Temeljni vzrok za spontano eksplozijo kaljenega stekla je v nečistočah in napakah, ki obstajajo v njem, ki se zlomijo pod dolgotrajnim-učinkom stresa. Na splošno velja mednarodno mnenje, da je stopnja samo{2}}eksplozije kaljenega stekla okoli 0,1 % do 0,3 %, vendar je to le statistično povprečje. Za določen kos stekla njegovo tveganje določajo naslednji dejavniki:
Notranji odločilni dejavnik (samo steklo)
To je glavni vzrok samo{0}}eksplozije, ki predstavlja več kot 98 %.
Nečistoče nikljevega sulfida (NiS).
To je najbolj znan in glavni razlog. Med proizvodnim postopkom steklenih plošč se lahko primešajo izjemno majhne količine niklja in žvepla, ki tvorijo kristale nikljevega sulfida v staljenem stanju pri visoki-temperaturi.
Načelo "razširitve faznega prehoda" : Kristali nikljevega sulfida obstajajo v dveh oblikah: faza pri visokih temperaturah in faza pri nizkih temperaturah. Postopek kaljenjakaljeno stekloje izjemno hiter in -faza NiS je "zamrznjena" v steklu. Pri sobni temperaturi faza počasi prehaja v fazo, medtem ko se njen volumen poveča za približno 2-4%.
Koncentracija napetosti: če se ta nečistoča nahaja v območju natezne napetosti steklene plošče (osrednji sloj kaljenega stekla), bo ogromen pritisk, ki nastane zaradi njene prostorninske ekspanzije, porušil napetostno ravnovesje okoliškega stekla, zaradi česar se bo celoten kos stekla takoj razbil. Tipičen vzorec "metuljasta lisa" po razpokanju z nečistočami nikljevega sulfida v sredini.
Druge nečistoče in mehurčki
Poleg nikljevega sulfida lahko tudi druge trde nečistoče v steklenih surovinah, kot so delci aluminijevega oksida in kremena, povzročijo koncentracijo napetosti zaradi različnih koeficientov toplotnega raztezanja iz steklene matrice.
Tudi mehurčki ali kamenčki (nestaljene surovine) v steklu lahko postanejo šibke točke med postopkom kaljenja, kar poveča nevarnost samo{0}}eksplozije.
Stopnja napetosti pri kaljenju stekla
Višja kot je stopnja kaljenja, večja je trdnost stekla, a večja je napetostna energija, shranjena v njem.
Če je napetost prevelika in neenakomerna, bo sama po sebi v nestabilnem stanju. Ko se sproži manjša okvara, se energija hitro sprosti, kar povzroči samo-eksplozijo.
Zunanji spodbujevalni dejavniki (obdelava, namestitev in uporaba)
Čeprav ti dejavniki neposredno ne povzročijo samo-eksplozije, lahko bistveno povečajo tveganje samo-eksplozije ali postanejo "zadnja kaplja, ki zlomi hrbet".
Faktorji obdelave in oblikovanja
Poškodba robov in vogalov: če se med postopkom rezanja, transporta in namestitve robovi in vogali stekla odkrušijo ali razpokajo, bodo te napake postale točke koncentracije napetosti, kar močno zmanjša splošno trdnost stekla in povzroči samo{0}}eksplozijo.
Vrtanje in rezanje: kakršno koli rezanje ali vrtanje stekla bo spremenilo njegovo porazdelitev napetosti, kar bo ustvarilo-območja visoke napetosti na robovih lukenj in utorov. Če z njim ne ravnate pravilno ali če niste načrtovali razumno, se poveča nevarnost samo-eksplozije.
Velikost in debelina: na splošno velja, da večje in debelejše kot je steklo, bolj zapletena je porazdelitev notranje napetosti, večja je energija, ki jo shranjuje, in teoretično večja je nevarnost samo{0}}eksplozije.
