مشکلات در فرآیند خمش حرارتی شیشه منحنی
با توسعه سریع زمینه هایی مانند لوازم الکترونیکی مصرفی، کابین های هوشمند خودرو و خانه های هوشمند،شیشه منحنیبه دلیل ظاهر صاف، عملکرد نوری عالی و قابلیت های محافظتی برجسته، به یکی از اجزای اصلی بسیاری از محصولات پیشرفته تبدیل شده است. شیشه خمیده حرارتی به عنوان دسته تشکیل دهنده هسته شیشه های منحنی، فرآیند تولیدی دارد که بلوغ آن مستقیماً کیفیت و بازده محصولات را تعیین می کند. از آپارتمان معمولیشیشه ایبهشیشه خم شده به گرماکه الزامات سطوح منحنی پیچیده را برآورده می کند، کل فرآیند شکل دهی شامل چالش های فنی در ابعاد مختلف مانند خواص مواد، دقت کنترل دما و طراحی قالب است. این مشکلات همچنین به عوامل کلیدی محدود کننده تولید در مقیاس بزرگ و با کیفیت بالا تبدیل شده است.
1. چالش های فرآیند اساسی ناشی از خواص مواد شیشه ای
خواص فیزیکی و شیمیاییشیشه ایخود اولین مانع در فرآیند شکل دهی خمشی حرارتی است. شیشههای خمشده حرارتی که معمولاً استفاده میشوند، بیشتر شیشههای آلومینیومی-سیلیکونی بالا یا شیشههای سودا-آهک هستند. اگرچه این نوع شیشه دارای استحکام و عبور نور بالا است، اما در طول فرآیند خمش حرارتی در دمای بالا مستعد عیوب مختلف است. اولاً، موضوع تطبیق ضریب انبساط حرارتی شیشه وجود دارد. تفاوت های جزئی در ضرایب انبساط حرارتی ورق های شیشه ای اصلی از دسته های مختلف وجود دارد. شکل گیری خمشی حرارتی نیاز به گرم کردن شیشه تا نقطه نرم شدن آن (معمولاً در محدوده 600-750 درجه سانتیگراد) دارد. اگر سرعت گرمایش ناهموار باشد یا دما به شدت نوسان کند، به دلیل درجات مختلف انبساط و انقباض حرارتی، تنش داخلی در داخل شیشه ایجاد می شود. پس از خنک شدن، مشکلاتی مانند تاب برداشتن، ترک خوردن یا حتی انفجار خود به خود ممکن است رخ دهد.
برایشیشه منحنی، طراحی شعاع و انحنای سطح منحنی آن بسیار متفاوت است. برخی سطوح منحنی تک، برخی سطوح منحنی دوگانه و برخی حتی سطوح منحنی به شکل خاص سه بعدی هستند. این امر الزامات بسیار بالایی را برای شکل پذیری شیشه ایجاد می کند. شکل گیری ازشیشه خم شده به گرمااساساً شامل تغییر شکل پلاستیک شیشه در حالت نرم شده است. با این حال، شیشه یک ماده شکننده است. در طول فرآیند تغییر شکل، اگر تنش موضعی بیش از حد زیاد باشد یا درجه کشش از حد ماده بیشتر شود، عیوبی مانند خراش سطح، بریدگی لبه و چین و چروک ظاهر می شود. مخصوصاً برای شیشههای خمیده حرارتی دو منحنی، تمرکز تنش در لبهها و نواحی انتقال سطح منحنی آشکارتر است. هنگامی که پارامترهای فرآیند به درستی کنترل نشوند، نرخ بازده به طور قابل توجهی کاهش می یابد. علاوه بر این، تمیزی سطح ورق شیشه ای اصلی نیز بر اثر خمشی حرارتی تأثیر می گذارد. ریز گرد و غبار و لکه های روغن روی سطح ورق اصلی در دمای بالا با شیشه واکنش داده و عیوبی مانند حفره و حباب ایجاد می کند که به طور جدی ظاهر و عملکرد را تحت تأثیر قرار می دهد.شیشه منحنی.
