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刚而非钢 汽车玻璃基础知识及标记详解

chendong
chendong
2013-05-29

  所谓玻璃,是一种较为透明的液体物质,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。尽管汽车业与玻璃业是属于两个不同领域的行业,前者属于机械制造业,后者属于轻工业,但从汽车的发展历程来看,两者的关系越来越密切。玻璃技术已经完全渗入了汽车行业之中,成为汽车技术领域中不可缺少的一员。

  早在80多年前,美国福特生产的的T型车上便开始使用了玻璃。当时是用平板玻璃装在车厢的前端,使驾车者免除风吹雨打之苦,起到抵御风寒、防止雨水、尘土的作用。随着汽车工业的发展,道路状况不断改善,车速日益提高,汽车玻璃的重要性逐渐被认识,人们对汽车玻璃的要求也不仅仅局限于遮风挡雨这么简单了。现在的汽车玻璃不仅要在汽车行驶中给乘员提供良好的视野,还要在遇到突发性事故时要有足够的安全性能,不会伤害驾驶人员及乘员,此外,出于对汽车轻量化的考虑,汽车玻璃还应该往轻量化及多功能化发展。

  汽车玻璃除了功能越来越强大外,其本身的结构以及生产工艺也对汽车造型以及空气动力学有着极为重要的影响。刚开始汽车玻璃主要是平板玻璃,仅仅是作为遮风挡雨的工具。对汽车造型以及空气动力学并没有考虑。

现在的汽车玻璃一般都采用双曲率玻璃

  而随着汽车造型的发展,早在40多年前,轿车前挡风玻璃已经采用单件式弯曲挡风玻璃,抛弃了平面型的挡风玻璃。而如今,现在的轿车挡风玻璃一般都做成整体一幅式的大曲面型,上下左右都有一定的弧度。因为现代轿车的正常时速大都超过100 公里,迎面气流流过曲面玻璃能减少涡流和紊流,从而减少空气阻力。加上窗框边缘与车身表面平滑过渡,玻璃与车身浑然成一体,从视觉上既感到整体的协调和美观,又可以降低整车的风阻系数。

汽车玻璃已经和汽车造型息息相关

  汽车玻璃已经从刚开始普通平板玻璃发展到现如今双曲面玻璃,其不论是在整体强度、安全、光学性能还是加工工艺上都取得巨大的进步。汽车玻璃已经成为一种技术要求十分高的产品,其发展也经历了由平板型向曲面型、普通型向强化型、全钢化向局部钢化、钢化玻璃向夹层玻璃、三层夹层向多层夹层、功能化玻璃等发展的过程。

  汽车玻璃的基础知识

  根据所处位置的不同,汽车玻璃被分为前风挡玻璃、侧窗玻璃、天窗玻璃、三角窗玻璃、后风挡玻璃等几大类。不同种类的玻璃其对玻璃性能的要求也不尽相同。如前风挡玻璃,其要求是最严格的,不仅要有足够好的光学性能,同时还要有足够的强度和安全性能。而其他相对要求要低一些。

现代汽车采用的玻璃越来越多

  针对不同部位玻璃不同的需求,汽车玻璃也发展出了多种材质的玻璃。汽车玻璃根据材质分,主要分为普通玻璃、钢化玻璃、区域钢化玻璃、夹层玻璃几大类。

  普通玻璃

  普通玻璃的优点在于成本低、加工方便,缺点是质脆、抗弯、抗冲击 强度差,并且破碎后产生尖角和锐角边。当人体头部与玻璃碰撞时,头部不但要与玻璃面接触,而且还要转动,这样破玻璃碎片会造成人体头部的伤害。

早期汽车所采用的普通玻璃因其不安全以及强度弱,已被现代汽车所淘汰

  普通玻璃只是在汽车发展初期被采用,随着法规要求的提高,普通玻璃已经不能胜任汽车玻璃的重任,基本被现代汽车所淘汰。

  一、钢化玻璃

  钢化玻璃实为预应力玻璃,是指通过化学或物理的办法将普通玻璃淬火使内部组织形成一定的内应力,从而使玻璃的强度得到加强,在受到冲击破碎时,玻璃受到外力时首先抵消表面应力,从而提高承载能力,改善了玻璃抗拉强度。除前风挡之外,几乎所有汽车玻璃均 为钢化玻璃。

  钢化玻璃的主要优点有两条:

