汽車鋼化玻璃生產過程中產品質量控制淺析

陸騰

（眾泰汽車工程研究院，浙江 杭州 310018）

汽車鋼化玻璃生產過程中產品質量控制淺析

陸騰

（眾泰汽車工程研究院，浙江 杭州 310018）

鋼化玻璃在滿足國內外龐大的汽車市場需求的同時，也因為產品質量的參差不齊導致制造成本增加，給企業帶來沉重的負擔，只有從提高自身的產品質量入手，制訂科學規范的工藝管理制度，才能在激烈的市場競爭中脫穎而出，滿足不斷發展的市場需求。本文對鋼化玻璃在生產過程中的常見問題進行闡述及分析，從而制定合理的解決措施。

鋼化玻璃；缺陷；解決措施；輥道

汽車鋼化玻璃作為汽車安全玻璃的一個類別，主要應用于除汽車風窗玻璃以外的其他汽車玻璃區域，如車門玻璃、車門角窗玻璃、背門玻璃等。鋼化玻璃在滿足龐大的汽車市場需求的同時，也因為產品質量的參差不齊導致制造成本增加，給企業帶來沉重的負擔，只有從提高自身的產品質量入手，制訂科學規范的工藝管理制度，才能在激烈的市場競爭中脫穎而出，滿足不斷發展的市場需求。

1 鋼化玻璃質量問題及解決措施

汽車鋼化玻璃的生產過程中存在玻璃質量問題，以下內容主要就在生產過程中常見的一些產品質量缺陷進行分析，如鋼化玻璃炸裂、彎曲度變形、麻點、凹坑、劃傷、磨損等，并制定合理的解決措施。

1.1 鋼化玻璃炸裂

鋼化玻璃炸裂的原因如下。

（1）玻璃原片質量缺陷的影響。玻璃原片的破壞程度與材料中存在的裂紋尺寸成反比。裂紋中心區域及周邊區域的受力極限遠小于其他區域，當它受到外力作用超過玻璃的負荷極限時，裂紋會快速擴展造成鋼化玻璃的炸裂。玻璃表面或者內部存在的各種缺陷，如雜質、劃傷、結石等，是裂紋產生的源頭。玻璃內雜質的周邊區域，往往是玻璃的薄弱處，也是應力集中區域，在鋼化后應力集中效應將成倍的增長，這種薄弱處將成為玻璃自行破碎的中心。玻璃表面劃傷會形成玻璃的網狀開裂，在加熱的邊緣邊會引起環向裂縫的出現。玻璃中的結石對玻璃的強度有不同程度的影響。結石周圍一般都有微細裂紋存在，而且結石存在的位置非常重要。結石在玻璃表面或接近玻璃表面區玻璃不炸裂，結石在玻璃的中間區玻璃大部分炸裂，因中間區是張應力區，在外力作用下，極易導致鋼化玻璃炸裂。結石的大小不同，不是主要的，分布在壓應力區即使尺寸是 1.1mm 大的結石也不會炸裂。但是分布在張應力區的結石，即使尺寸小于 0.1mm，玻璃也存在炸裂風險。（2）玻璃加熱、冷卻不均勻的影響。由于加熱與冷卻不均勻，同時造成鋼化玻璃應力分布不均勻或應力偏移，其結果導致鋼化玻璃炸裂。如爐溫低于 580℃時，玻璃在鋼化時（激冷時）會崩裂。因加熱溫度過低，玻璃未加熱到可塑狀態，這種情況一般是在鋼化（激冷）的前10～30s內破裂，而且碎塊較大。若爐溫較高，加熱時間短，玻璃未加熱透，表面接近軟化點，開始變形，但內部仍然處于脆性狀態，這種情況多發生在冷卻后期，碎片形狀較小。（3）鋼化程度的影響。鋼化程度即是鋼化應力級數。它同鋼化玻璃的機械強度呈線性關系。若盲目提高鋼化程度會產生大量的破裂現象。實踐證明，風壓大時玻璃炸裂情況增多。鋼化玻璃炸裂如圖1所示。

圖1 鋼化玻璃炸裂缺陷

減少或防止炸裂的措施:①提高玻璃原片的質量，使用優質浮法玻璃，特別應注意玻璃中結石的位置，若處于張應力區則不能使用；②嚴格玻璃鋼化工藝制度，定制合理有效的工藝參數；③嚴格技術操作規程，提高技術水平；④保證設備完好率，建立巡回檢查制度；

1.2 鋼化玻璃彎曲度變形

鋼化玻璃彎曲度是控制玻璃型面精度的重要手段。彎曲度變形主要區分為兩種情況：鋼化玻璃板的起始端和末端上翹，玻璃呈凹形；鋼化玻璃的起始端和末端下沉，玻璃呈凸形，如圖2所示。

圖2 鋼化玻璃凸形彎曲

玻璃彎曲呈凹形的原因：玻璃下表面溫度過低，下部冷卻風壓過高。

玻璃彎曲呈凹形的原因：玻璃下表面溫度過高，下部冷卻風壓過低。

玻璃彎曲呈凹形的解決措施：如下部風壓與上部風壓在同等條件下，可通過調節加熱功率來提高加熱爐底部溫度。如加熱爐底部溫度與頂部溫度的設置在一個合適的比例，可通過增大上部風壓和減小下部風壓來平衡玻璃的冷卻速度。

