Dévoilement du mécanisme ainsi que des avantages et des inconvénients du tempérament physique

La trempe chimique est un processus utilisé pour augmenter la résistance et la stabilité thermique du verre. Il s'agit de chauffer le verre jusqu'à ce qu'il soit proche de sa température de ramollissement, puis de le refroidir rapidement à l'aide de fluides gazeux ou liquides. Il existe deux méthodes courantes de trempe chimique : la trempe en milieu gazeux et la trempe en milieu liquide.

Trempe du milieu gazeux :

La trempe au milieu gazeux, également connue sous le nom de trempe par refroidissement par air, comprend des méthodes telles que la trempe horizontale sur coussin d'air, la trempe à rouleaux horizontaux et la trempe verticale. Dans ce processus, le verre est chauffé à une température proche de son point de ramollissement (environ 650-700 degré ), puis soumis à un flux d'air rapide des deux côtés pour le refroidir rapidement. Cette méthode augmente la résistance mécanique et la stabilité thermique du verre. L'exigence essentielle du processus de refroidissement est un refroidissement rapide et uniforme afin d'obtenir une contrainte uniformément répartie dans le verre. Pour obtenir un refroidissement uniforme, le dispositif de refroidissement doit dissiper efficacement la chaleur, faciliter l'élimination des fragments de verre occasionnels et minimiser le bruit.

Avantages et inconvénients:

La trempe du milieu gazeux présente plusieurs avantages. C’est rentable et permet des volumes de production élevés. Le verre trempé produit selon cette méthode présente une résistance mécanique élevée, une résistance aux chocs thermiques (la température de fonctionnement maximale sûre peut atteindre 287,78 degrés) et une résistance élevée aux gradients thermiques (il peut résister jusqu'à 204,44 degrés). De plus, le verre trempé à gaz, lorsqu'il est brisé, se brise en petits morceaux, réduisant ainsi le risque de blessure. Cependant, cette méthode comporte certaines exigences en matière d'épaisseur et de forme du verre (généralement une épaisseur minimale d'environ 3 mm pour les équipements produits localement). Il présente également des taux de refroidissement plus lents, une consommation d'énergie plus élevée et ne convient pas aux applications nécessitant une qualité optique de haute précision, en particulier pour le verre mince.

Applications:

La trempe par refroidissement par air est largement utilisée dans les secteurs de l’automobile, de la marine et de la construction.

Trempe moyenne liquide :

La trempe au milieu liquide, également connue sous le nom de refroidissement liquide, consiste à chauffer le verre jusqu'à son point de ramollissement, puis à l'immerger rapidement dans un milieu de refroidissement. Le milieu de refroidissement peut être un mélange d'eau salée, telle que du nitrate de potassium, du nitrate de sodium, ou leur combinaison. L'huile minérale peut également être utilisée comme agent de refroidissement, et des additifs comme le toluène ou le tétrachlorure de carbone peuvent être ajoutés à l'huile minérale. Des huiles de trempe spécialisées ou des huiles de silicone peuvent également être utilisées. Lors de la trempe d'un milieu liquide, des irrégularités de contrainte et des fissures qui en résultent peuvent se produire en raison du fait que les bords du verre pénètrent en premier dans le réservoir de refroidissement. Pour résoudre ce problème, un processus de pré-refroidissement utilisant le refroidissement par air ou la pulvérisation de liquide peut être utilisé avant d'immerger le verre dans le milieu liquide. Une autre méthode consiste à placer le verre dans un réservoir contenant de l’eau et une solution organique, où la solution organique flotte au-dessus de l’eau. Lorsque le verre chauffé est placé dans le réservoir, la solution organique pré-refroidit le verre en absorbant une partie de la chaleur avant qu'il ne refroidisse rapidement dans l'eau.

Avantages et inconvénients:

La trempe du milieu liquide offre plusieurs avantages. En raison de la chaleur spécifique élevée et de la chaleur de vaporisation de l'eau, la quantité nécessaire au refroidissement est considérablement réduite, ce qui entraîne une réduction de la consommation d'énergie et des coûts. Cette méthode offre un refroidissement rapide, des performances de sécurité élevées et une déformation minimale. Cependant, étant donné que le verre est inséré dans le milieu liquide après avoir été chauffé, il peut y avoir un chauffage inégal pour les grandes feuilles de verre, ce qui peut affecter la qualité et le rendement.

Applications:

La trempe moyenne liquide convient principalement à la trempe de verres minces avec de petites surfaces, tels que les lunettes, le verre pour écrans LCD et le verre utilisé dans les instruments et appareils optiques.

En conclusion, les méthodes de trempe chimique, qu’elles utilisent des milieux gazeux ou liquides, jouent un rôle crucial dans l’augmentation de la résistance et de la stabilité thermique du verre. Chaque méthode présente ses avantages et ses limites, ce qui la rend adaptée à des applications spécifiques. La trempe au gaz, également connue sous le nom de trempe par refroidissement par air, est rentable et largement utilisée dans des industries telles que l'automobile, la marine et la construction. Il offre une résistance mécanique et une résistance élevées aux chocs thermiques, tout en produisant également des fragments de verre plus petits et plus sûrs en cas de rupture. Cependant, il présente des limites en termes d'épaisseur et de forme du verre, de vitesses de refroidissement plus lentes, de consommation d'énergie plus élevée et n'est pas idéal pour les applications nécessitant une qualité optique élevée.

D'autre part, la trempe du milieu liquide, ou refroidissement liquide, offre des avantages tels qu'une consommation d'énergie réduite, un refroidissement rapide, des performances de sécurité élevées et une déformation minimale. Il est particulièrement adapté au trempage des verres fins avec de petites surfaces, tels que les lunettes, le verre des écrans LCD et le verre utilisé dans les instruments optiques. En sélectionnant soigneusement le fluide de refroidissement et en employant des techniques de pré-refroidissement, un chauffage inégal et des fissures potentielles peuvent être minimisés. Cependant, le processus peut nécessiter une expertise et un contrôle spécifiques pour établir un système de trempe efficace.

Dans l’ensemble, les méthodes de trempe chimique confèrent au verre une résistance et une stabilité thermique améliorées, ce qui le rend adapté à diverses applications industrielles. Le choix entre la trempe au milieu gazeux et la trempe au milieu liquide dépend de facteurs tels que les propriétés souhaitées du verre trempé, la taille et la forme du verre et les exigences spécifiques de l'application. Ces méthodes continuent d’évoluer et de s’améliorer, contribuant au développement de produits verriers plus résistants et plus sûrs dans de nombreux domaines.