UA10072U - Спосіб одержання гнутих загартованих безпечних виробів зі скла - Google Patents

Abstract

Спосіб отримання гнутих загартованих безпечних виробів, при якому вихідну склозаготівку вигинають у контурній формі в окремих секціях печі двома засобами провисання - вільним з підігрівом верхнім й нижнім ІЧ-випромінюванням при , й пресуванням при з нижнім ІЧ-випромінюванням. Вигнутий виріб різко охолоджують через обдування повітрям під тиском кПа у гартувальному пристрої з одночасним підняттям у контурній формі на відстань до сопел обдування нижньої й верхньої ґраток не більше як 30,00 мм, де - температура вільного провисання з підігрівом, - температура склування, яка відповідає переходу його з пластичного стану в крихкий, - температура провисання засобом пресування, .

Description

Опис винаходу

Корисна модель відноситься до технології отримання гнутих безпечних виробів з листового скла систем: 5іО» 2 - АІ2О3- Сас - МагО (кальційалюмосилікатне), 5іО» - В2О»з - АІ2Оз - Сас - МагО (бороалюмосилікатне), ЗіО» - 270» - В2О3 - АІ»О»з - СаО - Мао -МагО (цирконбороалюмосилікатне) різноманітної товщини, 6-2,0-10,Омм.

Дані скляні вироби класу "безпечні" можуть бути використані в будівництві з метою надання сучасного дизайну архітектурним спорудам житлового, адміністративного, культурного та спортивного призначення, для скління усіх видів транспорту (автомобільного, залізничного, повітряного, водного), у ліхтарях зовнішнього та внутрішнього освітлення, при виготовленні точного вимірювального обладнання, оформленні вітрин крамниць, виставкових салонів, тощо.

Відома установка |1| для вигинання та гартування листового скла, котра містить камерну електропіч опору з нагрівальними елементами у вигляді окремих секцій, змонтованих на ізоляційних панелях та охолоджуючий пристрій, який складається з верхньої й нижньої граток обдування секційного типу. Основний недолік установки

ПІ, незважаючи на теплотехнічне вдосконалення електропечі, полягає у використанні тільки одного способу - вільного провисання для вигинання скла заданої геометрії у нагрівальній печі.

Даний спосіб значно обмежує асортимент виробів на установці (1), бо практично улоеможливлює отримати задану точну (прецизійну) геометрію виробу з діаметром вигинання а«1,Ом.

Конструктивно в установці (1) відсутня секція попереднього нагріву, що також негативно впливає на остаточну точність геометрії виробу з малим діаметром вигинання. До недоліків установки |1| треба віднести гартування гнутого скла через обдування холодним повітрям безпосередньо у суцільній формі. Це суттєво ускладнює можливість досягти однакову ступінь гартування по всьому об'єму виробу, а значить і експлуатаційні характеристики рівня "безпечне".

Найбільш близьким до заявляемого рішення по технічній суті та досягаємому результату є спосіб згинання та 29 гартування скляних листів разом з установкою для його здійснення |2). Головна перевага способу |21- в шщ процесі виготовлення виробів передбачена технологічна стадія попереднього нагріву заготівки скла в спеціальних секціях установки. Так забезпечується доволі рівномірний нагрів по всьому об'єму вихідної заготівки скла, що покращує симетрію її вільного провисання. Використання контурного варіанту форми - позитивне технічне рішення способу |21, котре дозволяє значно підвищити ступінь гартування виробу. сч

Однак способу |2)| притаманні й недоліки, основний з яких полягає у використанні тільки засобу вільного - провисання для надання потрібної геометрії заготівці скла. Це доволі обмежує технологічні можливості способу (2) по досягненню точної геометрії виробу з діаметром кривизни 4«1,0м. Обдування повітрям гнутого виробу о безпосередньо у формі, хоч й контурній, призводить до нерівномірності ступеня гартування по всьому її об'єму. ав!