玻璃彎曲呈凸形的解決措施與彎曲成凹形的解決措施類似，通過增大下部風壓和減小上部風壓來平衡玻璃的冷卻速度。

1.3 玻璃表面麻點、凹坑

玻璃鋼化后表面存在麻點、凹坑的主要原因：

（1）由于玻璃在未及時清理的加熱爐輥道表面，輥道上殘留的玻璃碎粒與玻璃表面接觸形成麻點和凹坑缺陷，如圖3所示。（2）加熱爐累計使用二氧化硫時間超過 500h后，二氧化硫會在輥道表面形成不均勻分布的硫酸鈉，硫酸鈉與加熱玻璃接觸會使玻璃表面形成麻點和凹坑缺陷，如圖4所示。解決措施：定期對加熱爐輥道表面進行徹底的清洗：選用 800 目細砂紙對輥道進行打磨，然后用炳酮水或軟化水清洗輥道表面。

圖3 輥道上殘留的玻璃碎塊

圖4 輥道上的二氧化硫污點

1.4 玻璃表面劃傷、磨損

玻璃在鋼化后表面劃傷的主要原因是由于玻璃在加熱爐內振蕩時，由于正反轉切換時的加減速度過快，玻璃在輥道上打滑造成的。劃傷缺陷如圖5所示。

圖5 鋼化玻璃劃傷缺陷

輥道上有異物未及時清理或輥道磨損，導致材料受熱膨脹不均勻也是引起玻璃表面劃傷的重要因素。

解決措施：（1）修正輥道運行線速度，減小加減速度。（2）加大二氧化硫的用量。（3）清洗或更換輥道。

玻璃在鋼化后表面磨損的主要原因為：玻璃在鋼化振蕩時破損，碎片均勻且大，碎片中心沒有應力層呈現，主要是由于出爐溫度過低或風壓過大引起的。

解決措施：（1）提高加熱爐爐溫設置，延長加熱時間。（2）降低風壓。

1.5 玻璃表面波紋、霧痕及缺角

玻璃成型后，放在高光區域玻璃表面呈現波浪形的缺陷，即為波紋，如圖6所示。

玻璃在鋼化后表面存在波紋缺陷的主要原因是由于玻璃在傳送過程中，加熱爐輥道與鋼化段輥道不在一條水平線上，存在高度階差，引起玻璃表面產生波紋狀的紋理。

圖6 鋼化玻璃波紋缺陷

解決措施：調整加熱爐與鋼化段的輥道，保持水平一致；傳送速度設置平緩、穩定，從而降低玻璃傳送過程中晃動的頻率，減少波紋缺陷的發生。

玻璃在鋼化后表面存在霧狀印痕、缺角的缺陷的原因是由于對玻璃下表面的加熱過急，在加熱玻璃表面上產生較大的熱膨脹，引起玻璃的柱面形變，如圖7所示。印痕的產生加大了玻璃下表面中心與輥道間的摩擦力，形成霧狀印痕。同時會增大了玻璃邊部同加熱爐輥道間的摩擦，造成玻璃缺角，如圖8所示。

圖7 鋼化玻璃霧痕區域

霧痕解決措施：（1）減小加熱爐內下部加熱功率或加熱時間。（2）增大加熱爐內上部加熱功率或增加加熱爐上部溫度設置。（3）加大二氧化硫的用量。

如果鋼化后的成品玻璃在上下風壓正常的情況下向上彎曲，但又有碰角的現象存在，用以下的方法可以解決缺角問題。

缺角解決措施：（1）提高加熱爐下區的爐溫設定值 5 ～ 10℃，相對應的降低加熱爐上區的爐溫設定值。（2）提高加熱爐下區電能功率設定值5%～10%，相對應的提高加熱爐下區的爐溫設定值 5 ～ 10℃。

1.6 鋼化玻璃碎片大小

鋼化玻璃碎片大小需符合 GB9656-2003 中 5.13條的規定，如圖8所示，玻璃碎塊不滿足法規的要求。

保證玻璃鋼化后碎塊大小的主要因素為玻璃的溫度、加熱時間、加熱爐的溫度設置，冷卻風壓及風柵與玻璃之間的距離。要使玻璃鋼化后碎塊較小，必須使玻璃有較高的溫度或較大的壓力或者較小的風柵高度，或合并以上三項同時進行調節，才能獲得符合法規要求的鋼化碎塊。

圖8 不合理的鋼化玻璃碎塊大小

1.7 鋼化玻璃翹角

玻璃鋼化時翹角的原因分析：鋼化玻璃翹角的主要原因是因鋼化爐加熱溫度冷卻壓力不匹配，或加熱爐輥道與鋼化輥道標高不一致造成的。

玻璃鋼化翹角排除加熱爐輥道與鋼化輥道標高不一致的原因之外，其主要原因還是加熱爐上下區的溫度設置偏差較大及下區溫度較低，玻璃在加熱后出加熱爐口時上表面的溫度高于下表面的溫度，在激冷時上下溫差大，玻璃向較熱的一面彎曲，又因為下部風壓設置較大，在冷卻過程中，玻璃激冷時間短，定型快，上彎玻璃難以平行，從而形成翹角現象。

解決措施：（1）適當提高加熱爐下區的爐溫設定值 7 ～ 10℃，或增加下區電能功率 5%～ 10%。（2）相對降低加熱爐上區的爐溫設定值 5 ～ 10℃，增加下區電能功率 5%～ 10%。（3）適當調整鋼化上下部風壓，使鋼化玻璃在加熱爐到鋼化段的溫度壓力相匹配。

2 結語

本文 簡要闡述了汽車鋼化玻璃在生產過程中的質量控制方法。對鋼化玻璃在生產過程中的常見問題進行闡述及分析、并制定合理的解決措施，說明了汽車玻璃鋼化要以完善玻璃預處理、加熱方式及冷卻方式為基礎，以優化產品質量為目的，深化玻璃的鋼化工藝，使汽車鋼化玻璃的產品質量得到不斷的提高。

[1]GB9656 － 2003,汽車安全玻璃 [S].

TQ171.732

A

1671-0711（2017）03（下）-0030-02