Виробництво гартованого скла

 

Виробництво гартованого скла включає декілька основних стадій. Це – підготовка сировини, термічна обробка на спеціальному устаткуванні, а також контроль якості виробів. Установками для гарту скла служить, перш за все, піч, призначена для рівномірного нагріву сировини, а також устаткування для інтенсивного і рівномірного охолоджування скла.

 

Виробництво гнутого гартованого скла включає ще одну технологічну стадію, яка передує процесу охолодженню скла. Ця операція називається молліруванням або гнуттям, що здійснюється за допомогою пресування. В результаті цього скло набирає необхідної форми.

 

Підготовка скла до термічної обробки, включає вирізку фігурних заготовок, обробку їх країв, а також миття і сушку. В кінці процесу виготовлення гартованого скла обов'язково здійснюється ретельна перевірка його якості. Головними критеріями цього контролю є наступні: наявність видимих недоліків, наприклад, завилькуватості, шлирів, великих порожнин, а також присутність подряпин, які можуть привести до руйнування скла при його термічній обробці. Це може відбутися із-за виникнення місцевої напруги як зовні, так і усередині матеріалу.

Процес гарту – найважливіший етап виробництва такого скла. Термічна обробка (гарт) є нагріванням скла до температури в 650-700˚ С, при якому матеріал розм'якшується. Потім скло повинне пройти стадію охолодження. На даній стадії необхідно стежити за тим, щоб струйки повітря рівномірно розподілялися по охолоджуваній поверхні. В результаті цього зовнішні шари скла переходять в стан могутнього стиснення. У той час внутрішня порожнина оброблюваного матеріалу приймає стан розтягування. Сукупність цих явищ і утворює систему напруги в склі, яка і відповідає за його високу механічну міцність і термічну стійкість. 

При інтенсивному охолодженні в області температур вище за температуру скловаріння, коли матеріал переходить в пружно-крихку форму, усередині скла виникають напруги. Вони розподілені в матеріалі нерівномірно, а на механічній міцності це позначається негативно. Для того, щоб усунути напругу, використовується додаткова теплова обробка виробів. Такий процес називається пропалом і є обов'язковим в технологічному процесі виробництва загартованого скла.

Проте в результаті проведення гарту скла утворюються і залишкові напруги. Вони є керованими. Саме ці напруги і додають гартованому склу особливих фізичних властивостей: висока механічна міцність і термічна стійкість, а також безпека при руйнуванні.

Напруги бувають декількох видів. Внутрішні – це та напруги, які урівноважена в тілі без механічної і термічної дії. Залежно від ступеня локальності вони розділяються на макро- і мікроскопічні.

Макроскопічна напруга буває тимчасовою і постійною. Перші мають місце в процесі нагріву або охолоджування скла, коли різні частини виробу нагріті до різних температур. Тимчасова напруга усувається при вирівнюванні температур у всьому об'ємі матеріалу. В результаті їх виникнення не відбувається залишкова деформація виробу, тому ця напруга ще називає термопружною. Та ж напруга, яка залишається у виробі після температурного вирівнювання, є постійною.

Внутрішня пружна напруга виникає унаслідок формування низької теплопровідності скла температурних різниць, коли відбувається нерівномірне розширення або стиснення (залежно від процесу: охолоджування або нагрівання) виробів.

Оскільки швидкість, з якою відбувається охолодження внутрішніх і зовнішніх шарів, неоднакова, то і структура цих шарів буде різною. Так в зовнішніх порожнинах, де охолодження відбувається швидше, формується нерівноважна структура. Вона характеризується більшою температурою і меншою щільністю. В результаті структурних відмінностей і властивостей по товщині матеріалу, утворюється мікроскопічні напруги. Їх значення на порядок нижчі, ніж у тих, що формуються в результаті гарту.

Крім того, в склі можуть утворюватися і інші види напруг. Вони виникають через відмінності коефіцієнтів теплового розширення, а також ступеня пружності окремих частин скла і супутнього йому матеріалу, наприклад, кераміки або металу. Ці напруги постійні, і називаються коефіцієнтними.

Таким чином, виробництво загартованого скла включає безліч нюансів. Кожна стадія цього складного процесу повинна ретельно контролюватися, щоб всі основні правила були чітко дотримані. Тільки в цьому випадку можна буде отримати якісне загартоване скло.

Після гарту скла подальша його механічна обробка неможлива. Тому гартувати необхідно вже готові листи, яким раніше була додана необхідна форма. Кажучи простіше, готове гартоване скло неможливо підігнати під форму отвору. Робити додаткові розрізи фурнітури, а також кріпильні отвори – також неприпустимо. Після термічної обробки скла можливе лише незначне обточування його країв, інакше гартоване скло може просто розсипатись від механічних пошкоджень. 

Колір загартованого скла досягається певними способами обробки виробу залежно від того, який потрібний відтінок. Так скло може бути прозорим, тонованим в масі, обклеєним декоративною плівкою, з вакуумним напиленням, матовим і так далі До того ж на загартоване скло можуть наноситися різні зображення. Їх виконують методом шовкографії або ж лазерним гравіюванням. Що стосується форми скла, то вона може бути не тільки прямокутною, але і нестандартною.