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【刘工总结】光伏组件封装材料总结之钢化玻璃
日期:2014-12-03   [复制链接]
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三、生产工艺

钢化玻璃是平板玻璃的二次加工产品,钢化玻璃的加工可分为物理钢化法和化学钢化法。

物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度(600℃)时,通过自身的形变消除内部应力,然后将玻璃移出加热炉,再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面,使其迅速且均匀地冷却至室温,即可制得钢化玻璃。这种玻璃处于内部受拉而外部受压的应力状态,一旦局部发生破损,便会发生应力释放,玻璃被破碎成无数小块,这些小的碎片没有尖锐棱角,不易伤人。在钢化玻璃的生产过程中,对产品质量影响最大的当是如何使玻璃形成较大而均匀的内应力。而对产量影响最大的则是如何防止炸裂和变形。

不论是上述哪个影响因素都与玻璃的加热和冷却条件密切相关。当玻璃均匀加热到钢化温度后骤然冷却时,由于内外层降温速度的不同,表层急剧冷却收缩,而内层降温收缩迟缓。结果内层因被压缩受压应力,表层受张应力。随着玻璃的继续冷却,表层已经硬化停止收缩,而内层仍在降温收缩,直至到达室温。这样表层因受内层的压缩形成压应力,内层则形成张应力,并被永久的保留在钢化玻璃中。由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料,当超过抗张强度时玻璃即行破碎,所以内应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度及炸裂的主要原因。
另一种情况是玻璃在可塑状态下冷却时,不论是加热不均,还是冷却不均,只要在同一块玻璃上有温差,就会有不同的收缩量。在降至室温时,温度越高的地方降温越多,收缩量越大,玻璃也就越短。相反温度越低的地方降温少,收缩量也小,玻璃也就长。一块玻璃如各处长短不一则势必发生板面翘曲。这样我们就不难理解玻璃为什么会变形以及怎样防止变形。

四、特点

4. 1、安全

钢化玻璃的承载能力增大,改善了其易碎性质,即使钢化玻璃被破坏也呈无锐角的小碎片,对人体的伤害极大地降低了。钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2~3倍的提高,一般可承受200摄氏度以上的温差变化,对防止热炸裂有明显的效果。

4.2、高强度

钢化玻璃的强度较之普通玻璃提高数倍:抗弯强度是普通玻璃的3~5倍,抗冲击强度是普通玻璃5~10倍,提高强度的同时亦提高了安全性。

抗冲击试验是这样进行的:取玻璃试样610mm*610mm,用直径约为63.5mm(质量1040±10g)表面光滑的钢球放在距离试样1000mm高度,使其自由落下。冲击点应落在距中心25mm的范围内,对于每块试样的冲击仅进行一次。

4.3、热稳定性

钢化玻璃具有良好的热稳定性,能承受的温差是普通玻璃的3倍,可承受200℃的温差变化。对于工作在昼夜温差大的地区的组件,对于钢化玻璃的要求比较高,一般适合用热反射镀膜钢化玻璃。

4.4、自爆

钢化玻璃在无直接机械外力作用下发生的自动性炸裂叫做钢化玻璃的自爆。自爆是钢化玻璃固有的特性之一。

钢化玻璃在热处理完成以后及使用过程中,存在无直接外力的作用下发生自行爆裂的现象。据国外研究统计,自爆率一般为0.1%~0.3%。
产生自爆的原因很多,简单地归纳以下几种:

①玻璃质量缺陷的影响

A.玻璃中有结石、杂质:玻璃中有杂质是钢化玻璃的薄弱点,也是应力集中处。特别是结石若处在钢化玻璃的张应力区是导致炸裂的重要因素。

结石存在于玻璃中,与玻璃体有着不同的膨胀系数。玻璃钢化后结石周围裂纹区域的应力集中成倍地增加。当结石膨胀系数小于玻璃,结石周围的切向应力处于受拉状态。伴随结石而存在的裂纹扩展极易发生。

B.玻璃中含有硫化镍结晶物

硫化镍夹杂物一般以结晶的小球体存在,直径在0.1—2㎜。外表呈金属状,这些杂夹物是NI3S2,NI7S6和NI—XS,其中X=0—0.07。只有NI1—XS相是造成钢化玻璃自发炸碎的主要原因。

已知理论上的NIS在379℃时有一相变过程,从高温状态的a—NIS六方晶系转变为低温状态B—NI三方晶系过程中,伴随出现2.38%的体积膨胀。这一结构在室温时保存下来。如果以后玻璃受热就可能迅速出现a—B态转变。如果这些杂物在钢化玻璃受张应力的内部,则体积膨胀会引起自发炸裂。如果室温时存在a—NIS,经过数年、数月也会慢慢转变到B态,在这一相变过程中体积缓慢增大未必造成内部破裂。

C.玻璃表面因加工过程或操作不当造成有划痕、炸口、深爆边等缺陷,易造成应力集中或导致钢化玻璃自爆。

②钢化玻璃中应力分布不均匀、偏移玻璃在加热或冷却时沿玻璃厚度方向产生的温度梯度不均匀、不对称。使钢化制品有自爆的趋向,有的在激冷时就产生“风爆”。如果张应力区偏移到制品的某一边或者偏移到表面则钢化玻璃形成自爆。

③钢化程度的影响,实验证明,当钢化程度提高到1级/㎝时自爆数达20—25%。由此可见应力越大钢化程度越高,自爆量也越大。

虽然正常使用是大家觉得钢化玻璃一般不会自曝,但是其实钢化玻璃的自曝率高达0.3%。当然了,出现了上述问题找厂家索赔还是要的
解决自爆的对策主要有:控制钢化应力,均质处理(HST)等。其中对玻璃进行均质处理是最有效且根本的办法。均质处理的有效性取决于均质炉的性能及均质工艺,必须重视炉内玻璃放置方式、均质温度制度、炉内气流走向以及对均质自爆机理及影响因素等。均质处理(HST)是公认的彻底解决自爆问题的有效方法。将钢化玻璃再次加热到290℃左右并保温一定时间,使硫化镍在玻璃出厂前完成晶相转变,让今后可能自爆的玻璃在工厂内提前破碎。这种钢化后再次热处理的方法,国外称作“HeatSoakTest”,简称HST。我国通常将其译成“均质处理”,也俗称“引爆处理”。

4使用不当。钢化玻璃最容易受力自爆的地方为边角部位,尤其是四个角。如果受到外力撞击,非常容易造成自爆。
 
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来源:阳光工匠光伏网作者:刘殿宝
 
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