L'explosion automatique du verre trempé sans force mécanique externe directe est appelée auto-explosion du verre trempé. Selon l'expérience de l'industrie, le taux d'auto-explosion du verre trempé ordinaire est d'environ 1 à 3 ‰. L'auto-explosion est l'une des caractéristiques inhérentes du verre trempé.
Il existe de nombreuses raisons d’auto-explosion due à l’expansion, qui peuvent être brièvement résumées comme suit :
①L'impact des défauts de qualité du verre
A. Il y a des cailloux, des impuretés et des bulles dans le verre : Les impuretés dans le verre sont les points faibles du verre trempé et sont également les endroits où les contraintes se concentrent. Surtout si la pierre se trouve dans la zone de contrainte de traction du verre trempé, elle constitue un facteur important conduisant à une explosion.
Les pierres se trouvent dans le verre et ont un coefficient de dilatation différent de celui du corps vitreux. La concentration de contraintes dans la zone de fissure autour de la pierre augmente de façon exponentielle après la trempe du verre. Lorsque le coefficient de dilatation de la pierre est inférieur à celui du verre, la contrainte tangentielle autour de la pierre est en tension. La propagation des fissures qui accompagne les pierres peut facilement se produire.
B. Le verre contient des cristaux de sulfure de nickel
Les inclusions de sulfure de nickel existent généralement sous la forme de petites sphères cristallisées d'un diamètre de 0,1-2 mm. L'apparence est métallique et ces inclusions sont NI3S2, NI7S6 et NI-XS, où X=0-0.07. Seule la phase NI1-XS est la principale raison de l'explosion spontanée du verre trempé.
Le NIS théorique est connu pour être de 379. Il existe un processus de transition de phase en C, du système cristallin hexagonal a-NIS à l'état haute température au système cristallin trigonal B-NI à l'état basse température, accompagné d'un expansion des volumes de 2,38%. Cette structure est conservée à température ambiante. Si le verre est chauffé ultérieurement, la transition de l'état AB peut se produire rapidement. Si ces débris se trouvent à l’intérieur du verre trempé soumis à des contraintes de traction, l’expansion du volume provoquera une explosion spontanée. Si l’a-NIS existe à température ambiante, il se transformera lentement en état B sur plusieurs années ou mois. La lente augmentation de volume au cours de cette transition de phase ne provoque pas nécessairement une rupture interne.
C. La surface du verre présente des rayures, des fissures, des fissures profondes et d'autres défauts dus à un traitement ou à un fonctionnement inapproprié, ce qui peut facilement provoquer une concentration de contraintes ou faire exploser le verre trempé.
② Répartition inégale des contraintes et décalage dans le verre trempé
Lorsque le verre est chauffé ou refroidi, le gradient de température généré le long de l’épaisseur du verre est inégal et asymétrique. Cela donne aux produits trempés une tendance à s'auto-exploser, et certains produisent une « explosion de vent » lorsqu'ils sont refroidis. Si la zone de contrainte de traction est décalée sur un certain côté du produit ou sur la surface, le verre trempé explosera automatiquement.
③Influence du degré de trempe.
Des expériences ont montré que lorsque le degré de trempe augmente jusqu'au niveau 1/cm, le nombre d'autodestruction atteint 20-25 %. On peut voir que plus la contrainte est élevée, plus le degré de trempe est élevé et plus le degré d'auto-explosion est important.
Solution d'auto-explosion en verre trempé
1. Réduisez la valeur de contrainte du verre trempé
La répartition des contraintes dans le verre trempé est telle que les deux surfaces du verre trempé sont soumises à une contrainte de compression, la couche centrale est soumise à une contrainte de traction et la répartition des contraintes sur l'épaisseur du verre est similaire à une parabole. Le centre de l’épaisseur du verre est le sommet de la parabole, là où la contrainte de traction est maximale ; les deux faces proches des deux surfaces du verre sont soumises à des contraintes de compression ; la surface sans contrainte est située à environ 1/3 de l'épaisseur. En analysant le processus physique de trempe et de refroidissement rapide, on peut voir que la tension superficielle du verre trempé et la contrainte de traction interne maximale ont une relation proportionnelle numérique approximative, c'est-à-dire que la contrainte de traction est de 1/2 à 1/3 de la contrainte de compression. Les fabricants nationaux utilisent généralement la tension superficielle du verre trempé car la tension est réglée à environ 100 MPa, mais la situation réelle peut être plus élevée. La contrainte de traction du verre trempé lui-même est d'environ 32 MPa ~ 46 MPa et la résistance à la traction du verre est de 59 MPa ~ 62 MPa. Tant que la tension générée par l'expansion du sulfure de nickel est de 30 MPa, elle suffit à provoquer une auto-explosion. Si la contrainte de surface est réduite, la contrainte de traction inhérente au verre trempé[1] sera réduite en conséquence, contribuant ainsi à réduire le risque d'auto-explosion.