До недоліків способу |2| треба віднести й ускладнену конструкцію запропонованої для його здійснення

Зо установки, в котрій, згідно технологічному процесу, форма зі склозаготівкою через відповідні секції довго -- рухається у прямому та зворотному напрямках. Спочатку склозаготівка проходить через першу секцію попереднього підігріву, потім потрапляє в другу через підйом вверх, а далі рухається у зворотному напрямку до секції провисання. Піч вигинання повинна мати довжину в 1,5 рази більшу, аніж дві секції попереднього « нагріву. Запропонована система полів опору печі вигинання занадто складна. З 10 Такі конструктивні особливості установки по способу |2| суттєво ускладнюють ведення технологічного с процесу та утворюють певні труднощі її обслуговування. "з В основу корисної моделі покладена задача розробки способу отримання скляних гнутих загартованих безпечних виробів з різним діаметром вигинання (кривизни), включно а«1,0м, котрі одночасно поєднували б задану точність (прецизійність) та підвищені експлуатаційні характеристики (ступінь гартування, -з 15 термостійкість, механічна міцність) рівня "безпечне".

Поставлена задача вирішується тим, що вихідна склозаготівка спочатку нагрівається й вільно провисає у («в контурній формі при Т4-Т.(50-90)2С в першій секції печі з верхнім і нижнім ІЧ-випромінюванням, а потім у о другій з нижнім ІЧ-випромінюванням їй надається остаточна прецизійна геометрія через пресування формуючим елементом (пуансоном) при Т2-Т(100-160)2С, далі вигнутий виріб у пристрої гартування різко охолоджують -| 20 між верхньою та нижньою гратками шляхом обдування повітрям під тиском 8,0-14,0кПа з одночасним підняттям

КЗ у контурній формі до сопел обох граток на відстань не більш, як ЗОмм. (Т. - температура вільного провисання з підігрівом, ес, Та - температура скловання, яка відповідає переходу його з пластичного стану в крихке, еС, То - температура провисання засобом пресування, 2). 5Б Заявляємий спосіб отримання гнутих загартованих безпечних виробів зі скла відрізняється від відомого способу |2| використанням: додаткового засобу провисання - пресування; ІЧ-випромінювання для попереднього с нагріву вихідної склозаготівки й подальшого провисання обома засобами в двох секціях печі; підняття скловиробу у контурній формі до сопел обдування нижньої та верхньої граток на визначену відстань під час різкого охолодження повітрям у гартувальному пристрої; технологічними параметрами на кожній стадії бо Виготовлення скловиробу.

Це, природно, зумовило нове технічне рішення конструкції установки для здійснення заявляємого способу.

Вона складається з нагріваємої засобом ІЧ-випромінювання двосекційної печі провисання з різним, у відповідності з технологічним процесом, функціональним призначенням кожної (перша - попередній нагрів склозаготівки й вільне провисання; друга - остаточне надання заданої прецизійної геометрії виробу через 65 пресування), що відрізняє її конструктивно від печі вигинання по відомому способу |21.

Пристрій гартування, невід'ємна складова частина заявляємої установки, різниться від відомого (21 наявністю графітових стержнів на нижній гратці для підняття виробу у контурній формі до сопел обдування верхньої та нижньої граток на визначену відстань.

Розроблений спосіб дозволяє отримати гнутий виріб з точною (прецизійною) геометрією та ступенем гартування тотожнім вимогам класу "безпечне" скло (кількість зламків на площі 50 50 мм після руйнування складає п»бОшт., ЕС 598-2-3 п.3.6.5), що забезпечує підвищення його експлуатаційних характеристик до рівня європейських стандартів (ЕМ 50102, В5 3193).

