Проблеми при різанні листового скла

Матеріал з ВікіПро: Галузева енциклопедія. Вікна, двері, меблі

Як відомо, якість різу скла є важливим показником, як для переробників листового скла, так і для споживачів їх продукції (загартованих і багатошарових стекол, склопакетів). Проблеми при різанні призводять до збільшення відходів скла (через розлому не по резу), підвищенню трудомісткості продукції (з'являються додаткові операції по видаленню осколків скла), збільшення небезпеки травматизму (більша ймовірність руйнування скла при його перенесенні, важче переносити осколки скла неправильної форми) . Погана якість різу знижує міцності листів скла кінцевого розміру, що підвищує ризик мимовільного руйнування скління з тих чи інших причин. Зокрема це стосується термічного шоку забарвлених в масі скла і появи тріщин у вертикально стоять стекол в місцях їх спирання на підкладки.

Питання це дуже складний і комплексний. На жаль, всеосяжних рекомендацій з різання листового скла не існує. Багато що визначається досвідом технолога і різьбяра. У цій статті питання різання розглядається, в основному, стосовно флоат-скла. Однак, основні чинники, що впливають на якість різу, а також більшість даних рекомендацій зберігають своє значення і для інших видів листового скла.

Найбільш поширеною сучасною технологією розкрою флоат-скла є роликовий різання (см. Фото 1). Ролики для різання скла мають клиновидное тупо-вугільне перетин і виготовляються з твердих сплавів (головним чином, на основі карбіду вольфраму). Кут заточування застосовуваного ролика залежить від товщини скла. При цьому розкрій протікає в два етапи: спочатку робиться надріз, тобто наноситься подряпина (жолобок) з виникає під нею ланцюжком тріщин (зазвичай від краю до краю листа скла при прямолінійній резе), а потім поперек лінії різу прикладається зусилля на вигин (проводиться розлом ). Така різка скла є не різкою в повсякденному розумінні цього слова (такий, як різання хліба), а створенням в склі мікротріщин під дією різального ролика, уздовж яких потім відбувається розкол скла.

Фото 1. Ріжуча головка

Необхідно відзначити, що від жолобка відходять численні мікротріщини в самих різних напрямках (див. Рис. 1). У напрямку всі мікротріщини можна розділити на три групи [1]: поверхневі тріщини, бічні тріщини і серединна тріщина (звана також «основний», «нормальної» і «глибокої» тріщиною). Для правильного розкрою необхідно, щоб розлам листа в будь-якій точці різу йшов по серединній тріщині (перпендикулярно поверхні листа скла). Хороша якість кромки забезпечується при «м'якому» і рівномірному по довжині різу розломі, тобто розломі при невеликому постійному зусиллі по всій довжині різу. Це досягається, якщо серединна тріщина спрямована строго нормально до поверхні скла і не містить бічних від-розгалужень. Число силікатних зв'язків, які потрібно розірвати, в цьому випадку буде мало, в той час як при «жорсткому» розломі потрібно більше зусилля, часто приводить до небажаного напрямку тріщини (особливо при фігурної різки). Це ви-викликано непередбачуваним розвитком серединної тріщини по бічних відгалужень (поверхневим тріщинах). Тому при розломі скло буде ламатися не тільки по бажаної лінії різання, але і в інших напрямках. Рез виходить хвилеподібним.

Рідини для різання

Під ролик подається рідина для різання, яка змащує ролик, очищає поверхню скла від забруднень (вони спливають на поверхню рідини), покращує рівномірність його руху по поверхні скла, стабілізуючи зусилля тиску ролика на поверхню під час різання, і зменшує поверхневу міцність скла (за рахунок добавок поверхнево активних речовин (ПАР) завдяки ефекту Ребіндера). Все це призводить до більш тривалого терміну служби ролика і появі більш рівномірною серединної тріщини в склі, знижуючи число «шкідливих» поверхневих і бічних тріщин.
Якщо є часовий проміжок між різкою (формуванням тріщини) і розломом, тріщина має тенденцію «заліковують». З фізико-хімічної точки зору, скло являє собою дуже в'язку рідину, і підстава тріщини може «запливати» за рахунок повторного з'єднання силікатних зв'язків, розірваних при формуванні мікротріщин. З технічної точки зору це означає, що через деякий час (в залежності від температури, вологості, стану поверхні і товщини скла), буде погіршуватися якість різу в момент розлому скла.
Рідини для різання проникають в тріщину і оберігають її від «заліковування». Крім того, використовувані рідини для різання мають розклинюючим ефектом і збільшують розміри всіх тріщин, особливо «корисних» серединних, оскільки їх початковий середній розмір більше і умови для надходження рідини (під дією капілярних сил) в серединну тріщину краще. Таким чином, застосування жид-кістки для різання полегшує розлом скла і покращує якість різу. Крім того, скляна крихта, що утворюється при резе, прилипає до змоченою рідиною кромці, і забруднення столу різання скляною крихтою зменшується.
У минулому, в скляної промисловості для роликового різання скла використовувалися технічні вуглеводні (головним чином гас і суміш гасу з гліцерином). Ці рідини погано віддалялися при митті скла. В даний час використовуються більш складні склади рідин для різання скла, в тому числі два основних їх типи: водорозчинні і випаровуються.
Водорозчинні рідини демонструють кращі властивості розлому в порівнянні з випаровуються і використовуються там, де вимоги до різання найбільш високі (товсті номінали, фігурне різання і т.д.).
Випаровуються рідини (на основі легких вуглеводнів) протягом деякого часу після різання повністю випаровуються, не залишаючи на поверхні скла ніяких речовин, що можуть створити проблеми на наступних стадіях обробки. Вони рекомендовані, зокрема, для різання скла з магнетрона покриттями.
Вибір тієї чи іншої марки рідини для різання залежить від типу скла, його товщини, температури поверхні, використовуваного обладнання та системи нанесення рідини (тут грає роль в'язкість рідини). Тому при виборі марки рідини слід орієнтуватися на рекомендації виробників столів для різання і виробників скла.

