Изменение формы автобусных лобовых стекол с использованием современных технологий

Лобовые стекла для городских и междугородных автобусов изменялись в течение многих лет. Сегодня их производство стало гораздо более сложным, поскольку оно должно соответствовать новейшим экологическим и производственным нормам. Кроме того, пассажиры и водители хотят повышения комфорта и безопасности. Выбрав современные технологии, производители стекла могут эффективно обслуживать оба рынка и оставаться конкурентоспособными, несмотря на меняющиеся требования.

Рыночные тенденции в различных сегментах автобусостроения

Сейчас во всем мире конструкции современных автобусов и проекты лобового остекления определяются такими тенденциями, как повышение энергоэффективности, снижение выбросов CO2 и сокращение производственных издержек. Тем не менее сегодняшний рынок автобусостроения можно условно разделить на два сегмента, которые значительно отличаются друг от друга с точки зрения использования, объема рынка и технологий.

  • Междугородные автобусы эксплуатируются в основном частными транспортными компаниями.
  • Городские автобусы эксплуатируются предприятиями общественного транспорта для местного сообщения.

Междугородные автобусы в основном эксплуатируются частными операторами для чартерного или планового междугородного сообщения. Парки таких операторов, как правило, небольшие, и поэтому оборудование приобретается в небольших количествах. Эти автобусы используются для перевозок на большие расстояния по магистралям, где разрешена высокая скорость. Поэтому к аэродинамике этих автобусов предъявляются жесткие требования в области расхода топлива и шума. Кроме того, особое внимание уделяется комфорту пассажиров и эстетике, а высота автобуса увеличивается из-за наличия багажного отсека. Сегмент общественного транспорта совершенно другой. Эти автобусы, как правило, эксплуатируются государственными компаниями, отвечающими за внутригородское сообщение. Парки компаний большие, и, следовательно, им требуется большее количество оборудования. Одна только стоимость автобусов уже становится серьезной проблемой. Расход топлива для городских автобусов также важен, но короткие маршруты и низкие скорости позволяют смягчить требования к аэродинамике и форме лобовых стекол. Однако для вождения при интенсивном движении требуется хорошая обзорность. А для сокращения выбросов требуются решения с меньшим весом, позволяющие использовать более тонкие лобовые и боковые стекла. Поскольку первостепенное значение имеет стоимость, проектировщики стремятся к простым формам, рентабельным конструкциям и эффективным цепочкам поставок, учитывающим услуги замены и издержки. Весь рынок автобусных лобовых стекол относительно ограничен, поэтому производителям стекла приходится обслуживать оба сегмента, чтобы оставаться конкурентоспособными. Чтобы удовлетворить потребности обоих сегментов, производителю требуется оборудование, позволяющее обрабатывать очень малые партии или даже единичные изделия. В этой статье представлен краткий обзор эволюции оборудования для моллирования, а также описание современных решений для обработки лобовых стекол.

Автобусные лобовые стекла

От единичного лобового стекла к серийному производству

Лобовое стекло приобретает свою конечную форму в процессе моллирования. Неудачное моллирование означает неудовлетворительный результат всего процесса. Оптическое качество, геометрические параметры и функциональность во многом зависят от качества моллирования. Традиционно автобусные лобовые стекла изготавливались в медленных, низкопроизводительных однокамерных печах. В типичной печи имеется одна камера для предварительного нагрева, моллирования и охлаждения, оснащенная подвижным дном с рамкой, на которой лежит стекло. Однокамерные печи все еще используются, но в основном для очень ограниченного производства или для моллирования крупных цельных изделий сложной формы с глубоко моллированными краями или сферическими формами с выраженной двойной кривизной. Главным преимуществом таких печей является возможность вмешательства в процесс моллирования на любой стадии, если это необходимо.

Первые серийные печи для обработки больших лобовых стекол стали выпускаться в начале 2000-х гг. Ранние печи для автобусных лобовых стекол были относительно простыми с точки зрения конструкции, нагрева, технологии изготовления рамок моллирования и контроля. В основном они использовались для моллирования изделий несложной формы и относительно небольших размеров.

Серийная печь обладает рядом преимуществ по сравнению с однокамерной печью. Во-первых, весь техпроцесс является более продуктивным и энергоэффективным. Это обусловлено тем, что самой дорогостоящей частью является секция моллирования, и она используется только в конце процесса нагрева для придания изделию окончательной формы. Во-вторых, серийная печь обеспечивает повторяемость и высокую производительность, поскольку процесс нагрева последовательно повторяется при одних тех же условиях. В-третьих, снижается потребление энергии, так как часть тепла сохраняется в процессе за счет охлаждения. И наконец, серийная печь занимает меньше места на предприятии. А модульная конструкция позволяет расширить печь в дальнейшем.