Технічний результат від корисної моделі полягає в тому, що по розробленому способу вихідна склозаготівка, відповідно технологічному процесу, попередньо підігрівається при температурі на 50-902С вище за температуру 70 скловання (ТТ), Т1- Гу нБОно0)2С та набуває, завдяки використанню нижнього й верхнього ІЧ-випромінювання, найбільш рівномірного теплового поля по всьому об'єму інтенсивності, достатньої для переходу від твердого до пластичного стану, котрий обумовлює симетрію вільного провисання у контурній формі - головного чинника для надання остаточної прецизійної геометрії виробу через пресування у другій секції печі провисання, де внаслідок застосування тільки нижнього ІЧ-випромінювання, при Т 2-ТУн(100-160)2С, відбувається об'ємне рівномірне зростання інтенсивності температурного поля самовигинаючоїся склозаготівки з набуттям пластичного стану, котрий забезпечує не тільки потрібну якість завершальної стадії гнуття засобом пресування, а й, в подальшому, задану ступінь гартування виробу шляхом обдування повітрям під тиском 8,0-14,0кПа з одночасним усуненням її контакту з поверхнями контурної форми та наближенням до сопел нижньої та верхньої граток на відстань не більш, як ЗОмм, внаслідок підняття, чим досягається необхідна швидкість охолодження, тобто належна ступінь гартування виробу. Така послідовність технологічного процесу з обов'язковим дотриманням вказаних параметрів та технічних рішень забезпечує цілеспрямоване причинно-наслідкове проходження фізичних явищ, які зумовлюють отримання по заявляємому способу гнутих загартованих безпечних виробів з різноманітним діаметром вигинання (кривизни), включно а«1,0м.

Установка для здійснення заявляємого способу (фіг.1) складається з горизонтальної печі провисання, котра 29 має дві секції: перша 1 - попереднього підігріву й вільного провисання з верхніми - 2 та нижніми - З -в нагрівачами ІЧ-випромінювання; друга 4 - надання остаточної геометрії виробу через пресування формуючим елементом (пуансоном) - 12 з нижніми нагрівачами ІЧ-випромінювання - 5; направляючих у вигляді рейок - 10, які проходять крізь піч провисання та гартувальний пристрій; по рейкам рухається каретка - 17 з розташованою на ній контурною формою - 14; гартувального пристрою, що містить верхню - б й нижню - 7 гратки з соплами с обдування - 8, нижня гратка має графітові стержні - 9 для підняття скловиробу у контурній формі під час ча обдування повітрям (різкого охолодження).

Склозаготівку - 15, товщиною, 5-2,0-10,0мм, кладуть на контурну форму - 14 і на каретці - 17 по о направляючим рейкам - 10 подають через завантажувальний отвір - 11 в першу секцію печі - 1. За процесом о підігріву й вільного провисання склозаготівки спостерігають через оглядове вікно - 13. 3о В міру рівномірного по всьому об'єму підігріву нижніми - З і верхніми - 2 нагрівачами ІЧ-випромінювання -- склозаготівка стає пластичною і під власною вагою вільно симетрично провисає на бокові поверхні контурної форми - 14, далі самовигинаючуюся склозаготівку 15" переміщують до другої секції печі - 4, яка підігрівається нижніми - 5 нагрівачами ІЧ-випромінювання для надання засобом пресування формуючим елементом « (пуансоном) - 12 остаточної прецизійної геометрії. Потім виріб 15" через отвір 16 печі провисання швидко подають у гартувальний пристрій установки, де різко охолоджують шляхом обдування повітрям з одночасним в с підняттям у формі за допомогою графітових стержнів - 9 на нижній гратці - 7, що одночасно усуває контакт "з скловиробу - 15" з контурною формою - 14 та забезпечує належну відстань наближення до сопел обдування - 8 " нижньою - 7 та верхньою - 6 граток (фіг. 2).

Експериментальне опрацювання оптимальних технологічних параметрів виготовлення гнутих загартованих безпечних скловиробів по заявляємому способу проводили на склозаготівках розміром 500 х45Омм, - виготовлених зі скла товщиною 5-10,0; 5,0 та 2,0мм системи ЗіО» - А»О»з - СаО - Ма»О (кальційалюмосилікатне, («в температура скловання Т.-5902С) з діаметром вигинання (кривизни) а-1300, 900, З0Омм, відповідно. о Для кожного діаметру гнуття використовували окремо контурну форму, пуансон та гартувальні гратки.

