למה זכוכית מחוסמת מתפוצצת באקראי?

הפיצוץ האוטומטי של זכוכית מחוסמת ללא כוח חיצוני מכני ישיר נקרא פיצוץ עצמי של זכוכית מחוסמת. על פי ניסיון בתעשייה, שיעור הפיצוץ העצמי של זכוכית מחוסמת רגילה הוא בערך 1 ~ 3‰. פיצוץ עצמי הוא אחד המאפיינים הטבועים של זכוכית מחוסמת.
ישנן סיבות רבות לפיצוץ עצמי עקב התרחבות, אשר ניתן לסכם בקצרה כך:
① ההשפעה של פגמים באיכות הזכוכית
א. בזכוכית יש אבנים, זיהומים ובועות: זיהומים בזכוכית הם נקודות התורפה של זכוכית מחוסמת והם גם המקומות שבהם מתרכז הלחץ. במיוחד אם האבן ממוקמת באזור מתח המתיחה של זכוכית מחוסמת, היא מהווה גורם חשוב המוביל לפיצוץ.
אבנים מצויות בזכוכית ובעלות מקדם התפשטות שונה מזה של הגוף הזגוגי. ריכוז המתח באזור הסדק מסביב לאבן עולה באופן אקספוננציאלי לאחר חיסום זכוכית. כאשר מקדם ההתפשטות של האבן קטן מזה של הזכוכית, המתח המשיק סביב האבן נמצא במתח. התפשטות הסדקים הנלווית לאבנים יכולה להתרחש בקלות.
ב.זכוכית מכילה גבישי ניקל גופרתי
תכלילים של ניקל גופרתי קיימים בדרך כלל בצורה של כדורים מגובשים קטנים בקוטר של 0.1-2 מ"מ. המראה מתכתי, והתכלילים הללו הם NI3S2, NI7S6 ו-NI-XS, כאשר X=0-0.07. רק שלב NI1-XS הוא הסיבה העיקרית לפיצוץ ספונטני של זכוכית מחוסמת.
ידוע שהש"ח התיאורטי הוא 379. קיים תהליך מעבר פאזה ב-C, ממערכת הגבישים המשושים a-ש"ח במצב הטמפרטורה הגבוהה למערכת הגבישים הטריגונליים B-NI במצב הטמפרטורה הנמוכה, מלווה ב- הרחבת נפח של 2.38%. מבנה זה נשמר בטמפרטורת החדר. אם הזכוכית תחמם בעתיד, המעבר למצב aB עשוי להתרחש במהירות. אם הפסולת הללו נמצאת בתוך הזכוכית המחוסמת הנתונה למתח מתיחה, התרחבות הנפח תגרום לפיצוץ ספונטני. אם a-NIS קיים בטמפרטורת החדר, הוא יהפוך לאט לאט למצב B במשך מספר שנים או חודשים. העלייה האיטית בנפח במהלך מעבר פאזה זה לא בהכרח תגרום לקרע פנימי.
ג.במשטח הזכוכית יש שריטות, סדקים, סדקים עמוקים ופגמים אחרים הנובעים מעיבוד או פעולה לא נאותים, העלולים בקלות לגרום לריכוז מתח או לגרום להתפוצצות עצמית של הזכוכית המחוסמת.
② פיזור מתח לא אחיד וקיזוז בזכוכית מחוסמת
כאשר זכוכית מחוממת או מקוררת, שיפוע הטמפרטורה שנוצר לאורך עובי הזכוכית אינו אחיד וא-סימטרי. זה גורם למוצרים מחוסמים להיות בעלי נטייה להתפוצץ מעצמם, וחלקם מייצרים "פיצוץ רוח" כשהם קרים. אם אזור מתח המתיחה מקוזז לצד מסוים של המוצר או אל פני השטח, הזכוכית המחוסמת תתפוצץ מעצמה.
③השפעת מידת החיסום.

ניסויים הראו שכאשר דרגת החיסום מוגברת לרמה של 1/ס"מ, מספר ההרס העצמי מגיע ל-20-25%. ניתן לראות שככל שהלחץ גדול יותר, כך מידת החיסום גבוהה יותר וכמות הפיצוץ העצמי גדלה.

