Aktualne wydanie

2019 10 oladka

       10/2019

 

20190444Swiat-Szkla-V4B-BANNER-160x600-PLEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

 GP19-480x105px

 

 GLASS 480X120

 

Jakość giętego szkła hartowanego
Data dodania: 06.03.09

W swoich dążeniach do uzyskania rozwiązań bardziej funkcjonalnych i efektownych od tych, na których uzyskanie pozwala zwykłe szkło płaskie, architekci coraz częściej stosują szkło gięte, charakteryzujące się różnymi krzywiznami - i to zarówno do wykonywania elewacji i fasad budynków, jak i wyposażenia wnętrz - tworząc efektowne i niespotykane konstrukcje. Wiele spośród stosowanych obecnie wyrobów wykonywanych ze szkła giętego wymaga hartowania szkła, co ma na celu zwiększenie wytrzymałości produktu lub bezpieczeństwa jego użytkowania albo też i jednego, i drugiego jednocześnie.

Wraz ze wzrostem popytu pojawia się potrzeba zwracania coraz większej uwagi na zgodność wytwarzanych produktów z obowiązującymi międzynarodowymi normami jakościowymi oraz wymaganiami technicznymi, co z kolei może przyczynić się do dalszego postępu w dziedzinie wykorzystania tych wzbogaconych walorami nowoczesności produktów.

Znormalizowane wymagania techniczne, jakie musi spełniać płaskie szkło hartowane stanowią element krajowych systemów prawnych, jednakże w ostatnich latach zaczęto kłaść nacisk na dążenie do harmonizacji tych norm i tworzenie norm o zasięgu „globalnym”. Z historycznego punktu widzenia gięte szkło hartowane nigdy nie przyciągało uwagi ani też nie zadomowiło się w systemach pojęciowych w takim stopniu, jak szkło płaskie. W rezultacie przemysł nie spieszył się z opracowywaniem i wdrażaniem stosownych wytycznych jakościowych, obejmujących produkty wytwarzane z giętego szkła hartowanego.

W wypadku płaskiego szkła hartowanego wiele spośród charakterystyk wymiarowych i jakościowych stosowanych wobec wyrobów podstawowych, wytwarzanych z odprężonego szkła float można również zastosować w stosunku do produktów z płaskiego szkła hartowanego, dla którego hartowanie stanowi wtórną względem odprężania obróbkę cieplną. Z drugiej jednakże strony wyroby z giętego szkła hartowanego odznaczają się całą gamą sobie tylko właściwych i niepowtarzalnych charakterystyk, co stwarza konieczność opracowania odrębnych dla poszczególnych wyrobów wymagań jakościowych i metod badawczych, umożliwiających sprawdzenie zgodności tych wyrobów z przyjętymi dla nich normami. Poniżej przedstawiono zwięzłe omówienie istotnych cech jakościowych giętego szkła hartowanego stosowanego w budownictwie.

Cechy jakościowe giętego szkła hartowanego
Wśród wymiernych cech charakterystycznych giętego szkła hartowanego do najważniejszych własności, uznawanych za miarę jakości wyrobu, zalicza się jego kształt i wymiary. Z uwagi na różnorodność produktów wytwarzanych ze szkła giętego (np. profile cylindryczne, profile w kształcie litery „V”, profile „S-kształtne”, itp.), rozmowy handlowe związane z wymiarami wyrobów i ich kształtem prowadzi się zazwyczaj w oparciu o wykorzystanie rysunków technicznych.

Większość systemów oprogramowania CAD służących do wykonywania rysunków wyposażona jest w ich własny, rezydentny  lgorytm stosowania odchyłek wymiarowych. Spotykane w handlu i wykorzystywane przez architektów systemy CA D zazwyczaj traktują różne szklane elementy konstrukcyjne jako zespoły bądź podzespoły i z tego też względu nie wnikają w takie kwestie, jak określenie indywidualnych tolerancji wymiarowych szkła hartowanego, których znajomość potrzebna jest wytwórcy tego szkła. Z tego też względu producenci wyrobów wytwarzanych z giętego szkła hartowanego winni zawsze weryfikować, we współpracy ze swymi klientami, wszelkie aspekty danego zamówienia, włącznie z określeniem odpowiednich wymagań jakościowych.