Практично змінювались наступні основні технологічні параметри: температура в першій (Ті) та другій (Т2) -і 50 секціях печі провисання; тиск повітря (Р) для різкого охолодження виробу засобом обдування; відстань "з наближення (І) виробу до сопел обдування нижньої та верхньої граток під час гартування.

За критерій оцінки якості виробу, згідно з діючими європейськими вимогами, обрані: кількість зламків на площі 50х50мм після руйнування, яка повинна складати п »бОшт., ПЕС 598-2-3 п.3.6.5); механічна міцність 5 »5,0Дж (ЕМ 50102); термостійкість Лі»2502С (В5 3193). Точність (прецизійність) геометрії виробу визначалась за такими параметрами: відхилення від профілю повздовжнього січення поверхні, допускаєме а «1,бмм; с непаралельність повздовжніх кромок виробу, допускаема р«1мм.

По отриманим результатам, наведеним в таблиці, встановлено залежність вказаних експлуатаційних характеристик скловиробів від технологічних параметрів. во Аналіз цих експериментальних даних показав, що від температурного режиму в кожній секції печі провисання залежить не тільки прецизійність геометрії вигинання виробу, а й ступінь його гартування, котра обумовлює основні експлуатаційні властивості: механічну міцність та термостійкість.

Оптимальна температура вигинання склозаготівок, використовуемих товщин (5-10,0; 5,0 та 2,Омм): перша секція печі - попереднього підігріву й вільного провисання, Т 47 Г(50-90)0-5904450-90)-640-6802С; друга - 65 провисання засобом пресування, Т 2- Гу н(100-160)22-5904(100-160)-690-7502С. При дотриманні цих теплових умов у секціях печі провисання потрібна якість виробу забезпечуєтеся в подальшому наступними технологічними параметрами гартування: тиск охолоджуючого повітря Р-8,0-14,0кПа; відстань виробу до сопел обдування нижньої та верхньої граток не більш, як ЗОмм.

Визначені оптимальні технологічні параметри підтверджуються прикладами (2-4, 13-15, 24-26). Отримані вироби мають задану ступінь гартування (п »бОшт.), що забезпечує належні: механічну міцність (525,0Дж); термостійкість (ді»2502С), при заданій точності (прецизійності) геометрії вигинання - відхилення від профілю повздовжнього січення поверхні, а«1,6мм; непаралельність повздовжніх кромок виробу, Б«1,0мм.

У разі зменшення температури у першій секції печі провисання, Т 4- Ту н(«к502С)-590-40-6302С (приклади 1, 12, 23), не забезпечуються потрібна інтенсивність і рівномірність прогрівання склозаготівки, що призводить до 70 асиметричного вільного провисання, внаслідок чого геометрія готового виробу має вади по точності (прецизійності) більші, аніж допускаємі (а»1,б6мм, 021,О0мм). Однак треба зазначити, ступінь гартування виробу достатня (п »хбОшт.) для зумовлення позитивної величини механічної міцності (3 »5,0Дж) та термостійкості (д»2502С). Перетинання температури у бік підвищення Т 4-Тун(»90202)-590-100-6902С (приклади 5, 16, 27) призводить до перегрівання склозаготівки і, як наслідок, спричиняє деформування геометрії виробу при вільному провисанні. Подібне явище спостерігається й при зростанні температури у другій секції печі провисання,

Т2-Тун(»16022)-590-170-7609С (приклади 6, 18, 29). Зниження температури у другій секції печі за межу

Та- Тун(к10095)-590-90-6802С (приклади 7, 17, 28) послаблює інтенсивність об'ємного рівномірного нагрівання самовигинаючоїся склозаготівки на стадії провисання засобом пресування. Тому готовому виробу притаманні надмірні відхилення по прецизійності (точності) геометрії (а21,б6мм, 021,0мм) та низька ступінь гартування (п«в0,Ошт). Останнє зумовлює недостатні механічну міцність (525,0Дж) й термостійкість (лі«к2502С).

