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        建筑用夾層玻璃落球沖擊剝離性能試驗裝置研究

        2020-10-21 04:42:04吳濤郭春裕厲小燕
        機電信息 2020年11期
        關(guān)鍵詞:檢測裝置

        吳濤 郭春?!栃⊙?/p>

        摘要:針對傳統(tǒng)的夾層玻璃落球沖擊剝離性能試驗裝置存在檢測效率低下、試驗員勞動強度大、試驗安全性較差、檢測一致性低等問題,設(shè)計了一套全新的自動落球沖擊剝離性能試驗裝置,顯著提高了檢測的效率、準(zhǔn)確度和安全性。

        關(guān)鍵詞:夾層玻璃;落球沖擊剝離性能;檢測裝置

        0 引言

        夾層玻璃是將玻璃與玻璃和(或)塑料等材料,用中間層分隔并通過處理使其粘結(jié)為一體的復(fù)合材料的統(tǒng)稱,被廣泛使用于各類建筑中,具有很強的抗沖擊和抗貫穿性能,即使在受到外來物沖擊破損時,玻璃碎片也不會飛離膠合層,還能保持一定的可見度,從而起到安全防護的作用。

        目前主流的夾層玻璃生產(chǎn)工藝主要分兩種:PVB膠片法(俗稱干法)和灌漿法(俗稱濕法)。PVB膠片法是指在兩片或多片玻璃之間夾上PVB膠片,然后放置于高壓釜中,在高壓釜內(nèi)的高溫高壓條件下壓合而成夾層玻璃的生產(chǎn)工藝。灌漿法是指兩片玻璃圍上邊條后順著預(yù)留的灌膠口,往兩片玻璃之間的空隙灌滿液體膠水然后固化的夾層玻璃生產(chǎn)工藝,由于不同膠水的配方體系具有差異性,固化膠水的方式一般有3種:熱固化、室溫固化和光固化。

        1 落球沖擊剝離性能試驗

        政府監(jiān)管部門非常重視建筑用玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量,將其列入中國強制性產(chǎn)品認(rèn)證(CCC)目錄,每年會組織產(chǎn)品監(jiān)督檢查和工程驗收檢查工作。通常影響夾層玻璃質(zhì)量的因素有很多,比如玻璃平面度不高的話,就會導(dǎo)致局部區(qū)域沒有粘合好而脫膠,中間層質(zhì)量直接決定夾層玻璃的質(zhì)量。

        在國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用安全玻璃 第3部分:夾層玻璃》(GB 15763.3—2009)中,落球沖擊剝離性能參數(shù)是考核夾層玻璃質(zhì)量的重要指標(biāo),直接反映夾層玻璃的安全性,如果該參數(shù)不合格就容易造成夾層玻璃的安全性降低,甚至?xí)箠A層玻璃在使用過程中存在嚴(yán)重的安全隱患。導(dǎo)致落球沖擊剝離性能檢測不合格的主要原因是中間層的質(zhì)量差,生產(chǎn)工藝控制不好以及企業(yè)質(zhì)量管理不到位。對于采用濕法工藝生產(chǎn)的夾層玻璃來說,原料提純工藝、漿液配置工藝、聚合工藝等生產(chǎn)工藝變動以及環(huán)境變化等因素,會導(dǎo)致玻璃與膠片的粘結(jié)強度出現(xiàn)偏差。

        目前,落球沖擊剝離性能檢測所使用的傳統(tǒng)檢測裝置設(shè)計比較簡單,一般由沖擊試驗塔和沖擊試樣支架組成,試驗塔需固定在墻上,由減速電機通過鋼絲繩帶動載球的電磁裝置上下移動,依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,在距樣品1 000 mm、1 200 mm、1 500 mm、1 900 mm、2 400 mm、3 000 mm、3 800 mm、4 800 mm高度處,分別設(shè)有限位開關(guān),選擇需將鋼球提升的特定高度,控制箱上有鋼球釋放按鈕,按動它可使鋼球自由落下,對試驗品造成沖擊,目測被測玻璃沖擊后的狀態(tài),記錄試驗結(jié)果進行分析。

        這種傳統(tǒng)裝置存在檢測效率低下、試驗員勞動強度大、試驗安全性較差、檢測一致性低等問題,為此我們設(shè)計了一套全新的自動落球沖擊剝離性能試驗裝置以解決上述問題。

        2 系統(tǒng)設(shè)計及工作流程

        該裝置主要由機械系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)構(gòu)成,如圖1所示。該試驗系統(tǒng)通過機械系統(tǒng)模塊完成夾層玻璃裝夾情況、平臺小車的移動情況、鋼球的舉升高度、沖擊位置等參數(shù)設(shè)置,通過圖像采集系統(tǒng)判斷玻璃是否破裂,中間層是否擊穿。如擊穿,則將其圖像在系統(tǒng)中直接保存,作為不合格樣品的原始記錄。