  第一是强度高。钢化玻璃的强度是普通玻璃的数倍,抗弯强度是普通玻璃的3-5倍,抗冲击强度是普通玻璃的5-10倍。此外,钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2-3倍的提高,表面的抗压力提高到69Mpa,一般可承受150摄氏度以上的温度变化,对防止热炸裂有明显的效果。

钢化玻璃破碎后形成呈蜂窝状的钝角小颗粒,安全性较好

  第二个是安全性高。钢化玻璃破碎后呈蜂窝状的钝角小颗粒,无锐角,不易对乘员产生割伤和扎伤,大大降低了对人体的伤害。

钢化玻璃再受到撞击后,透明度下降,影响驾驶员视野

  但钢化玻璃遇到强烈的外来物撞击时,玻璃会破裂成蜂窝状网纹,导致玻璃突然变得不透明,这对高速行驶的汽车是不得的。由于驾驶员突然失去前方视野,会引起二次交通事情的发生。因此,汽车前挡风玻璃采用钢化玻璃实际上也是不安全的,不能保证安全驾驶,而只能用作侧窗、后挡风玻璃和车门玻璃。

钢化玻璃主要用作侧窗和后风挡玻璃

  玻璃钢化的第一个专利于1874年有法国人获得,20世纪30年代,法国的圣哥该公司和美国的特立普勒克斯公司、以及英国的皮尔金顿公司都开始生产供给汽车作挡风用的大面积平板钢化玻璃。1970年以后,英国的Triplex公司用液体介质钢化厚度为0.75-1.5mm的玻璃获得成功,结束了物理钢化不能钢化薄玻璃的历史,这是钢化玻璃技术的一个重大突破,此后,钢化玻璃技术在世界范围内得到了全面的推广和普及。

  二、区域钢化玻璃

  区域玻璃能够在受到冲击破裂时,它使玻璃的视区(司机的前方或玻璃的中部区域)成为较大的玻璃碎片,周边部份为较小的碎片,在视区内仍能保证一定的能见度,保证驾驶者的视野区域不受影响。目前汽车前挡风玻璃以夹层钢化玻璃和夹层区域钢化玻璃为主,能承受较强的冲击力。

区域钢化玻璃是钢化玻璃的一种特殊形式

  区域钢化玻璃是钢化玻璃的一种,是将玻璃加热到接近软化温度,然后置于具有不同冷却强度的风栅中,对玻璃进行不均匀冷却,造成主视区和周边区有不同的应力,玻璃四周处于风栅强冷部位,在这个部位风栅的喷嘴直往较大有4.5mm或更大,风压调整至全钢化要求的风压,造成在这个区的表面压应力大,钢化程度高和全钢化一样,玻璃的主视区处于风栅弱冷却区,喷嘴直径约为中、3.2,风压调节也低得多约在300mm水柱,表面形成较小的压应力,钢化程度低,碎片大。

一般而言,区域钢化玻璃是不适合作为前风挡玻璃的,但国内还有部分车型在使用

  区域玻璃的安全性不如夹层玻璃,但对汽车厂家而言成本较低。普通钢化玻璃是不宜作前风挡的,因为它破碎时变成为一堆碎粒儿,像瀑布一般泻落,阻断司机的视线,不利于应急处理情况。为此,一些中低档汽车就选用区域钢化玻璃作为前风挡玻璃,当玻璃碎裂时,司机视野部分的玻璃会形成类似镜片大小的碎块,保证司机有一定的视野,防止二次事故的发生。

  目前世界发达国家已淘汰了区域钢化玻璃,国家的法规规定汽车前挡玻璃必须采用夹层玻璃,在我国自90年代7月开始到目前为止,汽车前挡玻璃还是区域钢化玻璃和夹层并存的。

  3、夹层玻璃

  夹层玻璃是由坚韧的聚乙稀醇缩丁醛(PVB)胶片将两块或三块玻璃板在一定温度和压力下粘结成一个整体,增加了玻璃的抗破碎能力。它可由退火玻璃、钢化玻璃或热增强玻璃来制成。夹层玻璃的优势在于:

