薄玻璃物理钢化抗冲击性能研究

引言为了保证冰雹自然状态下冲击光伏玻璃不破碎，必须确保光伏玻璃有较好的抗冲击性能。目前比较常见的增强玻璃强度的方法是将玻璃钢化。物理钢化相比化学钢化法经济，本次实验采用物理钢化法。本文通过调整钢化炉相关参数与使用不同窑炉的原片来研究2.5mm钢化玻璃抗冲击性能的影响因素。结果与讨论（1）加热时间的影响。钢化炉其它参数不变，将加热时间分别设置成110s、115s、117s、120s测试相关性能。不同加热时间的测试结果如表1所示。表1不同加热时间测试结果由表1可知加热时间越长波形越大，落球也越好。最好的结果为落球6破2，其波形为0.5mm。这是因为加热时间越长，玻璃内外温度越高，温度越高越有利于玻璃的应力松弛。因我司波形要求控制在小于0.5mm，所以后续实验将玻璃波形控制在0.4mm。（2）温度的影响。为使玻璃中心温度尽可能高而又使玻璃外部温度不至于过高，设置了山形加热曲线与传统的爬坡曲线进行对比。通过调节加热时间控制波形度相同，其余工艺相同。不同加热曲线的测试结果如表2所示。由表2可知，山形加热曲线落球结果优于爬坡曲线，但是工艺并不稳定。表2不同加热曲线测试结果（3）玻璃间距的影响。以8片/min进炉节拍调整玻璃间距，其余参数不变，不同玻璃间距的测试结果如表3所示。未发现玻璃间距与抗冲击性能有明显关系。表3不同玻璃间距测试结果（4）钢化次数对抗冲击性能的影响。以爬坡曲线工艺生产，进40片玻璃，第15～20片玻璃测试。取20片钢化后的玻璃再次放入钢化炉，工艺不变，取后6片玻璃测试。不同钢化次数的结果如表4所示。表4不同钢化次数测试结果由表4可知，一次钢化应力大于二次钢化应力，但落球结果较二次钢化结果差，且发现二次钢化后长度缩短2mm，宽度缩短1mm，厚度基本不变。因此二次钢化落球结果好于一次钢化的原因可能是二次钢化后密度高于一次钢化后的密度，也有可能是二次钢化后玻璃表面微裂纹在第一次钢化收缩的基础上再次收缩。（5）出炉速度对抗冲击性能的影响。按爬坡曲线生产，出炉速度设置不同，其余参数不变。不同出炉速度的测试结果如表5所示。表5不同出炉速度测试结果由表5可知，出炉速度与落球无明显关系，但对波形的影响较大，波形最小为0.3mm时玻璃出炉速度为650mm/s；波形最大为0.45mm其出炉速度为750mm/s。总体是先减小后增大的趋势。（6）风压对抗冲击性能的影响。按爬坡曲线生产，调整高压段风压其余参数不变。不同风压的测试结果如表6所示。表6不同风压测试结果由表6可知，最适合的风压为19kPa，其应力为104.6MPa。整体趋势是随着风压增大落球变好，大到某一程度后落球变差，此结果与刘志海等描述相吻合。据翟守元的研究钢化玻璃外表面最大压应力是其中心面最大张应力的两倍。玻璃表面压应力越大则中心所受张应力越大，而玻璃抗张能力较差导致落球结果较差。（7）原片均匀性的影响。采用料方相同、窑炉不同的3种原片（分别记为A、B、C）进行条纹检测，检测结果如图1所示。原片落球结果如表7所示。图1玻璃条纹检测图表7原片测试结果从表7中可以看出，落球结果A好于B好于C。从图1中可以看出，A玻璃的端面条纹缺陷最少,即均匀性最好，其次是B玻璃，C玻璃的条纹缺陷最多。结合表9与图3可知，条纹缺陷越少，落球结果越好。结论通过用不同原片与调整钢化炉相关参数并用塞尺、应力仪和钢球等工具测量了相关性能，研究了抗冲击性能的影响因素。发现：（1）加热时间越长抗冲击性能越好；山形高温曲线抗冲击性能较好，但稳定性较差；温度越高抗冲击性能越好，但对钢化炉损害较大；（2）玻璃间距对抗冲击性能影响较小；出炉速度对抗冲击性能影响较小但对波形影响较大；（3）二次钢化抗冲击性能优于一次钢化，但尺寸会发生