Processo de têmpera de vidro explicado: como o vidro de segurança temperado é feito

Como o processo de têmpera de vidro cria um vidro mais forte e seguro

Todas aquelas portas de chuveiro de vidro, janelas laterais de carros, painéis de vitrines, dependem de um processo térmico simples sobre o qual nada mudou desde o século XIX. E o que isso o torna seguro?

Um recozimento de vidro do tipo comum recozido que se transforma em estilhaços de vidro afiados ou estilhaços de vidro temperado que se estilhaça em pequenos pedaços granulares e provavelmente não causará ferimentos graves.

No entanto, a maioria dos indivíduos que especificam ou implementam o uso de produtos de vidro temperado têm apenas uma compreensão aproximada do que se passa dentro do forno de têmpera A diferença entre um painel adequadamente temperado e um painel temperado inadequado ferve até segundos graus, e pressão de ar variáveis que desempenham um papel na determinação das taxas de quebra no local de trabalho Aqui está uma breve visão geral da fabricação de vidro temperado, funcionamento e a linha fina que diferencia o revenido bem sucedido daquele que não é bem sucedido.

O que é vidro temperado e por que isso importa?

o vidro temperado é um vidro de segurança submetido a processos definidos de aquecimento e resfriamento, tornando-o 4 a 5 vezes mais forte que o vidro recozido da mesma espessura. Quando o vidro temperado finalmente parece quebrar, ele se quebra em partes granulares minúsculas e bastante benignas, em oposição a fragmentos maciços e mortais.

Esta sequência de quebra não é vagabunda, é projetada Enquanto no processo de têmpera de vidro, as superfícies externas do vidro são colocadas sob tensão de compressão enquanto o interior permanece sob tensão de tração Esse equilíbrio de tensão é o que torna o vidro temperado mais forte e seguro quando falha.

O processo de têmpera de vidro passo a passo

Como o vidro temperado é fabricado, começa com um ponto-chave: qualquer corte/perfuração, polimento e trabalho de borda tem que ser realizado no vidro antes de entrar no forno de têmpera Uma vez que o vidro é temperado, ele não pode ser modificado sem estilhaçar Cinco estágios compõem o processo de têmpera completo:

Passo 1: Corte e Fabricação

Vidro flutuante (a superfície do vidro liso e nivelado), criada permitindo que o vidro fundido deslize sobre um banho de estanho. Todos os furos, entalhes e cortes são criados perfurando ou roteando. As bordas do vidro são retificadas ou costuradas para eliminar arestas vivas e microchips que podem evoluir para áreas de concentração de tensão na temperatura do processo.

Passo 2: Limpeza e Inspeção

Antes de aquecer o vidro, ele é limpo em uma lavadora que tira qualquer farinha, óleos e lascas de corte na superfície do vidro Uma partícula minúscula na superfície gerará um ponto de tensão e resultará em quebra no forno Os inspetores procuram arranhões, lascas e inclusões no vidro para o painel acabado.

Passo 3: Aquecimento

O vidro é inserido em um transportador de rolos e alimentado no forno de têmpera, onde é aquecido a cerca de 620 graus Celsius (cerca de 1.148 graus frenheit) (cerca de 1.148 graus frenheit) (cerca de 564 °C).Nesta temperatura, o vidro amolece o suficiente para que as tensões internas relaxem sem perder a forma O aquecimento uniforme é crítico: variações de temperatura tão pequenas quanto 5 °C em toda a superfície podem causar distorção óptica ou empenamento chamado onda de rolo.

Etapa 4: Têmpera (resfriamento rápido)

Aqui é onde o vidro temperando realmente acontece O vidro sai do forno e entra na seção de têmpera, onde bicos de ar de alta pressão explodem ambos os lados simultaneamente Ambas as superfícies externas do vidro esfriam e solidificam extremamente rapidamente enquanto o interior permanece quente e flexível À medida que o núcleo eventualmente esfria e se contrai, ele puxa contra as superfícies externas já rígidas (causando tensão compressiva na superfície (o ar jets comprime a camada externa (o) enquanto a tensão tensionada trava no centro.

Neste ponto, é essencial a pressão de ar precisa ser regulada precisamente Não pressão de ar suficiente, e o vidro não vai atingir a compressão de superfície necessária Demasiado, e a peça pode quebrar no quench (têmpera) incidente conhecido por nossos operadores como uma quebra “quench.” A duração típica do segmento de têmpera varia de 2 a 5 minutos dependendo da espessura do vidro.

Passo 5: Inspeção de Qualidade

Cada painel temperado é submetido a inspeções visuais para empenamento, contaminação, imperfeições da superfície imediatamente após ser rapidamente resfriado As amostras em lote são testadas destrutivamente: um número de amostra dentro de uma área de 50×50 mm deve atender ao padrão ASTM C1048 ou EN 12150 preferencialmente 40 peças para vidro totalmente temperado As que passam são rotuladas com uma gravação permanente e designações de vidro de segurança temperado.