  1、高抗冲击强度,受冲击后,脆性的玻璃破碎,但由于它和有弹性的PVB相结合,使夹层玻璃具有高的抗穿透能力,仍能保持能见度。

  2、粘结力高,玻璃与PVB粘结力高,当玻璃破碎后,玻璃碎片仍然粘在PVB上不剥落,不伤人,具有安全性。

  3、耐光、耐热、耐湿、耐寒。

夹层玻璃的结构

  夹层玻璃的抗弯强度不及钢化玻璃,其具有的弹性比钢化玻璃优越的多,这正是安全玻璃弹性指标的要求内容。当人体头部碰到玻璃时,能缓和对头部的冲击,减轻伤害程度。

防弹玻璃也是夹层玻璃的一种

  如果在夹层中添加不同的物质,还可以在夹层玻璃的基础上,增加更多特殊的功能。防弹玻璃是在夹层玻璃中夹一层非常结实而透明的化学薄膜。这不仅能有效地防止枪弹射击,而且还具有抗浪涌冲击、抗爆、抗震和撞击后也不出现裂纹等性能。

 受到撞击后,夹层玻璃和钢化以及区域钢化玻璃的对比,从图中可以看出,夹层玻璃更适合做挡风玻璃

  还可以在玻璃夹层中夹很细的康铜丝来代替拉杆天线,既可避免天线杆拉进拉出的麻烦,又不致发生腐蚀。如果在两夹层玻璃间夹上尼龙热线反射薄膜,则能起到隔热的作用,它可以让太阳的可见光透入,而近红外光谱热线大部分都能被反射回去,从而降低车内的温度。

  夹层玻璃主要作为前风挡玻璃,部分高端车型的侧窗玻璃也采用夹层玻璃。

  随着高新技术不断融入汽车玻璃的生产中,汽车玻璃防伪性能的不断提高,同时客户对汽车玻璃的除霜性、防水性、隐蔽性、防污性等等的要求不断增加,迫使制造的汽车玻璃中不断增添新的功能。以下介绍几种融入新技术的新型汽车玻璃。

  1、明暗自动调节玻璃

  明暗自动调节玻璃也就是变色玻璃,这是美国通用汽车公司研制开发的新产品。它可以按车外光线的强弱自动控制玻璃的明暗度。玻璃表面涂有一层氧化镍,其下有一层更薄的含水氧化镍。当电流正向流动时,两层透明的氧化镍被氧化成颜色较深的三价氧化物,使车窗变暗;当电流反向流动时,三价氧化物又被还原成透明的氧化镍,使车窗玻璃变亮。中高级车目前基本上都采用了变色玻璃,如雷克萨斯GS300 就装备了这种玻璃。

  2、可除霜的电热风挡玻璃

  电热风挡玻璃EHWSG(ElectricallyHeatedWindShieldGlass)是在组合玻璃的车内侧表面或中间覆以透明的导电膜。在透明膜上通电,使玻璃发热,可将玻璃上面的冰霜融化或防止玻璃模糊。

  在高寒地区的冬天,汽车前风挡玻璃会附上一层冰,一般必须用除霜器花很长时间除冰,而采用电热风挡玻璃之后,可直接通电加热,使冰霜在短时间内化为乌有,有效的提高了热效率和出车率。这种电热风挡玻璃现在已广泛使用,如奔驰220、三菱V73、宝马735、740等等。 

  3、隐蔽玻璃

  隐蔽玻璃是用于游览车的一种着色玻璃,有涂敷型和本体型之分。涂敷型即在玻璃外表上涂上一层特殊物质,因其反射率高,呈现出反射镜的特征;而本体型是玻璃中熔有着色剂成分,其反射率与普通玻璃相同,但对可见光有较高的吸收率。隐蔽玻璃的可见光线透过率约为30%左右,不仅具有隐蔽功能,而且还可降低太阳光的入射,免去车内乘客受阳光直射之苦,并兼有控制车厢温度的作用。

  随着个人隐私越来越受到重视,采用隐蔽玻璃的车型也越来越多。在美国,蓬车常采用隐蔽玻璃。在日本,RV出采用这种玻璃的做法也甚为流行。

  4、防弹玻璃

  防弹玻璃是由玻璃(或有机玻璃)和优质工程塑料经特殊加工得到的一种复合型材料,它通常是透明的材料,譬如PVB/聚碳酸酯纤维热塑性塑料(一般为力显树脂即lexan 树脂也叫LEXAN PC RESIN)。它具有普通玻璃的外观和传送光的行为,对小型武器的射击提供一定的保护。

  防弹玻璃实际上是由透明胶合材料将多片玻璃或高强度有机板材粘接在一起制成的。一般有以下三层结构:

