza ogólną wydajność szkła zakrzywione szkło.
5. Wyzwania związane z modernizacją procesów w obliczu rozwoju przemysłu
Dzięki ciągłemu zwiększaniu zapotrzebowania rynku nazakrzywione szkło, proces formowaniaszkło gięte na gorącostoi także przed nowymi wyzwaniami. Z jednej strony branża elektroniki użytkowej stawia coraz wyższe wymagania w zakresie cienkości i lekkości giętego szkła. Grubość stopniowo malała z pierwotnych 0,7 mm do 0,3 mm lub nawet cieńszej. Ultracienkie szkło jest bardziej podatne na odkształcenia i pękanie podczas procesu gięcia termicznego, co stawia wyższe wymagania w zakresie stabilności i precyzji procesu. Z drugiej strony,zakrzywione szkłow branży motoryzacyjnej ma większe rozmiary i bardziej złożone zakrzywione powierzchnie. Na przykład zakrzywione szkło 3D stosowane w dużych ekranach w pojazdach musi nie tylko spełniać wymagania dotyczące formowania dużych rozmiarów, ale także musi mieć specjalne właściwości, takie jak odporność na promieniowanie UV i przeciwodblaskowe. Wymaga to zintegrowania bardziej funkcjonalnych technologii z wyborem oryginalnych arkuszy i procesem formowania szkło gięte na gorąco.
Jednocześnie koncepcja zielonej i przyjaznej dla środowiska produkcji wyznaczyła także nowe standardy dlaszkło gięte na gorącoproces. Niektóre środki antyadhezyjne i czyszczące stosowane w tradycyjnych procesach stwarzają zagrożenie dla środowiska, dlatego konieczne jest opracowanie bardziej przyjaznych dla środowiska materiałów alternatywnych. Może to jednak mieć wpływ na jakość formowania i wydajność produkcji zakrzywione szkło. Ponadto trend inteligentnej produkcji wymaga integracjiszkło gięte na gorącoprocesu z technologiami takimi jak zautomatyzowana kontrola i analiza dużych zbiorów danych w celu monitorowania procesu produkcyjnego w czasie rzeczywistym i optymalizacji parametrów. Jednakże sprzęt i systemy większości przedsiębiorstw nie zostały jeszcze poddane inteligentnym modernizacjom, co utrudnia zapewnienie pełnej identyfikowalności jakości procesu i iteracji procesu.
Wniosek
Jako główny produkt tworzący zakrzywione szkło, trudności procesoweszkło gięte na gorąco przebiegać przez cały proces produkcyjny, od surowców po obróbkę końcową, obejmujący wiele aspektów technicznych, takich jak materiały, kontrola temperatury, formy i obróbka końcowa. Wraz z szybkim rozwojem dalszych dziedzin zastosowań, zapotrzebowanie rynku nazakrzywione szkłostale rośnie, a wymagania dotyczące jakości produktów i poziomu procesu stają się coraz bardziej rygorystyczne. Tylko poprzez ciągłe eliminowanie wąskich gardeł technicznych, takich jak precyzja kontroli temperatury, projektowanie form i wsparcie w zakresie przetwarzania końcowego, a także integrowanie koncepcji inteligentnej i ekologicznej produkcji, możemy promować ciągłe doskonalenieszkło gięte na gorąco proces formowania, zaspokaja zróżnicowane i wysokiej jakości potrzeby różnych gałęzi przemysłuzakrzywione szkło,i pomóc branży osiągnąć rozwój wysokiej jakości