        該裝置的機械系統(tǒng)主要由設(shè)備主體、提升裝置、平臺小車、沖擊位置校準(zhǔn)裝置、鋼球及鋼球入口等構(gòu)成,具體如圖2所示。

        (1)設(shè)備主體,主要由外框架和提升裝置的導(dǎo)向機構(gòu)、驅(qū)動裝置構(gòu)成。主體的外形尺寸(長×寬×高)為1 920 mm×1 620 mm×5 130 mm,外框架采用靜電噴漆處理,主體結(jié)構(gòu)設(shè)計較為緊湊,不占用實驗室空間。

        (2)提升裝置,由蝸輪蝸桿減速電機驅(qū)動,蝸輪蝸桿減速電機減速比為1:40,其傳動平穩(wěn),減速比大,有較高的輸出扭矩;具有自鎖功能,即使在斷電情況下也可保持高度,不會發(fā)生檢測球墜落的情況。蝸輪蝸桿減速電機以08B鏈條驅(qū)動,鏈條可實現(xiàn)長距離傳動,有緩沖剛性沖擊的作用。提升裝置設(shè)計升降范圍為1~4.8 m,提升速度為0.9 m/s,最大舉升重量為25 kg,運行噪聲≤95 dB。

        (3)平臺小車,主要由阻擋器、玻璃定位裝置、小車驅(qū)動電機、驅(qū)動輪、驅(qū)動輪輕軌等組成。玻璃定位裝置用于放置試樣玻璃,接住檢測時產(chǎn)生的碎玻璃及檢測球,上有玻璃定位塊,下有儲槽,儲槽的定位尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)對試樣玻璃尺寸的要求。小車邊上有車輪,以電機驅(qū)動移動檢測平臺。

        (4)沖擊位置校準(zhǔn)裝置,設(shè)計裝有紅外自動定位裝置,采用電磁鐵控制方式,準(zhǔn)確模擬鋼球在規(guī)定的高度進行自由落體運動。

        (5)入球口,放置檢測球,檢測球的選用按照標(biāo)準(zhǔn)要求為淬火鋼球,有兩個鋼球,質(zhì)量為(1 040±10)g或者直徑為63.5 mm以及質(zhì)量為(2 260±20)g或者直徑為82.5 mm。

        (6)控制界面,由觸摸屏配合PLC及開關(guān)按鈕組成。

        具體工作流程:測試時,試驗人員將待檢測的夾層玻璃放置在檢測平臺小車上,壓緊框?qū)悠穳壕o,啟動小車通過柔性導(dǎo)軌移動到待沖擊位置,選擇檢測球型號并將其裝入入球口,由計算機控制的提升裝置自動將球舉升到對應(yīng)高度,如標(biāo)準(zhǔn)要求的1 200 mm、1 500 mm、1 900 mm、2 400 mm、3 000 mm、3 800 mm、4 800 mm高度,到達(dá)相應(yīng)高度并校準(zhǔn)沖擊點,使沖擊點在玻璃中心25 mm范圍內(nèi),蜂鳴器報警后,釋放檢測鋼球沖擊樣品,檢測人員通過顯示器檢查玻璃是否破裂和中間層是否穿透,如未破裂,繼續(xù)舉升鋼球試驗下一高度,如此反復(fù)直至玻璃破裂,檢查中間層是否穿透,并拍照保存。

        3 裝置的具體研制方案

        (1)根據(jù)甲乙雙方確認(rèn)的工藝施工圖,確定報警裝置的位置,按照施工圖確定安裝基準(zhǔn)點;

        (2)嚴(yán)格按照機械部件的裝配圖進行零部件的組裝;

        (3)安裝整機報警裝置;

        (4)電控布線和接線按照規(guī)范走線;

        (5)軟件調(diào)試和機電聯(lián)調(diào);

        (6)裝置測試和試運行。

        4 結(jié)語

        本文根據(jù)建筑用夾層玻璃產(chǎn)品的特點和落球沖擊剝離性能檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)要求,設(shè)計了新型的落球沖擊剝離性能檢測裝置。該裝置通過改變試樣的上下片模式,采用圖像采集和自動識別系統(tǒng)代替了原來的人工操作模式,在滿足標(biāo)準(zhǔn)檢測要求的基礎(chǔ)上,可以大幅提高檢測的效率、準(zhǔn)確度和安全性。

        [參考文獻]

        [1] 建筑用安全玻璃 第3部分:夾層玻璃:GB 15763.3—2009[S].

        收稿日期:2020-03-06

        作者簡介:吳濤(1980—),男,寧夏中寧人,碩士,工程師,研究方向:儀器儀表工程。

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