Sự nổ tự động của kính cường lực mà không cần tác động cơ học trực tiếp từ bên ngoài được gọi là sự tự nổ của kính cường lực. Theo kinh nghiệm trong ngành, tốc độ tự nổ của kính cường lực thông thường là khoảng 1 ~ 3‰. Tự nổ là một trong những đặc tính vốn có của kính cường lực.
Có nhiều nguyên nhân tự nổ do giãn nở, có thể tóm tắt ngắn gọn như sau:
①Tác động của lỗi chất lượng kính
A. Trong kính có đá, tạp chất, bong bóng: Tạp chất trong kính là điểm yếu của kính cường lực và cũng là nơi tập trung ứng suất. Đặc biệt nếu đá nằm trong vùng chịu ứng suất kéo của kính cường lực là yếu tố quan trọng dẫn đến cháy nổ.
Đá được tìm thấy trong thủy tinh và có hệ số giãn nở khác với thể thủy tinh. Nồng độ ứng suất tại khu vực vết nứt xung quanh đá tăng theo cấp số nhân sau khi tôi luyện thủy tinh. Khi hệ số giãn nở của đá nhỏ hơn hệ số giãn nở của thủy tinh thì ứng suất tiếp tuyến xung quanh viên đá bị căng. Sự lan truyền vết nứt đi kèm với đá có thể dễ dàng xảy ra.
B. Thủy tinh chứa tinh thể niken sunfua
Các thể vùi niken sunfua thường tồn tại ở dạng các quả cầu kết tinh nhỏ có đường kính 0.1-2mm. Bề ngoài là kim loại và các tạp chất này là NI3S2, NI7S6 và NI-XS, trong đó X=0-0.07. Chỉ có pha NI1-XS là nguyên nhân chính gây ra vụ nổ tự phát của kính cường lực.
NIS lý thuyết được gọi là 379. Có một quá trình chuyển pha ở C, từ hệ tinh thể lục giác a-NIS ở trạng thái nhiệt độ cao sang hệ tinh thể lượng giác B-NI ở trạng thái nhiệt độ thấp, kèm theo một khối lượng mở rộng là 2,38%. Cấu trúc này được bảo quản ở nhiệt độ phòng. Nếu thủy tinh được nung nóng trong tương lai, quá trình chuyển đổi trạng thái aB có thể xảy ra nhanh chóng. Nếu những mảnh vụn này nằm bên trong kính cường lực chịu ứng suất kéo, sự giãn nở thể tích sẽ gây ra vụ nổ tự phát. Nếu a-NIS tồn tại ở nhiệt độ phòng, nó sẽ dần dần chuyển sang trạng thái B trong vài năm hoặc vài tháng. Việc tăng âm lượng chậm trong quá trình chuyển pha này có thể không nhất thiết gây ra đứt gãy bên trong.
C. Bề mặt kính có vết trầy xước, vết nứt, vết nứt sâu và các khuyết tật khác do xử lý hoặc vận hành không đúng cách, dễ gây ra hiện tượng tập trung ứng suất hoặc khiến kính cường lực tự phát nổ.
② Sự phân bổ và bù ứng suất không đồng đều trong kính cường lực
Khi kính được làm nóng hoặc làm nguội, gradient nhiệt độ tạo ra dọc theo độ dày của kính không đồng đều và không đối xứng. Điều này làm cho các sản phẩm được tôi luyện có xu hướng tự nổ, một số sản phẩm tạo ra hiện tượng "nổ gió" khi để lạnh. Nếu vùng ứng suất kéo bị lệch sang một mặt nhất định của sản phẩm hoặc bề mặt, kính cường lực sẽ tự phát nổ.
③Ảnh hưởng của mức độ ủ.
Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng khi tăng mức độ ủ lên mức 1/cm, số lần tự hủy đạt tới 20-25%. Có thể thấy, ứng suất càng lớn thì mức độ tôi luyện càng cao và khả năng tự nổ càng lớn.