W szczególności normy jakościowe, które odnoszą się do wyrobów z giętego szkła hartowanego, wytwarzanych na potrzeby przemysłu innego, niż motoryzacyjny, występują zarówno w ograniczonej liczbie, jak i zakresie – i w chwili obecnej określane w nich szczegółowe wymagania oparte są raczej na pozanormatywnej dokumentacji przemysłowej. Ocena indywidualnych własności charakterystycznych dla poszczególnych produktów wykonywanych ze szkła giętego opiera się w niektórych wypadkach na technikach i metodach badawczych, mających swe źródło w wymaganiach technicznych przyjętych w przemyśle motoryzacyjnym.

Na przykład: przyjętą praktyką postępowania przy kontroli tolerancji kształtu powierzchni obwodowej jest wykorzystanie obwodowego sprawdzianu kontrolnego, który jest sprawdzianem naturalnej wielkości o nominalnym, wymaganym kształcie i posiada wymiary szklanego wyrobu. Wytwarzanie sprawdzianów kontrolnych może stanowić kosztowną propozycję, toteż bardziej popularną metodą sprawdzania zgodności kształtu giętego hartowanego szkła budowlanego ze stawianymi mu wymaganiami jest wykorzystanie szablonu.

Szablony takie mogą być prosto wykonane z twardego drewna, względnie z aluminium. Jednakże wykonanie jednego tylko szablonu przeznaczonego do kontroli powierzchni zarówno wypukłych, jak i wklęsłych nie zapewni możliwości sprawdzenia pełnej zgodności kształtu oraz określenia odchyłek dodatnich i ujemnych.

Natomiast sprawdzian o powierzchni naturalnej wielkości zaopatrzony w odpowiednie kołki wsporcze może stanowić narzędzie umożliwiające określenie zarówno dodatnich, jak i ujemnych odchyłek względem kształtu nominalnego.

Przyjęta i powszechnie stosowana praktyka pomiarowa, która umożliwia określenie zarówno dodatnich, jak i ujemnych odchyłek profilu rzeczywistego w stosunku do profilu nominalnego, opiera się na zastosowaniu wykonanego w skali 1:1 szablonu powierzchni profilu o nominalnym przekroju poprzecznym (z uwzględnieniem grubości powiększonej o dopuszczalną tolerancję) wykonanego w postaci „okna”. Metodę tę można stosować w stosunku do profili wykonanych z szyb kwadratowych i prostokątnych. Ogranicza się ona jednakże jedynie do możliwości pomiaru profili na końcach szkła.
 
Pełne kryteria jakościowe, włącznie z dopuszczalną tolerancją kształtu, winny być ustalone pomiędzy klientem i dostawcą. Minimalna dopuszczalna zmienność profilu oraz jego odchyłki mogą być uzależnione od rodzaju obróbki wtórnej, jakiej szkło zostanie poddane – włącznie z zespalaniem (szyby termoizolacyjne) i laminowaniem szkła – przy czym każdemu z tych rodzajów obróbki odpowiadają indywidualne i dlań charakterystyczne ograniczenia, uzależnione od stosowanego procesu technologicznego. Na normach przemysłowych można się opierać wówczas, kiedy zachodzi potrzeba określenia wymagań minimalnych (bądź wymagań bardziej od nich rygorystycznych).

Odchyłki dotyczące długości, wysokości oraz obwodu są w zasadzie określone i mierzy się je zgodnie z przyjętą praktyką postępowania, przy wykorzystaniu giętkiej taśmy mierniczej.