  ①承力层:该层首先承受冲击而破裂,一般采用厚度大、强度高的玻璃,能破坏弹头或改变弹头形状,使其失去继续前进的能力。

  ②过渡层:一般采用有机胶合材料,粘接力强、耐光性好,能吸收部分冲击能,改变子弹前进方向。 在夹层玻璃中夹一层非常结实而透明的化学薄膜。这不仅能有效地防止枪弹射击,而且还具有抗浪涌冲击、抗爆、抗震和撞击后也不出现裂纹等性能。

  ③安全防护层:这一层采用高强度玻璃或高强透明有机材料,有较好的弹性和韧性,能吸收绝大部分冲击能,并保证子弹不能穿过此层。

  根据对人体防护程度的不同,防弹玻璃可分为两种类型,一种是安全型,一种是生命安全型。安全型防弹玻璃在受到枪击后,其非弹着面无飞溅物,不对人体构成任何伤害;生命安全型防弹玻璃在受到枪击后,非弹着面有飞溅物飞溅,但子弹不能穿透玻璃,可能对人体造成二次伤害。防弹玻璃根据不同枪种其防弹能力又有不同的要求。防弹玻璃分为三大系列,第一是航空防弹玻璃,第二是车辆、船舶用防弹玻璃,第三是银行用防弹玻璃。厚度在18mm至40mm之间。

  而根据材质,防弹玻璃又分为3类:

  ①全玻汽车防弹玻璃

  全玻汽车防弹玻璃是由3层以上的优质浮法玻璃与防弹膜(PVB)热弯复合成。由于成本相对低,实际使用很多,厚度一般18mm-50mm,或更厚,主要在运钞车上使用。

运钞车一般采用的是全玻汽车防弹玻璃

  ②PC复合汽车防弹玻璃

  复合汽车防弹玻璃是由2层以上的优质浮法玻璃与PC 板板材或板板材或SPC板材高温热弯复合而成。此种材质制造过程中易产生光绮变,因而影响产品的成品率。由于能很大地降低同比重量,所以很常用,但成本相对有点高,厚度一般17mm-21mm左右,主要在高级轿车上使用。

奔驰S600 Pullman Guard防弹车采用了PC复合汽车防弹玻璃

  ③全有机材质汽车防弹玻璃

  全有机材质汽车防弹玻璃严格来讲已经不属于玻璃,应归类于塑料。是由高聚复合材料制造,由于汽车防弹玻璃防弹性能基质厚度的需要,目前还不能制造得很薄,只能是在与玻璃材质同样厚度的情况下重量相对很轻而已。但其成本相对较高,所以不常用,厚度一般在15mm以上。

  5、破碎自动报警玻璃

  该玻璃单侧的整个表面具有导电性,给玻璃通上微弱的电流后,一旦被打碎或裂开,其导电部分的面积就变小,电阻便增大。通过电流的微小变化能判断出电阻的变化,进而判断出玻璃是否出现了异常。一经确认,就会通过相关装置报警。该种玻璃由两块单面导电的玻璃粘合而成,即将两块玻璃导电的一侧面对面地粘在一起。因此,人们不会因为接触到导电部分而有触电的危险。

  6、憎水性玻璃

  憎水性玻璃是为提高汽车雨天可见度而研制开发的特殊功能玻璃。它主要是在风挡玻璃的外侧表面用有机氟树脂作为憎水剂进行涂敷,涂层厚度由数十埃到数百埃不等。当汽车以50-60km/h的速度行使时,玻璃表面的雨滴便会飞溅开来,不使用雨刷即可保持较好的可见度。憎水剂有机氟不能永久保持,需要定期对玻璃进行维护涂敷,以保持较好的憎水性。

  7、清污玻璃

  近年来,世界上清污玻璃的研究开发引人注目,其原理是利用Tio2 触媒进行作用。在汽车玻璃表面涂敷Tio2 薄膜,通过太阳光(紫外线)激发,Tio2 中产生电子和电子空穴,使水和氧通过,将玻璃表面上附着的有机污垢分解,从而省去了人们清洁汽车玻璃这种经常性的劳动。

  8、控制雨刷玻璃

  有一种玻璃可自动控制雨刷,因为这种璃璃具有雨点传感作用,其传感器可测出雨点,然后打开风挡玻璃上的雨刷,并根据雨量的大小变化,随时改变雨刷速度。其原理是:它向风挡玻璃发射一束红外光,温度能影响玻璃反射这道光束的能力,这一信息被装在驾驶员视镜后面的一个控制器收到,就能控制雨刷速度。

  汽车玻璃标识

  汽车玻璃上一般都有一些标识,有的只有一个,有的则有好几个,那么这些标识究竟有什么含义,我们能从中获得哪些信息呢?

