Способ закалки стекла

 

Изобретение относится к области производства стекла, а именно к способам термического упрочнения стекла. Способ может также применяться вместо операции отжига стекла. Способ закалки стекла включает нагрев стекла до начальной закалочной температуры Т₀. Затем производят принудительное охлаждение стекла путем импульсного воздухоструйного обдува, причем время обдува не превышает 3 с. Затем производят естественное охлаждение стекла до комнатной температуры в условиях естественной конвекции воздушных масс. Технической задачей изобретения является получение упрочненного стекла, способного воспринимать механическую обработку без саморазрушения. 1 ил.

Изобретение относится к области производства стекла, а именно к способам термического упрочнения стекла. Способ может также применяться вместо операции отжига стекла.

Известен способ закалки стекла, включающий разогрев стекла до начальной закалочной температуры Т₀ и последующее непрерывное охлаждение путем принудительного обдува воздухом [1-3] . Полученное таким способом стекло характеризуется высокой прочностью и специфическим (безопасным) характером разрушения, обусловленным высокой количественной плотностью осколков при разрушении. При механической обработке (резке, сверлении отверстий, обработке кромок и т.п.) такое стекло саморазрушается, распадаясь на мелкие осколки.

Наиболее близким техническим решением является усовершенствованный способ изготовления упрочненного стекла, заключающийся в нагреве стекла до начальной температуры Т₀ и последующее двухстадийное воздухоструйное охлаждение [4]. При этом на первой стадии охлаждение осуществляется с большей величиной коэффициента теплоотдачи h, чем на второй. Стекло, полученное таким способом, имеет прочность закаленного стекла и пониженную количественную плотность осколков при разрушении.

Однако известный способ не обеспечивает возможности производства стекла, способного воспринимать механическую обработку без саморазрушения.

Цель предлагаемого изобретения - получение упрочненного стекла, способного воспринимать механическую обработку без саморазрушения.

Поставленная цель достигается следующим образом. Стекло нагревают до начальной закалочной температуры Т₀. Далее стекло, имеющее температуру Т₀, подвергают кратковременному импульсному охлаждению путем воздухоструйного обдува в течение короткого промежутка времени - не более 3 секунд. После этого стекло выдерживают в условиях естественной конвекции воздушных масс в течение времени, необходимого для охлаждения до комнатной температуры. В результате эпюра закалочных напряжений в стекле приобретает вид, приведенный на чертеже. Величина внутренних растягивающих напряжений σ_p не превышает 15% от величины сжимающих напряжений σ_сж. Столь низкая величина растягивающих напряжений σ_p, распределенных почти равномерно по толщине растянутого слоя стекла и уравновешенных сжимающими напряжениями, обеспечивает возможность механической обработки стекла без его саморазрушения. При этом величина сжимающих поверхностных напряжений σ_сж, обеспечивающих высокую прочность стеклу, составляет 60-90% от величины сжимающих поверхностных напряжений в стекле, получаемом известным способом.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что процесс принудительного обдува проводится в один этап и независимо от температуры охлаждаемого стекла продолжается не более 3 секунд. Кроме того, способ не требует изменения коэффициента теплоотдачи на этапе принудительного обдува. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Импульсные способы закалки стекла, а также применение таковых способов вместо отжига стекла неизвестны. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень".

Пример. Предлагаемым способом закаляют листовое стекло толщиной 4 мм. Нагретое в закалочной печи (или отформованное, к примеру, в ванне с расплавом металла) стекло, имеющее температуру Т₀ = 660^oC, охлаждают путем принудительного обдува воздухом в закалочных решетках в течение одной секунды. При этом коэффициент теплоотдачи h = 600 Вт/(м² К). Далее стекло выдерживают на воздухе при комнатной температуре в течение 10 минут. Коэффициент теплоотдачи при этом h = 12- 30 Вт/(м²К).

На чертеже изображена эпюра закалочных напряжений в стекле.

Источники информации.

1. Мазурин О.В., Белоусов Ю.Л. Отжиг и закала стекла. Учебное пособие. - М.: Изд. МИСИ и БТИСМ, 1984, 114 с.

2. Ванин В.И. Отжиг и закалка листового стекла. М.: Стройиздат, 1965. - 116 с.

3. Стекло. Справочник. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М.: Стройиздат, 1973. - 487 с.

4. Патент Японии N 2268/1972 г.

Формула изобретения

Способ закалки стекла, включающий нагрев стекла до начальной закалочной температуры Т₀, принудительное охлаждение и последующее естественное охлаждение до комнатной температуры, отличающийся тем, что принудительное охлаждение проводят путем импульсного воздухоструйного обдува в течение короткого промежутка времени, не более 3 с, а естественное охлаждение проводят путем выдержки стекла при комнатной температуре воздуха в условиях естественной конвекции воздушных масс.

РИСУНКИ

Рисунок 1