Uwzględnia się również grubość szkła – ma ona wpływ na wymiary formatki przeznaczonej do obróbki. Wymagania dotyczące określonych odchyłek obwodu mogą się zmieniać, w zależności od metody formowania zastosowanej w celu uzyskania wymaganego kształtu. Większość współczesnych linii gięcia i hartowania szkła może produkować szkło gięte uzyskując powtarzalność profilu i utrzymując na niskim poziomie zmienność długości, wysokości i obwodu. Pod tym względem jednakże jedne technologie są lepsze od innych – np. technologia hartowania szkła giętego przy użyciu metody pionowej wiąże się z odkształcaniem plastycznym szkła i zmianą jego długości.

Gięte szkło hartowane, które jest formowane i hartowane przy wykorzystaniu pierścieniowego zespołu matryca/stempel o odpowiednio ukształtowanym obwodzie, wykazuje skłonność do niepożądanych ugięć poprzecznych, co w konsekwencji prowadzi do lokalnych zmian obwodu. Ugięcia poprzeczne (zwane też wklęśnięciami lub wybrzuszeniami) są powszechnym zjawiskiem w wypadku szkła formowanego grawitacyjnie. Ich występowanie jest uzależnione od wielkości szyby, grubości szkła i temperatury obróbki.

Nie należy mylić ugięć poprzecznych z takimi wadami, jak łuk lub spaczenie, które mają swoje źródło raczej w przebiegu etapu chłodzenia procesu hartowania, aniżeli w samym procesie formowania szkła. Analogicznie, szkło gięte wytwarzane w oparciu o wykorzystanie metody pionowej, która ciągle jest wykorzystywana w niektórych zakładach, odznacza się zmiennością długości użytecznej, co jest spowodowane lokalnym rozciąganiem szkła. To niepożądane zjawisko można niekiedy przewidzieć i ograniczyć poprzez zmniejszenie długości formatki szkła, która ma być gięta.

W wypadku giętego szkła hartowanego istotnym wymogiem jest również zachowanie prostoliniowości krawędzi szkła, zwłaszcza w tych wypadkach, kiedy wymagana jest tego rodzaju obróbka wtórna, jak laminowanie poszczególnych elementów oraz stosowanie w szybach zespolonych. Jednorodność wymiarowa lub prostoliniowość krawędzi może być uzależniona od procesu formowania szkła, przebiegu etapu chłodzenia procesu hartowania szkła, albo też od obydwóch tych czynników jednocześnie. Prostoliniowość można również zdefiniować jako łuk całkowity (lub spaczenie) albo też jako efekt lokalny (lub skręcenie), przy czym to ostatnie jest uzależnione przede wszystkim od procesu formowania szkła, względnie użytego oprzyrządowania narzędziowego. Prostoliniowość kształtu mierzy się zazwyczaj w sposób podobny do tego, jaki jest wykorzystywany przy określaniu dokładności kształtu/profilu.

Pomijając całą gamę różnorodnych sprawdzianów kontrolnych i szablonów, najprostszą metodą kontroli prostoliniowości krawędzi jest użycie cienkiej, mocnej żyłki/nitki i linijki.

Innym czynnikiem mającym istotny wpływ na jakość kształtu, który wymaga kontroli w trakcie przebiegu procesu gięcia szkła, jest utrzymywanie stałego położenia giętego szkła względem urządzenia, w którym proces ten jest realizowany. Jeżeli szkło ulegnie obrotowi względem urządzenia wykorzystywanego do jego wygięcia to w takim wypadku uzyskany profil może być zwichrowany. Wielkość dopuszczalnego zwichrowania uzależniona jest przede wszystkim od przeznaczenia szkła.

Zazwyczaj stosuje się dwie metody pomiaru zwichrowania, jednakże są one uzależnione od dokładności kształtu przeznaczonej do gięcia formatki szkła. Obwód takiej formatki powinien mieć kształt albo kwadratu, albo prostokąta i zakłada się przy tym bardzo wysoką dokładność wymiarów takiej formatki. Zmienność wymiarów szkła (długości lub szerokości) spowoduje zwiększenie zwichrowania, co potwierdzi każda ze stosowanych metod pomiaru.