  一般来讲,国产汽车玻璃上的标识可分为四大类:国家安全认证标识、国外认证标识、汽车生产厂标识、玻璃生产企业标识。

  国家安全认证标识

  汽车用安全玻璃属国家强制认证产品,所以汽车上的每块玻璃都应有国家安全认证标识,也就是俗称的“方圆标志”,这是汽车玻璃上最常见也是最重要的标识。

  海外认证标识

  如美国的“DOT”标识、欧洲ECE 的“E”标识等,表示该产品也经过了这些国外认证机构的认证许可,并可以向国外出口。当然,有的企业获得国外认证仅仅是为说明其产品的质量具有“国标水准”。

  汽车生产厂标识

  一般而言,玻璃生产厂会应汽车生产厂的要求在玻璃上印制该汽车生产厂家的标识,如商标、公司名称等。

  玻璃生产企业标识

  玻璃生产企业会在自己生产的玻璃上印制商标或公司简称,如FY就是福耀汽车玻璃的简称。

  汽车玻璃上的标识除了以上说的一些内容外,还包含了其他更多的一些信息,比如其生产地生产日期以及玻璃的类型等等。下面我们通过一个具体例子对汽车玻璃上的标识做一下详细的解读。

  ∥代表的是玻璃类型

  玻璃类型的代码代表的意义是:一-增韧挡风玻璃   二-常规挡风玻璃夹层玻璃  三-夹层玻璃  四-玻璃,塑料   五-其他(无风) ,玻璃的透光率低于70 % 70% 缺席的情况下指数 -挡风玻璃没有玻璃的透光率不小于70 % 。

  圆圈中的"E",代表着欧盟标准(ECE),表示许可出口到相应国家(当然有的也仅是代表其生产水准);数字是欧盟成员国代码。

  E标志认证的执行测试机构一般是ECE成员国的技术服务机构。E标志证书的发证机构是EEC成员国的政府部门。目前ECE包括欧洲28个国家,除欧盟成员国外,还包括东欧、南欧等非欧国家。ECE法规是推荐各成员适用,不是强制性标准。成员国可以套用ECE法规,也可以延用本国法规。各国的证书有相应的编号:  E1-德国  E2-法国  E3-意大利  E4-荷兰  E5-瑞典 E6-比利时  E7-匈牙利  E8-捷克  E9-西班牙  E10-南斯拉夫 E11-英国  E12-奥地利 E13-卢森堡  E14-瑞士  E16-挪威 E17-芬兰  E18-丹麦  E19-罗马尼亚  E20-波兰  E21-葡萄牙 E22-俄罗斯  E23-希腊  E25-克罗地亚  E26-斯洛文尼亚 E27-斯洛伐克 E28-白俄罗斯 E29-爱沙尼亚  E31-波黑  E37-土耳其。

  AS1这一栏代表的是玻璃的透光率

  其中,“AS1”代表的是这块玻璃的透光率不小于70%,即“清楚的玻璃”“可用于前风挡”“AS2”代表光线传输率不小于70%的玻璃,但它的可用范围是“可用于除前风挡外的任何部位”。

  3C认证:所谓3C认证,就是中国强制性产品认证制度,英文名称China Compulsory Certification,英文缩写CCC。

  Land rover这一栏代表的是汽车生产厂商的代码或者标志。

  LAMINATED 这一栏代表的是玻璃结构。

  其中,LAMINATED代表的是夹层玻璃,而TEMPERED则是代表钢化玻璃。

  43R-001566则代表的是欧盟ECE认证代码

  DOT459和E1一样,是海外认证的代码,代表的是美国DOT认证。

  FUYAO则代表着玻璃生产厂家:福耀汽车玻璃。一般一个玻璃厂家有一个代码,而福耀则有两个,如FY和FUYAO都是福耀的厂家代码。

  最后一行的●●●●●●9则是生产日期代码:其中数字“9”代表生产年份,数字前面的点数代表生产月份,具体含义如下,“9”代表着生产年份是2009年,而月份则要根据数字是在黑点前还是黑点后来决定。在上图中的“9”在黑点后,其计算方法为7-黑点的个数,也就是7-6=1,所以这块玻璃是2009年1月份生产的。如果是数字在黑点前,计算方式则是13-黑点个数。(当然不同的厂家可能会有不同的标注方法,此处只列举这种最常见的生产日期表示方法)。

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