Giải pháp tự nổ kính cường lực
1. Giảm giá trị ứng suất của kính cường lực
Sự phân bố ứng suất trong kính cường lực là hai bề mặt của kính cường lực chịu ứng suất nén, lớp lõi chịu ứng suất kéo và sự phân bố ứng suất trên toàn bộ độ dày của kính tương tự như một hình parabol. Tâm của độ dày kính là đỉnh của parabol, là nơi ứng suất kéo là lớn nhất; hai mặt sát với hai mặt kính chịu ứng suất nén; bề mặt không ứng suất nằm ở khoảng 1/3 độ dày. Bằng cách phân tích quá trình vật lý của quá trình ủ và làm lạnh nhanh, có thể thấy rằng sức căng bề mặt của kính cường lực và ứng suất kéo bên trong tối đa có mối quan hệ tỷ lệ thô, nghĩa là ứng suất kéo là 1/2 đến 1/3 của ứng suất nén. Các nhà sản xuất trong nước thường sử dụng độ căng bề mặt của kính cường lực vì độ căng được đặt ở khoảng 100MPa, nhưng tình hình thực tế có thể cao hơn. Bản thân ứng suất kéo của kính cường lực là khoảng 32MPa ~ 46MPa, và độ bền kéo của kính là 59MPa ~ 62MPa. Chỉ cần lực căng do sự giãn nở của niken sunfua tạo ra là 30MPa là đủ để gây ra hiện tượng tự nổ. Nếu ứng suất bề mặt giảm, ứng suất kéo vốn có trong kính cường lực[1] sẽ giảm tương ứng, từ đó giúp giảm hiện tượng tự nổ.
Tiêu chuẩn ASTMC1048 của Mỹ quy định phạm vi ứng suất bề mặt của kính cường lực lớn hơn 69MPa; kính bán cường lực (gia cố nhiệt) là 24MPa ~ 52MPa. Tiêu chuẩn kính vách kính BG17841 quy định giới hạn ứng suất của kính bán cường lực là 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. Tạo độ căng cho kính đồng đều
Ứng suất không đồng đều của kính cường lực sẽ làm tăng đáng kể tốc độ tự nổ, đạt đến mức không thể bỏ qua. Sự tự nổ do ứng suất không đồng đều đôi khi rất tập trung. Đặc biệt, tốc độ tự nổ của một lô kính cường lực cong cụ thể có thể đạt đến mức nghiêm trọng đáng kinh ngạc và hiện tượng tự nổ có thể xảy ra liên tục. Nguyên nhân chính là do ứng suất cục bộ không đồng đều và độ lệch của lớp căng theo chiều dày. Bản thân chất lượng của tấm kính nguyên bản cũng có ảnh hưởng nhất định. Ứng suất không đồng đều sẽ làm giảm đáng kể độ bền của kính, tương đương với việc tăng ứng suất kéo bên trong đến một mức nhất định, từ đó làm tăng tốc độ tự nổ. Nếu ứng suất của kính cường lực có thể được phân bố đều thì tốc độ tự nổ có thể giảm đi một cách hiệu quả.
3. Xử lý ngâm nóng (HST)
Giải thích về ngâm nhiệt. Xử lý ngâm nóng còn được gọi là xử lý đồng nhất, thường được gọi là "kích nổ". Quá trình xử lý nhúng nhiệt là làm nóng kính cường lực đến 290 độ ± 10 độ và giữ ấm trong một khoảng thời gian nhất định, điều này khiến niken sunfua nhanh chóng hoàn thành quá trình chuyển đổi pha tinh thể trong kính cường lực, khiến kính cường lực bị biến dạng. có khả năng phát nổ sau khi sử dụng và được phá vỡ nhân tạo trước trong nhà máy. Lò ngâm nhiệt, nhờ đó giảm hiện tượng tự nổ của kính cường lực trong quá trình sử dụng sau khi lắp đặt. Phương pháp này thường sử dụng không khí nóng làm môi trường gia nhiệt. Ở nước ngoài nó được gọi là "HeatSoakTest" hay gọi tắt là HST, dịch theo nghĩa đen là xử lý ngâm nhiệt.
