化直为曲!日渐流行的热弯玻璃如何诞生?

玻璃人老廖 2023-06-25
2891 字丨阅读本文需 7 分钟

热弯玻璃是在热弯炉内让平板玻璃二次升温至接近软化温度时,在自身重力作用下变形或采用机械结构压弯变形,按预先制作好的磨具形状成型而制成的。成型后的弯玻璃慢慢冷却,减少残余应力的存在,避免热炸裂。

随着工业水平的进步和人民生活水平的日益提高,热弯玻璃在建筑、家用场合的使用也越来越多。建筑热弯玻璃主要用于建筑内外装饰、采光顶、观光电梯、拱形走廊等,一般复合成夹层玻璃。家用热弯玻璃主要用作玻璃家具、玻璃水族馆、玻璃吸收盆、玻璃柜台、玻璃装饰品等。热弯玻璃在汽车玻璃领域也有很好的应用,各种车辆普遍采用热弯夹层玻璃用作前挡风玻璃,合理的夹层玻璃结构可以使驾驶员在车祸中得到最大的保护。

01

热弯玻璃特点

热弯玻璃,系由平板玻璃加热软化在模具中成型,再经退火制成的曲面玻璃。热弯玻璃一般在电炉中进行加工。

连续热弯炉一般有5―6个室,11―13个工位,大约几十分钟可以出一块成品。

间歇式热弯炉一般只有一个室,升温成型、退火均在一个室内完成,加工周期需数小时以至一、二十小时,适合制作小批量特大型热弯玻璃。

美观性:曲面形状中间无连接驳口,线条优美,达到整体和谐的意境。

特异性:可根据要求做成各种不规则弯曲面。

热弯玻璃是为了满足现代建筑的高品质需求,由优质玻璃加热弯软化,在模具中成型,再经退火制成的曲面玻璃。

样式美观,线条流畅。它突破了平板玻璃的单一性,使用上更加灵活多样。

适用于鱼缸、餐台、阳台、手机柜台、化妆品柜台、热弯电视柜,门、窗、顶棚、幕墙等不同形状的特殊要求。可生产中空、夹层等各种复合型热弯玻璃产品,可按客户的要求量身定做。

02

技术要求

热弯玻璃从形状上分类,可分为单一弯、折弯、复合弯三大类。

对于单一弯的建筑玻璃来说,玻璃热弯是相对容易的。但许多厂家往往在制品的离直线边大致150mm的曲线边处,不能与模具很好地吻合,有的都超过了标准要求,造成安装困难。解决这个问题,首先要求热弯炉的电加热布置要合理,能够实现局部加热,制品的放置方向要与电热丝方向一致。

折弯热弯玻璃常见的有水族馆玻璃和柜台玻璃,折弯玻璃最大的技术难点是直线边弯曲、折角处易出现模痕等缺陷。因此弯玻璃也很常见,例如球形玻璃、转弯的拱形走廓、玻璃洗手盆等,这种玻璃在热弯操作上要求有很高的技术水平,制作精确的模具,有的需要专业的热弯炉才可完成。

特性:热弯玻璃是将玻璃加热到接近软化点,在重力或外加力的作用下,使玻璃在特定的模具中成为特定的非平面形状,满足建筑中非平面部分的幕墙和室内装潢要求。

03

弯钢玻璃和热弯玻璃的区别

弯钢化玻璃是在变曲成型后用专用设备快速风冷制成;热弯玻璃不属于安全玻璃,弯钢玻璃属于安全玻璃。

①热弯玻璃由于是做模具加工,原则上只要模具做的出来,都可以对玻璃进行热弯。

②弯钢的最小半径为500mm,最大弧长为3000mm,最大高度为3000mm。但通常厂家最小半径不低于1500mm。

04

热弯工艺

通俗来说,热弯是指将2D玻璃盖板通过热弯机加热加压成3D曲面玻璃盖板的过程。成型方式,有三种。第一种是靠自重成型,这种方式温度稍高,时间稍长,但成本低;第二种方式是机械加压,也就是使用模具(通常为石墨、喷离型脱模剂的耐热钢等);第三种方式是负压成型,在样品下方有真空泵持续的抽空气,产生负压。整个热弯的过程是将精雕好外形和孔的玻璃放置在石墨模具中,再将模具放进热弯机中,经过预热、压型、冷却,玻璃在模具中成型成曲面玻璃。曲面玻璃的尺寸取决于石墨模具设计。成型后的外观取决于成型工艺以及石墨模具设计。

热弯机的性能对成型有至关重要的影响,最主要的是玻璃在成型过程中炉体内的温度要均匀,并使玻璃能均匀受热,避免应力脆裂。为了让玻璃在热弯过程中受热尽可能的均匀,一般来说,精密热弯机的工站在10以上,主要包括预热、热压、冷却等。目前国内诸多设备供应商已经做到了30工站,良率、效率及能耗已经达到了业界先进水平。