2. شکل گیری عیوب ناشی از دقت ناکافی سیستم های کنترل دما
کنترل دما یک پیوند اصلی در شیشه خم شده به گرمافرآیند شکل گیری و یکی از سخت ترین چالش های فنی برای غلبه بر آن است. شکل گیری خمشی حرارتی شیشه های منحنی از مراحل متعددی از جمله پیش گرم کردن، گرمایش، حفظ حرارت، شکل دهی و خنک سازی می گذرد. هر مرحله دارای الزامات سختگیرانه در محدوده دما و نرخ گرمایش / سرمایش است. در حال حاضر، اکثر تجهیزات خمشی حرارتی از یک سیستم کنترل دمای یکپارچه استفاده می کنند که دستیابی به کنترل دقیق دما برای مناطق مختلف قالب دشوار است. با این حال، بخش های مختلف ازشیشه منحنی(مانند قسمت بالای قوس، لبه قوس و ناحیه انتقال مسطح) به مقادیر متفاوتی از گرما در طول فرآیند شکلدهی نیاز دارند. اگر توزیع دما ناهموار باشد، درجات نرم شدن قسمتهای مختلف شیشه ناهماهنگ خواهد بود که منجر به مشکلاتی مانند انحراف شعاع سطح منحنی و ضخامت دیواره ناهموار پس از شکلگیری میشود.
گرفتن سه بعدیشیشه منحنیبه عنوان مثال، لبه های آن باید تا زاویه ای نزدیک به 90 درجه خم شوند و این ناحیه به دمای بالاتری نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که شیشه کاملاً نرم شده است. با این حال، اگر درجه حرارت در ناحیه تخت میانی بیش از حد بالا باشد، به دلیل نرم شدن بیش از حد، مستعد فروپاشی است. اگر دقت سیستم کنترل دما فقط به 5 ± ℃ برسد، نمی تواند الزامات شکل دهی سطوح منحنی پیچیده را برآورده کند و کنترل تحمل ابعادی محصول نهایی در استاندارد صنعتی 0.05± میلی متر دشوار خواهد بود. در عین حال، کنترل نرخ در مرحله خنک کننده نیز بسیار مهم است. خنک شدن سریع باعث ایجاد استرس حرارتی زیادی در داخل می شودشیشه خم شده به گرما، منجر به ایجاد ترک های ریز در شیشه می شود. از سوی دیگر، خنکسازی بیش از حد آهسته، راندمان تولید را کاهش میدهد و ممکن است به دلیل قرار گرفتن طولانیمدت در دمای بالا باعث کریستالیزه شدن شیشه شود که بر عبور نور و استحکام شیشه تأثیر میگذارد. علاوه بر این، پایداری سیستم کنترل دما نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر پس از کارکرد طولانی مدت تجهیزات، تغییر دما اتفاق بیفتد، کیفیت شکل گیری آن رخ می دهدشیشه منحنیدر همان دسته ناهموار خواهد بود و فشار زیادی را بر بازرسی و غربالگری کیفیت بعدی وارد می کند.
3. تنگناهای فنی در طراحی قالب و سازگاری
قالب یک حامل کلیدی برای تشکیل است شیشه خم شده به گرما. منطقی بودن طراحی آن و سازگاری مواد آن به طور مستقیم بر اثر شکل گیری نهایی آن تأثیر می گذاردشیشه منحنی، که همچنین یک گلوگاه فنی قدیمی در صنعت است. اولاً، از نظر انتخاب مواد قالب، قالب باید به طور مکرر در یک محیط با دمای بالا و فشار بالا کار کند. نه تنها باید مقاومت عالی در برابر درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر سایش داشته باشد، بلکه باید چسبندگی کم با شیشه را نیز تضمین کند. قالب های خمشی حرارتی اولیه بیشتر از مواد گرافیتی استفاده می کردند. قالب های گرافیتی رسانایی حرارتی خوب و مقاومت در برابر دمای بالا اما سختی پایینی دارند. پس از استفاده طولانی مدت، مستعد سایش و تغییر شکل هستند که منجر به کاهش دقت ابعادی می شود.شیشه منحنی. قالب های سرامیکی جدید، اگرچه دارای سختی بالا و مقاومت در برابر سایش قوی هستند، اما رسانایی حرارتی ضعیفی دارند که بر گرمایش یکنواخت شیشه تأثیر می گذارد. علاوه بر این، هزینه بالای آنها، تبلیغ آنها را در مقیاس بزرگ دشوار می کند
