鋼化玻璃自爆按起因不同可分為兩種: 一是由玻璃中可見(jiàn)缺陷引起的自爆,例如結石、砂粒、氣泡、夾雜物、缺口、劃傷、爆邊等; 二是由玻璃中硫化鎳(NIS)雜質(zhì)和異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。BALLANTYNE于1961年首次提出鋼化玻璃自爆的硫化鎳機制。BORDEAUX和KASPERr通過(guò)對250例自爆的研究,發(fā)現引起自爆的硫化鎳直徑在0。04~0。65mm之間,平均粒徑為0。2mm。新發(fā)現異質(zhì)相顆粒引起鋼化玻璃自爆。 這是兩種不同類(lèi)型的自爆,應明確分類(lèi),區別對待,采用不同方法來(lái)應對和處理。前者一般目視可見(jiàn),檢測相對容易,故生產(chǎn)中可控。后者則主要由玻璃中微小的硫化鎳顆粒體積膨脹引發(fā),無(wú)法目測檢驗,故不可控。在實(shí)際運作和處理上,前者一般可以在安裝前剔除,后者因無(wú)法檢驗而繼續存在,成為使用中的鋼化玻璃自爆的主要因素。硫化鎳類(lèi)自爆后更換難度大,處理費用高,同時(shí)會(huì )伴隨較大的質(zhì)量投訴及經(jīng)濟損失,造成業(yè)主的不滿(mǎn)甚至更為嚴重的其他后果。所以,硫化鎳引發(fā)的自爆是我們討論的重點(diǎn)。 玻璃經(jīng)鋼化爐鋼化處理后,表面層形成壓應力。內部板芯層呈張應力,壓應力和張應力共同構成一個(gè)平衡體。玻璃本身是一種脆性材料,耐壓但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是張應力引發(fā)的。 鋼化玻璃中硫化鎳晶體發(fā)生相變時(shí),其體積膨脹,處于玻璃板芯張應力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內部產(chǎn)生更大的張應力,當張應力超過(guò)玻璃自身所能承受的極限時(shí),就會(huì )導致鋼化玻璃自爆。國外研究證明:玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳,燃料及輔料帶入硫,在1400℃~1500℃高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳。當溫度超過(guò)1000℃時(shí),硫化鎳以液滴形式隨機分布于熔融玻璃液中。當溫度降至797℃時(shí),這些小液滴結晶固化,硫化鎳處于高溫態(tài)的α-NiS晶相(六方晶體)。 當溫度繼續降至379℃時(shí),發(fā)生晶相轉變成為低溫狀態(tài)的β-NiS(三方晶系),同時(shí)伴隨著(zhù)2。38%的體積膨脹。這個(gè)轉變過(guò)程的快慢,既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物(包括Ni7S6、NiS、NiS1。01)的百分比含量,還取決于其周?chē)鷾囟鹊母叩?。如果硫化鎳相變沒(méi)有轉換完全,則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下,這一過(guò)程仍然繼續,只是速度很低而已。 當玻璃鋼化加熱時(shí),玻璃內部板芯溫度約620℃,所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相。隨后,玻璃進(jìn)入風(fēng)柵急冷,玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是,鋼化急冷時(shí)間很短,來(lái)不及轉變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結”在玻璃中??焖偌崩涫共AУ靡凿摶?,形成外壓內張的應力統一平衡體。在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續地進(jìn)行著(zhù),體積不斷膨脹擴張,對其周?chē)AУ淖饔昧﹄S之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應力層,位于張應力層內的硫化鎳發(fā)生相變時(shí)體積膨脹也形成張應力,這兩種張應力疊加在一起,足以引發(fā)鋼化玻璃的破裂即自爆。 進(jìn)一步實(shí)驗表明:對于表面壓應力為100MPa的鋼化玻璃,其內部的張應力為45MPa左右。此時(shí)張應力層中任何直徑大于0。06mm的硫化鎳均可引發(fā)自爆。另外,根據自爆研究統計結果分析,95%以上的自爆是由粒徑分布在0。04mm~0。65mm之間的硫化鎳引發(fā)。根據材料斷裂力學(xué)計算出硫化鎳引發(fā)自爆的平均粒徑為0。2mm。因此,國內外玻璃加工行業(yè)一致認定硫化鎳是鋼化玻璃自爆的主要原因。 鋼化玻璃自爆還有一些其他因素:玻璃開(kāi)槽及鉆孔的不合理、玻璃原片質(zhì)量較差、厚度不均如壓花玻璃、應力分布不均例如彎鋼化玻璃及區域鋼化玻璃等。