Pierwsza metoda opiera się na wykorzystaniu sprawdzianu kątowego, wykonanego z zachowaniem wysokiej dokładności kąta prostego (90o) i nazywanego również sprawdzianem „L-kształtnym”.

Sprawdzian ten można wykorzystywać w charakterze sprawdzianu wzorcowego. Szkło ustawia się na sprawdzianie pionowo i opiera się je przy podstawie o pionowe ramię sprawdzianu.

Alternatywną i również prostą metodą ilościowej oceny zwichrowania szkła wygiętego symetrycznie jest pomiar przemieszczenia w punkcie przecięcia się obydwóch przekątnych. Metodę tę można stosować z łatwością na terenie zakładu pracy, przy niewielkim nakładzie kosztów.

Antyklastyczne*) gięcie szkła może być również czynnikiem wywołującym niepożądane odkształcenia oraz pogorszenie własności optycznych giętego szkła hartowanego. Prosta operacja formowania gorącego szkła w celu nadania mu kształtu cylindrycznego wywołuje tzw. efekty brzegowe, które są skutkami działania praw fizyki. Gięcie antyklastyczne – nazywane niekiedy również gięciem rewersyjnym lub inwersyjnym – jest funkcją zarówno takich czynników, jak temperatura szkła, promień krzywizny, grubość szkła oraz zastosowana technika jego formowania.

Po podgrzaniu szkła do temperatury niezbędnej do nadania szkłu pożądanego kształtu w oparciu o zastosowanie wybranego procesu, istotną rolę zaczynają odgrywać jego własności lepkosprężyste. Szkło, któremu nadaje się kształt cylindryczny (w przeciwieństwie do kształtów złożonych) jest bardziej podatne na wpływ tego czynnika, albowiem większość profili cylindrycznych wykonuje się z takim zamierzeniem, by miały one jednorodny wygląd i kształt na całej ich długości. Elementy szklane o kształtach złożonych (o podwójnej krzywiźnie) mogą wykazywać tendencję do pofałdowań.

Zewnętrzny wygląd giętego szkła hartowanego jest bardzo ważnym elementem jego charakterystyki jakościowej. Istnieją różne stopnie klasyfikacji oraz metody oceny wad powierzchniowych, takich jak: plamki, cętki, odciski (pierścieni, narzędzi), odpryski, pęknięcia, zniekształcenia i innego rodzaju wady wpływające na wygląd zewnętrzny. Zniekształcenia na przykład można ocenić ilościowo w sposób subiektywny, w oparciu o wykorzystanie metod kontroli prowadzonej przez człowieka oraz w sposób obiektywny – w oparciu o metody optyczne pozwalające na ilościową ocenę zdolności giętego szkła do działania w charakterze soczewki.

Większość standardowych metod badawczych stosowanych aktualnie wobec giętego szkła hartowanego wykorzystywanego w budownictwie opiera się na prostej metodzie projekcyjnej, polegającej na obserwacji badanego szkła nachylonego pod kątem 45o z odległości 5 m i sprawdzeniu drogą obserwacji, czy nie występują istotne zniekształcenia. W wypadku elementów szklanych o krawędziach „otulonych” – tzn. montowanych w podtrzymujących je elementach konstrukcji wsporczej – dopuszcza się w normalnych warunkach występowanie drobnych wad o wielkości nie przekraczającej nominalnej grubości próbki wzorcowej.

Jeśli natomiast chodzi o elementy szklane o krawędziach swobodnych, nie podpartych innymi elementami, niedopuszczalna jest obecność takich wad, pogarszających własności użytkowe elementu. Jeśli zaś chodzi o pozostałe uzgodnienia dotyczące obecności drobnych wad, to powinny być one uzależnione wyłącznie od decyzji zainteresowanych stron. Zazwyczaj dopuszcza się obecność odcisków zespołu matryca/stempel w odległości od krawędzi szkła wynoszącej: grubość szkła + 2 mm; jednakże odciski takie nie powinny być widoczne przy oględzinach badanego elementu szklanego z odległości >2 m.