در مرحله دوم، از نظر طراحی ساختار قالب، اشکال سطح منحنی ازشیشه منحنیمتنوع هستند. حفره قالب باید کاملاً با پارامترهای سطح منحنی محصول از جمله شعاع انحنا، ارتفاع قوس و زاویه باز شدن مطابقت داشته باشد. هر گونه خطای جزئی در طراحی باعث ایجاد این مشکل می شودشیشه خم شده به گرماداشتن سطح منحنی ناسازگار پس از شکل گیری. در عین حال، طراحی ساختار اگزوز قالب نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در طی فرآیند شکل گیریشیشه خم شده به گرماهوا بین قالب و شیشه باقی خواهد ماند. اگر اگزوز صاف نباشد، هوا در دماهای بالا فشرده می شود و حباب هایی ایجاد می کند یا بر روی سطح شیشه فرورفتگی ایجاد می کند و به صافی سطح آسیب می رساند.شیشه منحنی. علاوه بر این، روش تماس بین قالب و شیشه نیز بر کیفیت شکل دهی تأثیر می گذارد. تماس سخت ممکن است سطح شیشه را خراش دهد، در حالی که تماس نرم ممکن است به دلیل مقاومت ناکافی مواد در دمای بالا باعث چسبندگی شود. نحوه متعادل کردن روش تماس و اثر شکل دهی یک مشکل اساسی در طراحی قالب است. برای تولید انبوه، طول عمر و هزینه جایگزینی قالب نیز باید در نظر گرفته شود. مجموعه ای از قالب های با دقت بالا گران است و اگر عمر مفید آن کوتاه باشد، هزینه تولید را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.شیشه خم شده به گرما.
4. حمایت از کاستی های فنی در فناوری پس از پردازش
بعد ازشیشه خم شده به گرما تشکیل می شود، مستقیماً به یک محصول نهایی تبدیل نمی شود. هنوز باید یک سری مراحل پس از پردازش مانند آسیاب، پرداخت و تقویت را طی کند. کاستی های فنی پشتیبان در فناوری پس از پردازش نیز به عوامل مهم محدود کننده بهبود کیفیت تبدیل شده استشیشه منحنی. سطح از شیشه منحنیدر طول فرآیند خمش حرارتی به ناچار خراشها و ناهمواریهای جزئی خواهد داشت که برای بهبود سطح، نیاز به سنگ زنی و پرداخت دارد. با این حال، شکل نامنظم سطح منحنی چالش های بزرگی را برای سنگ زنی و پرداخت ایجاد می کند. تجهیزات سنگ زنی مسطح سنتی نمی توانند با شکل پیچیده سطح منحنی سازگار شوند، در حالی که تجهیزات تخصصی سنگ زنی سطح منحنی نه تنها گران هستند بلکه دارای مشکلاتی مانند راندمان پولیش پایین و دشواری در کنترل زبری سطح هستند. اگر پولیش در جای خود نباشد، عبور نور ازشیشه خم شده به گرماتحت تأثیر قرار خواهد گرفت و همچنین نمی تواند الزامات ظاهری زمینه های پیشرفته مانند لوازم الکترونیکی مصرفی را برآورده کند.
تقویت درمان یک فرآیند کلیدی برای بهبود قدرت استشیشه خم شده به گرما. با استفاده از تمپر شیمیایی یا تمپر فیزیکی، یک لایه تنش فشاری بر روی سطح شیشه تشکیل می شود که می تواند مقاومت در برابر ضربه و مقاومت خمشی شیشه را تا حد زیادی بهبود بخشد. با این حال، درمان تقویتی ازشیشه منحنی بسیار دشوارتر از شیشه تخت است. در هنگام تمپر شیمیایی، شکل منحنی شیشه باعث کاهش یکنواختی تبادل یونی می شود. ضخامت لایه تقویت شده در ناحیه لبه قوس اغلب کمتر از ناحیه صاف است و باعث می شود لبهشیشه منحنینقطه ضعف در قدرت از طرف دیگر، تمپر فیزیکی به دلیل تنش ناهموار روی شیشه منحنی، مستعد تغییر شکل سطح منحنی پس از تمپر است. علاوه بر این، ارتباط بین روشهای پس از پردازش شیشه خم شده با حرارت نیز بسیار مهم است. اگر شیشه پس از آسیاب به درستی تمیز نشود، مایع آسیاب باقیمانده بر اثر تقویتی تأثیر می گذارد. اگر شیشه پس از استحکام بخشی انحرافات ابعادی داشته باشد، نمی توان آن را دو بار اصلاح کرد و فقط می توان آن را خرد کرد که باعث کاهش بیشتر بازده کلی می شود. شیشه منحنی.