05

玻璃热弯炉分类

玻璃热弯炉从燃料方式上可分为燃煤式、燃油式、燃气式、电热式四种。燃煤式玻璃热弯炉由于温度难以控制、结构复杂、玻璃制品表面易污染等缺点现在已很少见。燃油式、燃气式玻璃热弯炉若以电加热辅助,从能耗指标上低于电热式,但由于结构较为复杂,也很少采用。电热式玻璃热弯炉具有结构简单、控温方便、易操作、不污染玻璃制品等优点,故而被广泛采用。

玻璃热弯炉从结构上可分为多室循环炉、两室往复炉和单室炉。单室热弯炉用于大规格玻璃的热弯,主要应用于大型建筑玻璃和大型客车前挡风玻璃制造方面,生产效率较低,但用于生产规格繁杂、形状复杂的热弯玻璃,效果令人满意的。两室往复式热弯炉相比单室热弯炉可以充分发挥加热炉的效能,具有较高的生产效率。多室循环式热弯炉多用于批量生产形状简单、规格较小的汽车挡风玻璃。

1)多室循环式玻璃热弯炉

多室循环玻璃热弯炉在结构上一般上下循环,热弯炉上部为预热区、热弯区,热弯炉下部为降温退火区。热弯室由一组独立的窑车组成,每个窑车内有一个成型磨具。玻璃从制品出料区装入,上升到热弯炉上层,将窑车推入,在预热区玻璃预热到400~450℃进入热弯区,在600℃左右玻璃开始热弯,之后进入冷却退火区,在400℃左右窑车下降到下层退火,70℃左右玻璃退火完毕。每个窑车内的成型磨具都是独立的,所以批量生产同种热弯玻璃时各室磨具的形状要求误差很小。一个循环周期内各窑车的磨具形状要接近,形状差别太大的玻璃不能在同一个循环周期内进行生产。循环式热弯炉具有占地少、能耗低、产量大等优点,适合成批量的制品生产,例如汽车风挡玻璃。但是一次性投入较大,需要较大的电功率。目前国内循环式玻璃热弯炉可弯玻璃最大规格为1.8x2.5m。

2)往复式玻璃热弯炉

往复式玻璃热弯炉有5工位、3工位两种。5工位炉有2个装卸料区、2个预热区、1个热弯区、2个窑工。玻璃在预热区预热到400℃左右进入热弯炉,热弯后再退回预热区降温,另一个车再进入热弯区,如此往复。3工位炉设有2个预热区,也是2个窑车,玻璃在热弯区从室温按温度制度直接升到热弯温度,热弯好后降温到250~300℃时再回到装卸料区。往复式热弯炉可以适应不同的玻璃制品,不要求有连续的温度控制,但密封程度不如单室炉,结构也较单室炉复杂。目前国内最大的往复式热弯炉为3mx6m。

往复式玻璃热弯炉的优点是能够在两个室内分别加工各种不同规格制品,不要求有连续的工艺制度,每一炉根据制品不同,制定相应的工艺参数;往复式玻璃热弯炉制作简单,相对于单室玻璃热弯炉来说,其生产效率是令人满意的。

3)单室玻璃热弯炉

单室热弯炉常见的类型有抽屉式和升降式两种。这种热弯炉也是目前国内使用最多的。由于建筑玻璃的批量较小,且规格繁多,因此单室热弯炉是最经济、方便的。单室热弯炉只有一个工位,玻璃从升温、热弯到退火均在这一工位完成。单室热弯炉的优点是适应各种不同的规格的制品,不要求有连续的工艺制度,每一炉根据制品不同,制定相应的工艺参数;单室玻璃热弯炉制作简单,结构易处理,密封好、相对能耗低。缺点是效率低、热弯周期长。抽屉式单室炉的结构就如同一个抽屉,但目前大多单室热弯炉的窑车已经演绎为只有车底和前脸,两侧和里端靠窑体密封,观察窗开在窑体上。窑车实际上是一个只有前脸的平板车,这为玻璃制品的装卸提供了很大的方便,因此,单室热弯炉可弯玻璃规格也是所有热弯炉中最大的。目前,国内最大的抽屉式单室炉可弯玻璃规格为12x3m。升降式单室热弯炉窑体的四周和上部为全密封,炉底有一定的空间高度,玻璃从炉的底部进入。底部可以升降,热弯磨具靠外接轨道送入热弯平台,上升至热弯位。该热弯炉的最大的优点是利用了空间、节省了占地,最大的缺点是玻璃与制品装卸困难,尤其大板玻璃。目前国内该类型热弯炉的最大规格为4x3m。

文章来源: 土木工程讲武堂, 心植桂冠, 河间市工艺玻璃产业技术研究院

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