פתרון פיצוץ עצמי של זכוכית מחוסמת
1. הפחת את ערך הלחץ של זכוכית מחוסמת
התפלגות המתח בזכוכית מחוסמת היא ששני המשטחים של הזכוכית המחוסמת נמצאים במתח לחיצה, שכבת הליבה נמצאת במתח מתיחה, והתפלגות המתח על פני עובי הזכוכית דומה לפרבולה. מרכז עובי הזכוכית הוא קודקוד הפרבולה, שם מתח המתיחה הוא מקסימלי; שני הצדדים הקרובים לשני משטחי הזכוכית הם מתח לחיצה; משטח האפס-מתח ממוקם בערך 1/3 מהעובי. על ידי ניתוח התהליך הפיזי של מזג וקירור מהיר, ניתן לראות שלמתח הפנים של זכוכית מחוסמת ולמתח המתיחה הפנימי המקסימלי יש קשר פרופורציונלי מספרי גס, כלומר, מתח המתיחה הוא 1/2 עד 1/3 מתוך הלחץ הלחץ. יצרנים מקומיים משתמשים בדרך כלל במתח פני השטח של זכוכית מחוסמת מכיוון שהמתח נקבע על סביבות 100MPa, אך המצב בפועל עשוי להיות גבוה יותר. מתח המתיחה של זכוכית מחוסמת עצמה הוא בערך 32MPa ~ 46MPa, וחוזק המתיחה של זכוכית הוא 59MPa ~ 62MPa. כל עוד המתח שנוצר מהתפשטות ניקל גופרתי הוא 30MPa, זה מספיק כדי לגרום לפיצוץ עצמי. אם מתח פני השטח מופחת, מתח המתיחה הטמון בזכוכית המחוסמת[1] יקטן בהתאם, ובכך יעזור להפחית את התרחשות הפיצוץ העצמי.
התקן האמריקאי ASTMC1048 קובע שטווח המתח של פני השטח של זכוכית מחוסמת גדול מ-69MPa; זכוכית מחוסמת למחצה (מחוזקת בחום) היא 24MPa ~ 52MPa. תקן זכוכית קיר מסך BG17841 קובע שטווח המתח של זכוכית חצי מחוסמת הוא 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. הפוך את הלחץ של הזכוכית לאחיד
הלחץ הלא אחיד של זכוכית מחוסמת יגדיל משמעותית את קצב הפיצוץ העצמי, שהגיע לרמה שאי אפשר להתעלם ממנה. פיצוץ עצמי הנגרם על ידי מתח לא אחיד הוא לפעמים מרוכז מאוד. בפרט, קצב הפיצוץ העצמי של אצווה ספציפית של זכוכית מחוסמת מעוקלת יכול להגיע לדרגת חומרה מזעזעת, ופיצוץ עצמי עלול להתרחש ברציפות. הסיבות העיקריות הן מתח לא אחיד מקומי וסטייה של שכבת המתח בכיוון העובי. גם לאיכות יריעת הזכוכית המקורית עצמה יש השפעה מסוימת. מתח לא אחיד יקטין משמעותית את חוזק הזכוכית, השקול להגברת מתח המתיחה הפנימי במידה מסוימת, ובכך יגדיל את קצב הפיצוץ העצמי. אם ניתן לפזר את הלחץ של זכוכית מחוסמת באופן שווה, ניתן להפחית ביעילות את קצב הפיצוץ העצמי.
3. טיפול בהשריה חמה (HST)
השריית חום הסביר. טיפול בהשריה חמה נקרא גם טיפול הומוגניזציה, הידוע בכינויו "פיצוץ". הטיפול בטבילת החום הוא לחמם את הזכוכית המחוסמת ל-290 מעלות ±10 מעלות ולשמור עליה חמה לפרק זמן מסוים, מה שמנחה את הניקל גופרתי להשלים במהירות את שינוי הפאזה הגבישית בזכוכית המחוסמת, מה שגורם לזכוכית המחוסמת עלול להתפוצץ לאחר השימוש כדי להישבר באופן מלאכותי מראש במפעל. תנור השריית חום, ובכך מפחית את הפיצוץ העצמי של זכוכית מחוסמת בשימוש לאחר ההתקנה. שיטה זו משתמשת בדרך כלל באוויר חם כאמצעי החימום. זה נקרא "HeatSoakTest" בחו"ל, או בקיצור HST, שמתורגם מילולית כטיפול בהשריית חום.