Гартування відформованого виробу також вимагає дотримання визначених технологічних параметрів.

Надмірний тиск повітря Р 214,0кПа (Р-15,0кПа, приклади 8, 19, 30) призводить до пошкодження поверхонь виробу, або до часткового чи повного його руйнування залежно від товщини в процесі різкого охолодження повітрям при ударі об сопла обдування верхньої гратки, внаслідок відривання зі стержнів нижньої гратки під 29 час підйому. -о

Обдування виробу повітрям під тиском Р «8,0кПа (Р-7,О0кПа, приклади 9, 20, 31) не утворює потрібної швидкості його охолодження, що погіршує ступінь гартування (п «бОшт.), зумовлюючи менші, аніж задано, механічну міцність (з«55,0Дж) та термостійкість (ді«2502С). Належної точності геометрії виробу (а«1,бмм,

Ь«1,О0мм) ще замало для досягнення потрібної якості виробу. сч

Відстань виробу до сопел обдування верхньої й нижньої граток також має принципове значення для - досягнення потрібного ступеня гартування. Збільшення цього параметру І. »ЗОмм послаблює ступінь гартування до рівня (п«бОшт.), котрий не забезпечує належні механічну міцність (3«5,0Дж) та термостійкість (лі«к25022). З о цієї причини не варто було вносити результати експерименту до підсумкової таблиці даних. (ав)

Спроби одночасного підвищення тиску Р-15кПа та відстані І -40мм (приклади 10, 21, 32) не вирішують питання отримання якісного виробу, бо в процесі гартування відбувається пошкодження поверхонь виробу й -- навіть часткове його руйнування з причини, подібної до прикладів (8, 19, 30).

Явище, аналогічне попереднім прикладам, спостерігається і при надмірному зменшенні відстані Г «5мм (приклади 11, 22, 33). У цих випадках потрібна ступінь гартування досягається (п »бОшт.), але одночасно « дю відбувається пошкодження поверхні виробу та навіть часткове його руйнування. Запобігання таких негативних -о наслідків можливо тільки при дуже точній фіксації виробу між соплами обдування нижньої та верхньої граток з с коригуванням тиску під час різкого охолодження. Однак економічні розрахунки по реалізації даного технічного :з» рішення показують занадто малу ефективність.

Таким чином, експериментально опрацьовані технологічні параметри дозволяють по заявляемому способу отримувати гнуті загартовані безпечні вироби зі скла товщиною 5-2,0-10,Омм різноманітного діаметру вигинання - 35 (кривизни), включно ас1,Ом, що є беззаперечним підтвердженням дієздатності корисної моделі.

Джерела інформації: о 1. Патент КО Мо2064457С1, Кл. СОЗВ23/027, 27.11.96. о 2. Патент КО Мо2122528С1, Кл. СОЗВ23/025, 27.11.98.

Claims (1)

1. Формула винаходу Ко) Спосіб отримання гнутих загартованих безпечних виробів шляхом послідовного виконання технологічних операцій попереднього нагріву заготівки скла в спеціальних секціях з подальшим її згинанням та гартуванням, який відрізняється тим, що вихідну склозаготівку вигинають у контурній формі в окремих секціях печі двома с засобами провисання - вільним з підігрівом верхнім й нижнім ІЧ-випромінюванням при ІЙ -Т з(БО0- пес Й пресуванням при т, -Та ка0051 вес з нижнім ІЧ-випромінюванням; вигнутий виріб різко охолоджують Через бо обдування повітрям під тиском Р-80-140 кПа у гартувальному пристрої з одночасним підняттям у контурній формі на відстань до сопел обдування нижньої й верхньої граток не більше як 30,00 мм, де ті - температура вільного провисання з підігрівом, "бла температура склування, яка відповідає переходу його з пластичного стану в крихкий, «С,Т» - температура провисання засобом пресування, "с. б5