Інші сучасні технології різання листового скла

У випадках, коли неможливо здійснити розлом скла по резу, зробленому толь-ко з одного боку вироби, наприклад, при різанні багатошарового або армованого скла, застосовують двосторонню різання. В цьому випадку, ріжучі головки розташовуються строго симетрично з різних сторін скла. Після нанесення по обидва боки лінії різу виробляють розлом обох стекол, а потім розрізають або перепалюють проміжний полімерний шар (дротяну сітку). Для різання багатошарових стекол з кількістю листів скла більше двох або стекол дуже високою товщини використовують дискові алмазні пили або гидроабразивную різання.
Останнім часом певного поширення отримала також технологія лазерного термораскаливанія скла (зокрема при різанні флоат-стрічки) [3]. За рахунок локального нагрівання скла променем вуглекислого або напівпровідникового лазера створюються термічні напруги, що перевищують межу міцності матеріалу і відбувається формування тріщини. Переміщення джерела нагріву (променя лазера) по поверхні скла дозволяє управляти напрямком поширення тріщини і отримувати гладку лінію різу.

Основним обладнанням для різання скла в даний час є автоматичні і напівавтоматичні різьблені столи, які можуть мати одну або кілька ріжучих головок (як з одного боку скла, так і з двох), забезпечувати їх рух як за прямими лініями паралельно осях координат, так і криволінійне рух. Крім того, різьблені столи можуть оснащуватися додатковими секціями: завантажувального і розвантажувального, автоматичного розлому скла і т.д. На сьогоднішній день лідерство на світовому ринку обладнання для різання листового скла належить наступним виробникам: швейцарська компанія Bystronic; італо-фінський концерн Glaston (торгова марка для обладнання обробки листового скла - Bavelloni); німецькі концерни Grenzebach і HEGLA; австрійська компанія LISEC; італійські компанії Bot-tero, Macotec, Maver Glass, Intermac (підрозділ групи Biesse), Griggio, CAU S.R.L, китайська компанія North Glass.

На якість різу впливає багато технологічних факторів - тип і якість роликів, якість їх закріплення в ріжучої голівці, тиск і швидкість різання, марка рідини для різання і рівномірність її надходження, вид і товщина скла, якість (шорсткість, наявність подряпин, посічок, поверхневих міхурів і каменів) і температура його поверхні, типорозмір листів скла, карта розкрою, розподіл напружень в склі (крива відпалу) і т.д.

Вплив параметрів різання на якість різу

Якість різу залежить від кількості і глибини мікротріщин (особливо серединних). При зменшенні кута заточування ролика, збільшенні тиску і швидкості різу середня глибина серединних тріщин збільшується, що позитивно впливає на якість різу [1]. Однак, при цьому також збільшується глибині-на поверхневих і бічних тріщин. Крім того, при цьому збільшується розкид по глибині серединних тріщин. Ці фактори погіршують якість різу і збільшують ймовірність розлому не по резу. Все це призводить до того, що існують оптимальні для якості різу значення кута заточування ролика, тиску і швидкості різу. Ці оптимальні значення залежать від товщини скла і залишкових напруг у склі. Більшість виробників різьбленого обладнання наводять свої рекомендації по параметрах різання різних видів стекол в документації до обладнання. Дуже важливим також є правильне закріплення ролика в ріжучої голівці: він повинен вільно обертатися навколо своєї осі, при цьому залишаючись перпендикулярним площині скла. При прослизанні ролика утворюється велика кількість тріщин, паралельних поверхні і відбувається викришування кромки скла. При похилому розташуванні ролика основна тріщина проходить неперпендікулярно поверхні скла і рез виходить теж Неперпендикулярність. Якщо ролик гойдається на своїй осі, то рез виходить переривчастий і хвилястий і, відповідно, розлом буде непрямолінійний.
На малюнку 2 проілюстровано вплив правильності підбору параметрів різання на якість різу (рез виконувався роликами з однаковими кутами за-точки та при однаковому тиску, але при різній швидкості різання).

Чистий розріз хорошої якості з невеликими зазублинами

Низька якість розрізу з помітними зазублинами і сколами