קשיים בהשריית חום. באופן עקרוני, טיפול בהשריית חום אינו מסובך ואינו קשה. אבל למעשה קשה מאוד להשיג את אינדיקטור התהליך הזה. מחקרים מראים שיש הרבה נוסחאות מבניות כימיות ספציפיות של ניקל גופרתי בזכוכית, כגון Ni7S6, NiS, NiS1.01 וכו'. לא רק שהפרופורציות של רכיבים שונים משתנים, אלא שהם עשויים גם להיות מסוממים ביסודות אחרים. מהירות שינוי הפאזה שלו תלויה מאוד בטמפרטורה. מחקרים מראים שקצב שינוי הפאזה ב-280 מעלות הוא פי 100 מזה של 250 מעלות, ולכן יש צורך להבטיח שכל פיסת זכוכית בתנור חווה את אותו משטר טמפרטורה. אחרת, מצד אחד, הזכוכית עם טמפרטורה נמוכה לא ניתנת לשינוי שלב לחלוטין בגלל זמן שימור חום לא מספיק, מה שמחליש את השפעת השריית החום. מצד שני, כאשר טמפרטורת הזכוכית גבוהה מדי, היא עלולה אפילו לגרום לשינוי פאזה הפוכה של ניקל גופרתי, ולגרום לסכנות נסתרות יותר. שני המצבים יכולים להפוך את השריית החום ללא יעילה או אפילו לא יעילה. אחידות הטמפרטורה כאשר תנור ההשריה החם פועל חשובה כל כך. לפני שלוש שנים, הפרש הטמפרטורות בכבשן במהלך בידוד השרייה חמה ברוב תנורי ההשריה החמים הביתיים הגיע אפילו ל-60 מעלות. זה לא נדיר שלתנורים מיובאים יש הפרשי טמפרטורות של כ-30 מעלות. לכן, למרות שחלק מזכוכית מחוסמת טופלה בחום, שיעור הפיצוץ העצמי נשאר גבוה.
התקנים החדשים יהיו יעילים יותר. למעשה, תהליך הטבילה החמה והציוד שופרו ללא הרף. התקן הגרמני DIN18516 קבע זמן החזקה של 8 שעות במהדורת 1990, בעוד שתקן prEN14179-1:2001(E) הפחית את זמן ההחזקה לשעתיים. ההשפעה של תהליך הטבילה החמה לפי התקן החדש היא משמעותית מאוד, ויש אינדיקטורים טכניים סטטיסטיים ברורים: לאחר הטבילה החמה ניתן לצמצם למקרה אחד של פיצוץ עצמי לכל 400 טון זכוכית. מצד שני, תנורי טבילה חמים משפרים כל הזמן את העיצוב והמבנה שלהם, וגם אחידות החימום שופרה משמעותית, שיכולה לעמוד בעצם בדרישות תהליך הטבילה החמה. לדוגמה, קצב הפיצוץ העצמי של הזכוכית המטופלת בחום של CSG Group הגיע לאינדיקטורים הטכניים של הסטנדרטים האירופיים החדשים, והוא ביצע בצורה משביעת רצון במיוחד בפרויקט של 120,000-מ"ר Guangzhou New Airport .
למרות שטיפול השריית החום אינו יכול להבטיח שפיצוץ עצמי לעולם לא יתרחש, הוא מפחית את התרחשות הפיצוץ העצמי ובאמת פותר את בעיית הפיצוץ העצמי הפוקד את כל הצדדים בפרויקט. לכן, השריית חום היא השיטה היעילה ביותר המוכרת פה אחד בעולם לפתור לחלוטין את בעיית הפיצוץ העצמי.