RU2151750C1

RU2151750C1 - Glass quenching method

Info

Publication number: RU2151750C1
Application number: RU98120326A
Authority: RU
Inventors: А.И. Шутов; П.В. Попов; А.А. Чистяков; Н.В. Лалыкин
Original assignee: Шутов Александр Иванович; Попов Павел Валерьевич; Чистяков Александр Анатольевич; Лалыкин Николай Васильевич
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-06-27

Abstract

FIELD: glass production, in particular, thermal strengthening of glass. SUBSTANCE: method involves heating glass to initial hardening temperature To; providing forced cooling of glass by pulsed air-jet blowing for time not exceeding 3 s; allowing glass to cool to room temperature under conditions of natural convection of air flows. Method may be used instead of glass annealing process and allows high-strength glass to be produced. EFFECT: increased efficiency and improved strength of glass which overcomes machining process without breaking. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области производства стекла, а именно к способам термического упрочнения стекла. Способ может также применяться вместо операции отжига стекла. The invention relates to the field of glass production, and in particular to methods of thermal hardening of glass. The method can also be used instead of the glass annealing operation.

Известен способ закалки стекла, включающий разогрев стекла до начальной закалочной температуры Т₀ и последующее непрерывное охлаждение путем принудительного обдува воздухом [1-3] . Полученное таким способом стекло характеризуется высокой прочностью и специфическим (безопасным) характером разрушения, обусловленным высокой количественной плотностью осколков при разрушении. При механической обработке (резке, сверлении отверстий, обработке кромок и т.п.) такое стекло саморазрушается, распадаясь на мелкие осколки.A known method of tempering glass, including heating the glass to an initial tempering temperature T ₀ and subsequent continuous cooling by forced blowing with air [1-3]. The glass obtained in this way is characterized by high strength and the specific (safe) nature of the destruction, due to the high quantitative density of the fragments upon destruction. During mechanical processing (cutting, drilling holes, processing edges, etc.), such glass self-destructs, breaking up into small fragments.

Наиболее близким техническим решением является усовершенствованный способ изготовления упрочненного стекла, заключающийся в нагреве стекла до начальной температуры Т₀ и последующее двухстадийное воздухоструйное охлаждение [4]. При этом на первой стадии охлаждение осуществляется с большей величиной коэффициента теплоотдачи h, чем на второй. Стекло, полученное таким способом, имеет прочность закаленного стекла и пониженную количественную плотность осколков при разрушении.The closest technical solution is an improved method of manufacturing toughened glass, which consists in heating the glass to an initial temperature T ₀ and subsequent two-stage air-jet cooling [4]. Moreover, in the first stage, cooling is carried out with a larger heat transfer coefficient h than in the second. Glass obtained in this way has the strength of tempered glass and a reduced quantitative density of fragments upon destruction.

Однако известный способ не обеспечивает возможности производства стекла, способного воспринимать механическую обработку без саморазрушения. However, the known method does not provide the possibility of producing glass capable of perceiving machining without self-destruction.

Цель предлагаемого изобретения - получение упрочненного стекла, способного воспринимать механическую обработку без саморазрушения. The purpose of the invention is to obtain toughened glass capable of perceiving machining without self-destruction.