Khó khăn khi ngâm nhiệt. Về nguyên tắc, việc xử lý ngâm nhiệt không hề phức tạp và khó khăn. Nhưng trên thực tế rất khó đạt được chỉ tiêu quá trình này. Nghiên cứu cho thấy rằng có nhiều công thức cấu trúc hóa học cụ thể của niken sunfua trong thủy tinh, chẳng hạn như Ni7S6, NiS, NiS1.01, v.v. Tỷ lệ của các thành phần khác nhau không chỉ khác nhau mà còn có thể được pha tạp với các nguyên tố khác. Tốc độ thay đổi pha của nó phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Nghiên cứu cho thấy tốc độ thay đổi pha ở 280 độ gấp 100 lần ở 250 độ, do đó cần đảm bảo rằng mỗi mảnh thủy tinh trong lò đều trải qua cùng một chế độ nhiệt độ. Mặt khác, một mặt, kính có nhiệt độ thấp không thể chuyển pha hoàn toàn do thời gian bảo quản nhiệt không đủ, làm suy yếu tác dụng của quá trình ngâm nhiệt. Mặt khác, khi nhiệt độ thủy tinh quá cao, nó thậm chí có thể gây ra sự biến đổi pha ngược của niken sunfua, gây ra những nguy hiểm tiềm ẩn lớn hơn. Cả hai tình huống đều có thể khiến việc ngâm nhiệt không hiệu quả hoặc thậm chí phản tác dụng. Sự đồng đều về nhiệt độ khi lò ngâm nóng hoạt động là rất quan trọng. Ba năm trước, chênh lệch nhiệt độ trong lò trong quá trình cách nhiệt ngâm nóng ở hầu hết các lò ngâm nóng trong nước thậm chí đã lên tới 60 độ. Việc lò nhập khẩu có nhiệt độ chênh lệch khoảng 30 độ là điều không hiếm. Vì vậy, dù một số kính cường lực đã được nhúng nhiệt nhưng tỷ lệ tự nổ vẫn cao.
Các tiêu chuẩn mới sẽ hiệu quả hơn. Trên thực tế, quy trình và thiết bị nhúng nóng đã liên tục được cải tiến. Tiêu chuẩn DIN18516 của Đức quy định thời gian lưu giữ là 8 giờ trong ấn bản năm 1990, trong khi tiêu chuẩn prEN14179-1:2001(E) giảm thời gian lưu giữ xuống còn 2 giờ. Hiệu quả của quá trình nhúng nóng theo tiêu chuẩn mới là rất đáng kể và có các chỉ số kỹ thuật thống kê rõ ràng: sau khi nhúng nóng có thể giảm xuống còn một trường hợp tự nổ trên 400 tấn kính. Mặt khác, lò nhúng nóng không ngừng cải tiến về thiết kế và cấu trúc, độ đồng đều của nhiệt cũng được cải thiện đáng kể, về cơ bản có thể đáp ứng các yêu cầu của quá trình nhúng nóng. Ví dụ: tốc độ tự nổ của kính xử lý nhúng nhiệt của Tập đoàn CSG đã đạt đến các chỉ số kỹ thuật của tiêu chuẩn mới của Châu Âu và nó hoạt động cực kỳ khả quan trong dự án Sân bay mới Quảng Châu rộng 120,{13}}mét vuông .
Mặc dù việc xử lý ngâm nhiệt không thể đảm bảo rằng hiện tượng tự nổ sẽ không bao giờ xảy ra, nhưng nó làm giảm khả năng tự nổ và thực sự giải quyết được vấn đề tự nổ đang gây khó khăn cho tất cả các bên trong dự án. Vì vậy, ngâm nhiệt là phương pháp hữu hiệu nhất được thống nhất thừa nhận trên thế giới để giải quyết triệt để vấn đề tự nổ.