Faktorji namestitve
Obremenitev vgradnje: Če je vgradni okvir neraven, zvit ali so uporabljeni pretrdi distančniki, bo steklo že med vgradnjo izpostavljeno dodatni upogibni obremenitvi ali točkovni obremenitvi. Tovrstna "prisilna montaža" bo steklo dolgo obdržala pod visoko obremenitvijo.
Nezadostna reža: med steklom in okvirjem ni dovolj raztezne reže. Ko se temperatura okolice spremeni in povzroči širjenje in krčenje stekla zaradi vročine in mraza, ga bo okvir stisnil, kar bo povzročilo dodatno obremenitev.
Uporabite okoljske dejavnike
Toplotna obremenitev: različni deli stekla se segrevajo neenakomerno (npr. en del je neposredno izpostavljen sončni svetlobi, drugi pa je zasenčen), segreti del se razteza, ohlajen del pa omejuje njegovo raztezanje, s čimer nastane toplotna obremenitev v steklu. Ta vrsta obremenitve lahko povzroči samo-eksplozijo, če je prekrita s temperirano obremenitvijo.
Pritisk in tresljaji vetra: dolgotrajna-izpostavljenost močnemu pritisku vetra ali nenehnim tresljajem bližnjega prometa in strojev lahko povzroči utrujenost stekla in zmanjša njegovo trdnost.
Nenadne temperaturne spremembe: Na primer, v mrzli zimi kos stekla, ki je bil segret z notranjim ogrevanjem, nenadoma naleti na leden dež. Močan toplotni udar lahko povzroči tudi zlom.
Kako zmanjšati tveganje samo{0}}eksplozije?
Po razumevanju razlogov je mogoče sprejeti ustrezne preventivne ukrepe
Izberite visoko{0}}kakovostne neobdelane steklene plošče: uporabite neobdelane steklene plošče dobro{1}}znanih blagovnih znamk z dobrim ugledom. Njihovi proizvodni procesi so strogo nadzorovani, vsebnost nečistoč pa nižja.
Izvedite homogenizacijsko obdelavo (preizkus toplotne namakanja, HST):
To je najučinkovitejši način za preprečevanje samo{0}}eksplozije nikljevega sulfida. Kaljeno steklo dajte v homogenizacijsko peč, segrejte na 290 stopinj ±10 stopinj in ga vzdržujte določeno časovno obdobje.
Ta postopek bo več let ali celo desetletij simuliral naravno okolje, zaradi česar se bo steklo, ki vsebuje nestabilne primesi NiS, pod nadzorovanimi pogoji prezgodaj razbilo. Po homogenizacijski obdelavi se lahko hitrost samo{1}}eksplozije zmanjša na 0,01 % do 0,03 %.
Za zavese visokih-gradb, strešna okna, tuš kabine in druga mesta z varnostnimi zahtevami je močno priporočljiva uporaba homogenega kaljenega stekla.
Standardizirana obdelava in montaža: Zagotovite kakovost rezanja stekla, brušenja robov in vrtanja ter preprečite poškodbe vogalov in robov. Pri nameščanju uporabite skladne okvirje in distančnike, da zagotovite enakomerno porazdelitev sile in pustite dovolj razteznih spojev.
Uporaba ultra-prozornega stekla: Ultra-prozorno steklo ima nizko vsebnost železa, čistejše surovine in zelo malo notranjih nečistoč (vključno z nikljem). Hitrost samo-eksplozije je veliko nižja kot pri običajnem float steklu.
Povzetek
Samo{0}}eksplozija kaljenega stekla je malo{1}}verjeten pojav, vendar dejansko obstaja. Njegovo jedro je posledica kombiniranega učinka notranjih nečistoč (zlasti nikljevega sulfida) in zunanjih visokih obremenitev. Z izbiro visoko-kakovostnih surovin, izvajanjem homogenizacijske obdelave ter izvajanjem standardizirane obdelave in vgradnje je mogoče tveganje nadzorovati na zelo nizki ravni.