La norme américaine ASTMC1048 stipule que la plage de contraintes superficielles du verre trempé est supérieure à 69MPa ; le verre semi-trempé (renforcé thermiquement) est de 24MPa ~ 52MPa. La norme BG17841 sur le verre pour murs-rideaux stipule que la plage de contrainte du verre semi-trempé est de 24<δ≤69mpa. my="" country's="" march="" 1="" this="" year="" the="" implemented="" new="" national="" standard="" gb15763.2-2005="" "safety="" glass="" for="" construction="" part="" 2:="" tempered="" glass"="" requires="" that="" its="" surface="" stress="" should="" not="" be="" less="" than="" 90mpa.="" this="" is="" 5mpa="" lower="" than="" the="" 95mpa="" specified="" in="" the="" old="" standard,="" which="" is="" beneficial="" to="" reducing="">
2. Uniformiser la contrainte du verre
La contrainte inégale du verre trempé augmentera considérablement le taux d’auto-explosion, qui a atteint un niveau incontournable. L'auto-explosion provoquée par un stress inégal est parfois très concentrée. En particulier, le taux d’auto-explosion d’un lot spécifique de verre trempé courbé peut atteindre un degré de gravité choquant, et une auto-explosion peut se produire de manière continue. Les principales raisons sont les contraintes inégales locales et la déviation de la couche de tension dans le sens de l'épaisseur. La qualité de la feuille de verre originale elle-même a également un certain impact. Une contrainte inégale réduira considérablement la résistance du verre, ce qui équivaut à augmenter la contrainte de traction interne dans une certaine mesure, augmentant ainsi le taux d'auto-explosion. Si la contrainte du verre trempé peut être répartie uniformément, le taux d’auto-explosion peut être efficacement réduit.
3. Traitement par trempage à chaud (HST)
Explication du trempage thermique. Le traitement par trempage à chaud est également appelé traitement d'homogénéisation, communément appelé « détonation ». Le traitement par trempage thermique consiste à chauffer le verre trempé à 290 degrés ± 10 degrés et à le maintenir au chaud pendant un certain temps, ce qui incite le sulfure de nickel à terminer rapidement la transformation de la phase cristalline dans le verre trempé, provoquant ainsi le verre trempé qui est susceptibles d'exploser après utilisation pour être artificiellement brisés au préalable en usine. Four de trempage thermique, réduisant ainsi l'auto-explosion du verre trempé utilisé après l'installation. Cette méthode utilise généralement de l’air chaud comme moyen de chauffage. À l'étranger, on l'appelle "HeatSoakTest", ou HST en abrégé, ce qui se traduit littéralement par traitement par transfert thermique.
Difficultés de trempage par la chaleur. En principe, le traitement par transfert thermique n’est ni compliqué ni difficile. Mais en réalité, il est très difficile d’atteindre cet indicateur de processus. La recherche montre qu'il existe de nombreuses formules chimiques spécifiques du sulfure de nickel dans le verre, telles que Ni7S6, NiS, NiS1.01, etc. Non seulement les proportions des différents composants varient, mais ils peuvent également être dopés avec d'autres éléments. La vitesse de son changement de phase dépend fortement de la température. La recherche montre que le taux de changement de phase à 280 degrés est 100 fois supérieur à celui à 250 degrés. Il est donc nécessaire de s'assurer que chaque morceau de verre dans le four subit le même régime de température. Sinon, d'une part, le verre à basse température ne peut pas être complètement changé de phase en raison d'un temps de conservation de la chaleur insuffisant, ce qui affaiblit l'effet du trempage thermique. D’un autre côté, lorsque la température du verre est trop élevée, elle peut même provoquer une transformation de phase inverse du sulfure de nickel, entraînant ainsi de plus grands dangers cachés. Les deux situations peuvent rendre le trempage thermique inefficace, voire contre-productif. L'uniformité de la température lorsque le four de trempage chaud fonctionne est très importante. Il y a trois ans, la différence de température dans le four lors de l'isolation par trempage à chaud dans la plupart des fours à trempage à chaud domestiques atteignait même 60 degrés. Il n'est pas rare que les fours importés présentent des différences de température d'environ 30 degrés. Par conséquent, même si certains verres trempés ont été immergés à chaud, le taux d’auto-explosion reste élevé.
Les nouvelles normes seront plus efficaces. En fait, le processus et l'équipement de trempage à chaud ont été continuellement améliorés. La norme allemande DIN18516 précisait un temps de maintien de 8 heures dans l'édition 1990, tandis que la norme prEN14179-1:2001(E) réduisait le temps de maintien à 2 heures. L'effet du processus de trempage à chaud selon la nouvelle norme est très significatif et il existe des indicateurs techniques statistiques clairs : après trempage à chaud, il peut être réduit à un cas d'auto-explosion pour 400 tonnes de verre. D'autre part, les fours à chaud améliorent constamment leur conception et leur structure, et l'uniformité du chauffage a également été considérablement améliorée, ce qui peut essentiellement répondre aux exigences du processus de trempage à chaud. Par exemple, le taux d'auto-explosion du verre traité par immersion thermique du groupe CSG a atteint les indicateurs techniques des nouvelles normes européennes, et il a donné des résultats extrêmement satisfaisants dans le cadre du projet du nouvel aéroport de Guangzhou de 120 000- mètres carrés. .
Bien que le traitement thermique ne puisse garantir qu'une auto-explosion ne se produira jamais, il réduit l'apparition d'une auto-explosion et résout véritablement le problème d'auto-explosion qui affecte toutes les parties prenantes du projet. Le thermotrempage est donc la méthode la plus efficace unanimement reconnue dans le monde pour résoudre complètement le problème de l’auto-explosion.