Zgodność z różnymi krajowymi i międzynarodowymi wymaganiami technicznymi, przyjętymi dla szkła hartowanego, jest ważnym elementem oceny jakości także giętego szkła hartowanego.

Ocena ta jest częstokroć niewłaściwie pojmowana, z uwagi na nieupowszechnioną świadomość faktu, że jeśli szkłu nadaje się kształt przestrzenny – nie zaś płaski – to w takim wypadku badań, jakim poddawane jest w normalnych warunkach szkło płaskie, nie można w prosty sposób „przenieść” i zastosować wobec szkła giętego. Biorąc pod uwagę szeroką gamę kształtów i profili, w jakich można wytwarzać gięte szkło hartowane, adaptacja do tego gatunku szkła typowych badań niszczących (jak np. próba udarowa przy użyciu worka ze śrutem, przeprowadzana zgodnie z wymogami norm AN SI) stosowanych w przemyśle produkcji szkła płaskiego w charakterze środka kontroli poprawności parametrów procesu hartowania i bezpieczeństwa wyrobu (zwłaszcza próba udarowa lub próba wytrzymałości na obciążenie) – napotyka na pewne trudności. Jeśli – na przykład – próbie udarowej worka ze śrutem ma być poddawane szkło gięte, to w takim wypadku może okazać się potrzebne wytworzenie specjalnego oprzyrządowania badawczego.

Natomiast próbki giętego szkła hartowanego można poddawać badaniom nieniszczącym, mającym na celu określenie naprężeń występujących w szkle – w takim wypadku można oprzeć się na jednej z wielu znanych technik pomiaru naprężeń. W wypadku stosowania różnych technik istnieje jednak pewne ograniczenie związane z minimalnym promieniem krzywizny określonej próbki wzorcowej, zaś dostęp do odcynowej strony szkła, wymagany w związku z najbardziej popularną techniką pomiaru naprężeń, najlepiej jest uzyskać na wypukłej powierzchni badanej próbki. Ważną rzeczą jest również rozważenie ewentualności zastosowania takich narzędzi projektowych, które mogłyby być pomocne w przewidywaniu sztywności (odporności na ugięcie) danego profilu i wykorzystane do zwiększenia liczby punktów decydujących o doborze grubości i/lub geometrii szkła.

Podsumowanie
Jakość giętego szkła hartowanego jest funkcją wielu zmiennych, zaś fundamentem wiedzy wytwórcy produkującego szkło gięte jest zrozumienie istoty własności produktu finalnego. Przy określaniu wymagań jakościowych należy uwzględnić zmienne uzależnione od procesu technologicznego, albowiem produkty uzyskiwane przy zastosowaniu różnych urządzeń dostępnych w handlu i wykorzystywanych do produkcji szkła giętego, mogą być również całkiem odmienne. Wzrost popytu na gięte szkło hartowane stanowi siłę napędową postępu w dziedzinie opracowywania bardziej odpowiadających potrzebom norm jakościowych o zasięgu globalnym, a także doskonalenia procesów technologicznych wykorzystywanych do produkcji tych jedynych w swoim rodzaju wyrobów.

Thomas E. Noe
Glasstech, Inc.
Artykuł pochodzi z materiałów konferencji Glass Processing Days 2005
www.glassfiles.com

*) Gięcie antyklastyczne – odmienne krzywizny gięcia w różnych kierunkach, np. inne krzywizny wzdłuż i w poprzek powierzchni siodłowej

Rys. 9. Przykład gięcia antyklastycznego

Następne spotkania
GLASS PROCESSING DAYS 2006, Chiny, Pekin, 23-24 kwiecień 2006
GLASS PROCESSING DAYS 2007, Finlandia, Tampere, 15-18 czerwiec 2007

więcej informacji: Świat Szkla 12/2005

 

 

 

01 chik
01 chik