熱彎夾層玻璃的生產主要經過玻璃的熱彎、合片、真空預熱預壓、高溫高壓等工藝過程。筆者結合多年的實際生產經驗,對熱彎工藝過程控制和常見的問題及處理辦法進行論述。
1 玻璃的熱彎工藝
1. 1 熱彎模具的選用
熱彎玻璃所使用的成型模具在熱彎玻璃成型過程中起著至關重要的作用,熱彎模具的種類主要分為三種:實心模、條框模、空心模。在實際生產過程中,可以根據(jù)不同的產品類型,選擇不同的熱彎模具。
實心模,顧名思義模具中間為實心,用鐵板制作成。此種模具的特點是容易保證玻璃的彎曲度和球面的一致,玻璃不會彎曲過頭,對操作人員要求不高;缺點是模具的制作成本高,制作周期長,在熱彎燒制過程中,模具吸熱多造成升溫慢,在燒制過程中容易造成玻璃表面出現(xiàn)麻點。
空心模采用角鋼和扁鋼制作。這種模具的制作相對簡單,用材少,在熱彎燒制過程中模具吸熱少,在燒制過程中玻璃的中間采用彈簧進行支撐,制品表面不會出現(xiàn)麻點。采用此種模具對熱彎的操作技術要求較高,由于玻璃熱彎過程中有熱滯后現(xiàn)象,制品很容易彎過頭。
條框模是介于實心模和空心模之間的一種模具,它的制作相對于實心模來說較為簡單,對熱彎操作要求也較低。
1. 2 熱彎的操作過程
目前,玻璃加工廠家大多數(shù)采用的是電加熱式熱彎爐,這種熱彎爐溫度控制方便,易操作,不污染玻璃,產品的質量和產品的一致性較高,且多數(shù)已采用計算機集成控制,通過計算機對各種參數(shù)設置,實現(xiàn)了對熱彎工藝的程序化控制。
熱彎操作過程可以簡單概括為將搭配好大小片、且兩片大小片間均勻撒上硅粉的玻璃放在凹模上面,然后對其進行加熱,當達到點溫度時,玻璃在自身重力或外部壓力的作用下達到與凹模曲率一致后,停止加熱,緩慢進行退火直至室溫,完成熱彎過程。
玻璃熱彎工藝過程中主要控制以下幾個方面:
(1)玻璃預熱時,應采用連續(xù)加熱或緩慢加熱的方式,使爐內溫度各處一致;
(2)要求兩片重疊的玻璃彎曲的曲率半徑相一致,否則會使夾層玻璃產生光學畸變;
(3)玻璃須達到熱彎成型時所需的溫度;
(4)模具放置在承載小車上時,須保證模具放置的水平;
(5)爐內溫度達到玻璃成型所需的溫度640~710℃時,玻璃將在自身重力的作用之下開始變形,為了防玻璃在接近溫度時突然沉降,避免玻璃表面產生熱彎波紋,操作人員須時刻觀察爐內玻璃的成形情況,控制加熱燈管的開關數(shù)量、區(qū)域和時間;
(6)玻璃退火應采用緩慢冷卻的方式,爐溫須降到100℃以下時再取出玻璃,玻璃在熱彎成型時,原有應力已除,為防在降溫過程中由于溫度梯度而產生新的應力,應嚴格控制在退火溫度范圍的冷卻速率,特別是在溫度較高階段,退火曲線應該均勻變化,且出爐落架的玻璃不能放在車間風口或風扇直吹處。
2 熱彎過程中常見問題的分析
2. 1 熱彎玻璃在爐內炸裂
針對這個問題,可從以下幾個方面進行分析。
(1)對進爐前的玻璃進行檢查,看有無炸口和爆邊現(xiàn)象。在玻璃切裁與磨邊時須要求:①磨邊時不允許有裸露邊現(xiàn)象,對于玻璃邊角掉角現(xiàn)象,掉角缺損小;②掉角缺損大,無法修的不允許存在;③切割的接口處邊部要通順,不充許留有疙瘩突起現(xiàn)象。
(2)玻璃在成型時使用的壓輥。一些曲率半徑大的產品,在玻璃成型時完全依靠重力無法達到要求的曲率和球面,須借用壓輥。壓輥要用玻璃絲布完全進行包裹,在與玻璃接 觸時如果裸露金屬直接與玻璃接觸,會造成玻璃在爐內破碎。另外,如果壓輥所纏繞的玻璃絲布中粘附有水跡或水珠,在壓玻璃時也會造成玻璃在爐內破碎。
(3)使用空心模時,玻璃中部在進爐前無支撐,特別是玻璃尺寸較大時,容易造成玻璃在爐內破碎。所以使用空心模具時玻璃中部須進行支撐。
(4)玻璃在爐內的升溫速率過快,容易導致玻璃受熱不均勻而出現(xiàn)玻璃炸裂。
(5)在玻璃成型時,輔助成型的外力過大,導致玻璃的炸裂。對于一些曲率半徑較大的產品,玻璃須依靠輔助外力才能成貼合模具。但操作人員應當明白,玻璃的成型應當主要靠溫度的調節(jié)來達到要求。
2. 2 熱彎后玻璃吻合度超標
(1)模具的曲率與檢驗胎具的曲率不一致,這就要求每次在進爐生產之前對熱彎模具進行校檢。校檢時將熱彎模具平扣在檢驗胎具上,然后對四周進行觀察,檢驗胎具與熱彎模具之間的縫隙不能超過1mm,如果縫隙超過1mm將影響玻璃的成型弧度,這時就須要對模具的弧度進行調整,變大或減小模具的彎曲深,如果模具沿上有過渡不順的地方,做好標記,檢驗胎具抬下后,用磨輪將模具沿磨順,磨時先用粗磨輪打磨,然后再用細磨輪進行拋光處理。