5. چالش های ارتقای فرآیند تحت توسعه صنعت
با ارتقای مستمر تقاضای بازار برایشیشه منحنی، فرآیند شکل گیریشیشه خم شده به گرماهمچنین با چالش های جدیدی روبرو است. از یک طرف، حوزه الکترونیک مصرفی به طور فزاینده ای نیاز به نازکی و سبکی شیشه منحنی دارد. ضخامت به تدریج از 0.7 میلی متر اصلی به 0.3 میلی متر یا حتی نازک تر کاهش یافته است. شیشه های بسیار نازک بیشتر در معرض تغییر شکل و ترک در طی فرآیند خمش حرارتی هستند که نیازهای بالاتری را برای پایداری و دقت فرآیند ایجاد می کند. از سوی دیگر،شیشه منحنیدر زمینه خودرو دارای اندازه های بزرگتر و سطوح منحنی پیچیده تر است. به عنوان مثال، شیشه منحنی سه بعدی که در صفحه نمایش های بزرگ داخل خودرو استفاده می شود، نه تنها باید الزامات شکل دهی در اندازه های بزرگ را برآورده کند، بلکه باید دارای خواص ویژه ای مانند مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و ضد تابش نور باشد. این امر مستلزم ادغام فناوریهای کاربردیتر در انتخاب ورقهای اصلی و فرآیند شکلدهی است شیشه خم شده به گرما.
در عین حال، مفهوم تولید سبز و سازگار با محیط زیست نیز استانداردهای جدیدی را برای این محصول ارائه کرده استشیشه خم شده به گرمافرآیند برخی از عوامل رهاسازی و پاک کننده های مورد استفاده در فرآیندهای سنتی دارای خطرات زیست محیطی هستند، بنابراین لازم است مواد جایگزین سازگار با محیط زیست بیشتری ایجاد شود. با این حال، این ممکن است بر کیفیت شکلدهی و راندمان تولید تأثیر بگذارد شیشه منحنی. علاوه بر این، روند تولید هوشمند مستلزم ادغامشیشه خم شده به گرمافرآیند با فناوری هایی مانند بازرسی خودکار و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ برای تحقق نظارت بر زمان واقعی فرآیند تولید و بهینه سازی پارامترها. با این حال، تجهیزات و سیستمهای اکثر شرکتها هنوز بهروزرسانیهای هوشمند را تکمیل نکردهاند، که تحقق قابلیت ردیابی کیفیت کامل فرآیند و تکرار فرآیند را دشوار میکند.
نتیجه گیری
به عنوان محصول تشکیل دهنده هسته شیشه منحنی، مشکلات فرآیند ازشیشه خم شده به گرما در کل فرآیند تولید از مواد خام تا پس از پردازش، شامل ابعاد فنی متعددی مانند مواد، کنترل دما، قالبها و پسفرآوری میشود. با توسعه سریع زمینه های کاربردی پایین دستی، تقاضای بازار برایشیشه منحنیبه رشد خود ادامه می دهد و الزامات مربوط به کیفیت محصول و سطح فرآیند به طور فزاینده ای سخت می شود. تنها با شکستن مداوم تنگناهای فنی مانند دقت کنترل دما، طراحی قالب و پشتیبانی پس از پردازش، و ادغام مفاهیم تولید هوشمند و سبز، میتوانیم ارتقاء مستمر را ارتقا دهیم.شیشه خم شده به گرما فرآیند تشکیل، پاسخگویی به نیازهای متنوع و با کیفیت بالا صنایع مختلف برایشیشه منحنی،و به صنعت کمک می کند تا به توسعه با کیفیت بالا دست یابد