A ciência por trás da temperatura do vidro versus tensão

O vidro falha por causa da tensão de tração (tensile stress) ele se separa no nível molecular quando uma rachadura se propaga O temperamento funciona pré-carregando a superfície do vidro com tensão de compressão, que qualquer força externa deve primeiro superar antes que o vidro possa atingir o limiar de falha de tração.

Sob ASTM C1048 (especificação padrão para vidro plano reforçado termicamente e totalmente temperado), o vidro totalmente temperado precisaria ter uma compressão de 69 MPa (10.000 psi) através da superfície e pelo menos 67 MPa (9.700 psi) através da borda Na realidade, a maioria dos fornos comerciais de têmpera de vidro atenderá na maioria das vezes a uma compressão de cerca de 80-120 MPa.

Imagine um sanduíche de estresse em ambas as faces cria um sanduíche de estresse: superfícies externas de compressão, tensão travada no núcleo Quando temperado vidro eventualmente quebra, o vidro eventualmente se desprende, o vidro liberado é liberado uma vez por que, em vez de alguns fragmentos enormes, ele se despedaça em milhares de minúsculos flocos granulares As Científico Americano explica, esta liberação de enormes quantidades de energia rapidamente é na verdade a razão pela qual o vidro temperado é mais seguro: cada pequena peça granular tem simplesmente uma pequena massa e, consequentemente, muito menos poder de corte.

Temperamento térmico vs Temperamento químico

O vidro não é todo temperado da mesma maneira Temperamento térmico (Thermal temperaing) Processo que acabamos de descrever o parágrafo acima (em inglês) é a norma para vidro arquitetônico, automotivo e de eletrodomésticos Mas vidro fino abaixo de 3 mm, telas de telefone e óptica de precisão, o revenido químico através de troca iônica oferece vantagens que os métodos térmicos não conseguem igualar.

O revenido químico envolve o Vidro sendo mergulhado em um banho aquecido de nitrato de potássio a aproximadamente 400 C. Pequenos íons de sódio (Na+) no vidro são substituídos por íons maiores de potássio (K+), produzindo compressão superficial, mas sem as mudanças extremas de temperatura associadas ao revenido térmico As vantagens incluem camadas de compressão mais fortes, sem distorção óptica e a capacidade de revenir o Vidro até 0,5 mm de espessura.

Conforme documentado por ScienceDirect (visão geral do Temperamento Químico), o processo de troca iônica de superfície de compressão em excesso de 700 MPa produz muito maior do que o revenido térmico é capaz de Embora a compressão de profundidade é menor, o vidro quimicamente temperado é mais suscetível a arranhões profundos que atingem a zona de tração.

Onde o vidro temperado é usado por aplicações industriais

Seguiu as diretrizes de segurança em quase todos os campos que envolvem vidro para evitar lesões nas pessoas. O Documento Técnico FB45-14 da National Glass Association descreve os usos recomendados para produtos de vidro tratados termicamente com base em padrões de segurança e desempenho.

Os produtos de vidro mais comumente usados na linha de produção para projetos arquitetônicos são minha lista de abertura de painéis de fachada de trilhos de vidro, painéis de construção de trilhos de vidro que cobrem muitas aplicações e vidro curvo 3 D para envelopes comerciais onde todos passam pelo mesmo forno de têmpera de vidro e extinguir ciclo descrito acima.

Normas de Controle e Teste de Qualidade para Vidro Temperado

É tudo sobre controle de qualidade Rastreamos a linha Uyoebivsiid e podemos confirmar que cada lote dessa linha, temperando, é submetido a uma triplicata de testes antes de ser rebatizado: exame visual, desfurbulação, desarticulação.

Uma característica que distingue os melhores fabricantes de têmpera de vidro dos operadores “Amateur Hour”: detectar a inclusão de sulfeto de níquel (NiS) Durante a fabricação de vidro float, partículas microscópicas de NiS podem ficar presas no vidro até temperar mais tarde no processo Sob as condições certas, essas partículas incorporadas podem crescer gradualmente em tamanho até que Zunga entregue semanas ou até anos depois Os fabricantes de vidro de ponta realizam testes de imersão a quente (HST) de acordo com EN 14179, assando os painéis a 290 C por várias horas, lotes vulneráveis são induzidos a falhar antes de sair da fábrica.

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  Asigurati-vă impune distorsiunea undelor rolare, stigla, precum si Superfícies de imperfeição sob iluminação oblíqua.
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  O instrumento Polariscope ou GASP (Glass and Stress Profile) garante que a compressão da superfície atenda às especificações ASTM C1048.
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  Passe a amostra sacrificial através do centro do painel, a abertura deve ter 40 janelas dentro de um círculo de 5050 mm de diâmetro.
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  Teste de imersão a quente (opcional): Protocolo EN 14179 para rastrear inclusões de NiS antes da entrega

Perguntas frequentes sobre têmpera de vidro