(2)玻璃放置到模具上時,玻璃的與模具的不一致,這就要求每次進爐前玻璃放置到模具上時,一定要保證玻璃與模具周邊的距離均勻。
(3)熱彎成型時溫度設定過低、過高或成型時間設定過長、過短。熱彎成型時的溫度一般在630~730℃,所要加工的玻璃厚度不同、曲率半徑不同、尺寸大小不同,熱彎成型時的溫度都不同,熱彎成型溫度的設定與成型時間的長短,都對玻璃的彎曲成型產生大的影響。熟練地掌握和控制熱彎成型時的溫度和時間, 要靠操作人員不斷地對實際經驗進行總結,制定出適合于所用熱彎設備與生產玻璃產品的工藝參數(shù),使生產過程規(guī)范化、標準化,才能大程度地減少人為因素與經驗因素對產品質量的影響。
(4)玻璃在熱彎成型時過快或過慢也會造成產品吻合度的超標,熱彎成型的快慢主要靠控制升溫速率來進行調整。
(5)玻璃成型后在凹模上的出邊量過大(>15mm),容易造成玻璃的邊部彎曲,從而影響玻璃的吻合度。為了避免熱彎時玻璃的邊部出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象,在熱彎凹模的制作方面,要保證玻璃成型后出模具的邊沿不大于10mm。 (6)模具在承載小車上放置不水平,也會影響玻璃的成型弧度,要求在模具放置到臺車上時須將模具支平。
(7)玻璃弧度檢驗方式不一致,所測量的玻璃吻合度也有區(qū)別。由于自身重力的影響,玻璃在水平檢驗與立檢時存在一定差異。為了使產品的吻合度達到使用要求,須事先與顧客進行協(xié)商,雙方要采用統(tǒng)一的檢驗方式對產品進行檢驗。
2. 3 熱彎后玻璃油墨顏色出現(xiàn)變化
一些經過絲網(wǎng)印刷的熱彎玻璃,在高溫燒制后可能出現(xiàn)絲印區(qū)域油墨顏色有深淺色差或油墨顏色整體發(fā)紅。解決此類問題,主要在以下幾個方面進行控制:
(1)為了避免熱彎后玻璃油墨的顏色出現(xiàn)深淺色差,要正確選擇熱彎油墨。玻璃熱彎成型時的溫度在580~650℃,所以要選擇燒結溫度合適、專門用于熱彎玻璃的油墨。
(2)絲印時如將油墨印刷到玻璃的粘錫面,會造成熱彎后油墨顏色整體發(fā)紅。為了避免此類缺陷的產生,絲印時要分清玻璃的粘錫面與非粘錫面,避免將油墨印刷到玻璃的粘錫面;對于一些異形玻璃,在玻璃切裁時,為避免此類缺陷,就要對玻璃的切割狀態(tài)進行調整,如圖1所示。
2. 4 玻璃內外片的疊差過大
解決玻璃內外片的疊差問題,主要對兩個方面進行控制,一方面是玻璃的切裁,另一方面是熱彎的曲率。對疊差的控制要注意以下幾個方面:
(1)在產品的試制階段,玻璃切裁時,可以內外片玻璃切裁的大小一樣,試制時熱彎的吻合度與球面達到要求時,就要測量內外片玻璃的疊差,把內片的疊差大小地記下來,編制到工藝文件上。
(2)玻璃用切割機切裁時,根據(jù)內片的切割圖形和測量的疊差大小來設計外片的切割圖形;如果玻璃為手工模板切裁,使用一個內片的模板切裁玻璃的內外片,因為手工制作的內外片切裁模板或多或少存在差異,一個模板切裁可以避免這些差異,另外,要將加米量標識到模板上,以免出錯。
(3)對于老產品出現(xiàn)的疊差問題,就要考慮人員切裁(針對手工切裁)和熱彎曲率,人為因素對疊差的影響很大,特別是手工切割時,每個人的下刀把握不一樣,往住不同人裁出來的玻璃大小不一樣,存在誤差,會造成玻璃的疊差超標。另外,熱彎的曲率變化也會影響到內外片玻璃的疊差。
(4)對于雙曲面的帶有很大球面的玻璃,對外片的切裁左右方向與上下方向在尺寸上都需要進行加米,使用一個模板手工切裁很難滿足這種加米要求,此種產品運用切割機進行切裁。
(5)玻璃在放置到模具上時,先放置外片后放置內片,內片放置在外片上的位置要居中且放正,內片的線與外片的線要相重合,否則也會造成內外片疊差。
2. 5 熱彎玻璃邊緣的模具痕跡
熱彎玻璃的邊緣如果有模具痕跡將嚴重地影響玻璃整體的外觀質量。為了減輕和避免熱彎玻璃邊緣的模具痕跡,應從以下幾個方面入手:
(1)在制作熱彎模具時,模具與玻璃的接觸邊緣須打磨光滑,去除銳利的邊棱。
(2)玻璃成型時,如果使用過大的外力來幫助玻璃成型,會造成玻璃邊部明顯的痕跡印,所以,應通過溫度的調節(jié)來控制玻璃的成型,盡量減小外部壓力來完成玻璃成型。
(3)在熱彎模具的邊緣( 特別是支撐玻璃重力的模具邊緣)包覆不銹鋼模具布(見圖2) 。
(4)對于弧度較大的熱彎玻璃建議采用開口模具,減小玻璃在成型時與模具邊的摩擦。