Поставленная цель достигается следующим образом. Стекло нагревают до начальной закалочной температуры Т₀. Далее стекло, имеющее температуру Т₀, подвергают кратковременному импульсному охлаждению путем воздухоструйного обдува в течение короткого промежутка времени - не более 3 секунд. После этого стекло выдерживают в условиях естественной конвекции воздушных масс в течение времени, необходимого для охлаждения до комнатной температуры. В результате эпюра закалочных напряжений в стекле приобретает вид, приведенный на чертеже. Величина внутренних растягивающих напряжений σ_p не превышает 15% от величины сжимающих напряжений σ_сж. Столь низкая величина растягивающих напряжений σ_p, распределенных почти равномерно по толщине растянутого слоя стекла и уравновешенных сжимающими напряжениями, обеспечивает возможность механической обработки стекла без его саморазрушения. При этом величина сжимающих поверхностных напряжений σ_сж, обеспечивающих высокую прочность стеклу, составляет 60-90% от величины сжимающих поверхностных напряжений в стекле, получаемом известным способом.The goal is achieved as follows. The glass is heated to an initial quenching temperature T ₀ . Further, the glass having a temperature T ₀ is subjected to short-term pulse cooling by air-blasting for a short period of time - not more than 3 seconds. After that, the glass is kept under conditions of natural convection of air masses for the time necessary for cooling to room temperature. As a result, the diagram of quenching stresses in the glass takes on the form shown in the drawing. The value of internal tensile stresses σ _p does not exceed 15% of the value of compressive stresses σ _sr . Such a low value of tensile stresses σ _p distributed almost uniformly over the thickness of the stretched layer of glass and balanced by compressive stresses makes it possible to mechanically process glass without self-destruction. The value of compressive surface stresses σ _sr , providing high strength to the glass, is 60-90% of the value of compressive surface stresses in glass obtained in a known manner.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что процесс принудительного обдува проводится в один этап и независимо от температуры охлаждаемого стекла продолжается не более 3 секунд. Кроме того, способ не требует изменения коэффициента теплоотдачи на этапе принудительного обдува. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна". Импульсные способы закалки стекла, а также применение таковых способов вместо отжига стекла неизвестны. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "изобретательский уровень". A comparative analysis of the claimed invention with the prototype shows that the claimed method differs from the known one in that the process of forced blowing is carried out in one stage and regardless of the temperature of the cooled glass lasts no more than 3 seconds. In addition, the method does not require changes in the heat transfer coefficient at the stage of forced airflow. Thus, the claimed method meets the criterion of "novelty." Pulse methods of tempering glass, as well as the use of such methods instead of annealing glass, are unknown. Thus, the claimed method meets the criterion of "inventive step".

Пример. Предлагаемым способом закаляют листовое стекло толщиной 4 мм. Нагретое в закалочной печи (или отформованное, к примеру, в ванне с расплавом металла) стекло, имеющее температуру Т₀ = 660^oC, охлаждают путем принудительного обдува воздухом в закалочных решетках в течение одной секунды. При этом коэффициент теплоотдачи h = 600 Вт/(м² К). Далее стекло выдерживают на воздухе при комнатной температуре в течение 10 минут. Коэффициент теплоотдачи при этом h = 12- 30 Вт/(м²К).Example. The proposed method tempers sheet glass with a thickness of 4 mm. Heated in a quenching furnace (or molded, for example, in a bath with a molten metal) glass having a temperature T ₀ = 660 ^o C, cooled by forced blowing air in the quenching lattice for one second. Moreover, the heat transfer coefficient h = 600 W / (m ² K). Next, the glass is kept in air at room temperature for 10 minutes. The heat transfer coefficient in this case is h = 12-30 W / (m ² K).

На чертеже изображена эпюра закалочных напряжений в стекле. The drawing shows a diagram of quenching stresses in the glass.

Источники информации. Sources of information.

1. Мазурин О.В., Белоусов Ю.Л. Отжиг и закала стекла. Учебное пособие. - М.: Изд. МИСИ и БТИСМ, 1984, 114 с. 1. Mazurin OV, Belousov Yu.L. Annealing and tempering glass. Tutorial. - M.: Publishing. MISI and BTISM, 1984, 114 pp.

2. Ванин В.И. Отжиг и закалка листового стекла. М.: Стройиздат, 1965. - 116 с. 2. Vanin V.I. Annealing and tempering of sheet glass. M .: Stroyizdat, 1965 .-- 116 p.

3. Стекло. Справочник. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М.: Стройиздат, 1973. - 487 с. 3. Glass. Directory. Ed. N.M. Pavlushkina. - M.: Stroyizdat, 1973.- 487 p.

4. Патент Японии N 2268/1972 г. 4. Japan Patent N 2268/1972

Claims

A method of tempering glass, including heating the glass to an initial tempering temperature T ₀ , forced cooling and subsequent natural cooling to room temperature, characterized in that the forced cooling is carried out by pulsed air-blasting for a short period of time, not more than 3 s, and natural cooling is carried out by holding glass at room air temperature under conditions of natural convection of air masses.