Изготовление автобусных лобовых стекол

Развитие серийного производства для создания изделий более сложной формы

Чтобы изделия более сложной формы можно было производить серийно, особое внимание следует уделить нагреву, рамкам моллирования и управлению. Возможности моллирования серийной печи могут быть расширены за счет интеграции опор для стекла, пусковых устройств, технологий, связанных с рамками, и улучшения регулирования нагрева.

Чем более сложную форму имеет изделие, тем точнее должна быть фокусировка нагрева в секциях моллирования. Если требуется обработать стекло сложной формы, рекомендуется общий нагрев сверху, снизу и даже по бокам. Нагреватели в верхней части печи можно разделить на несколько категорий. Наиболее высокотехнологичные печи оснащаются 5–7 верхними нагревателями.

Нижний нагрев может регулироваться в нескольких зонах для улучшения фокусировки тепла на поверхности стекла. Благодаря снижению стоимости твердотельных реле функция регулировки мощности в современных печах стала стандартной. Фокусировку можно улучшить за счет использования над нагревателями пластин или параболических полостей, отражающих тепловое излучение вниз, на поверхность стекла. Их применение также позволяет уменьшить рассеивание излучения и оптимизировать мощность нагрева. Снижение мощности нагрева ведет к использованию менее мощных трансформаторов и, следовательно, к сокращению общих капитальных затрат. Стандартное автобусное лобовое стекло имеет круто загнутые «крылья» по сторонам. По этой причине некоторые модели могут требовать довольно агрессивного нагрева боковых загибов. Нагрев можно усилить двумя способами: использовать дополнительные нагреватели рамок или отрегулировать по вертикали верхние нагреватели.

Печь для моллирования автобусных лобовых стекол Glaston ScreenMax

Значение технологии изготовления рамок моллирования

Регулирование нагрева — лишь часть процесса. Другой важной составляющей являются технологии, связанные с рамками моллирования. Тонкое стекло большого размера необходимо поддерживать на этапе предварительного нагрева. Затем опорная часть постепенно отходит от стекла в секции моллирования, где начинается формование. На сегодня наиболее распространенным способом является поддержка с помощью рамки, которая отходит от стекла и опускается с помощью автоматизированной центральной опоры.

Крутые загибы обычно выполняются с использованием дополнительных нагревателей и шарнирных рамок с противовесами. Повторяемость формы загибов крыльев может быть улучшена посредством автоматического устройства управления загибами, которое удерживает грузы и постепенно опускается во время моллирования. Современная печь оснащается полностью автоматическим устройством управления загибами, которое можно контролировать снаружи в соответствии с конкретным рецептом.

Черные чернила на поверхности стекла поглощают тепловое излучение более эффективно, чем прозрачные участки, что усложняет процесс нагрева. Разность температур компенсируется посредством поглотительных пластин или тепловых экранов на рамках.

Изготовление автобусных лобовых стекол

Комбинирование способов управления для достижения наилучших результатов

Оптическое качество и точность формы становятся все более важными критериями для производителей автобусов. Традиционное крепление с помощью резинового уплотнения позволяло использовать бо́льшие допуски, чем вклеивание, используемое сегодня. Вклеенное стекло становится конструкционной частью кузова, поэтому технологические допуски сокращаются. В автоматической печи каждое лобовое стекло сгибается в соответствии с запрограммированным рецептом, который определяет мощность и схему нагрева, время запуска, время охлаждения и другие параметры для каждого этапа технологического процесса. Этапы техпроцесса контролируются либо по времени, либо по температуре воздуха, либо по температуре стекла. Автобусные лобовые стекла, как правило, моллируются в смешанных или коротких производственных циклах. Наилучшие результаты достигаются при использовании комбинированного контроля над температурой стекла и временем нагрева. Поскольку основной процесс и формование выполняются в соответствии с температурой стекла, измеренной оптическими инфракрасными пирометрами, перемещение пусковых устройств и управление ими могут осуществляться на основе уставок времени. При предварительном нагреве управление на основе температуры воздуха обеспечивает достаточную точность.

Интересная инновация в области управления основана на измерении положения стекла или его провисания во время моллирования. Охлаждение может запускаться в любой точке во время изгибания, что дополнительно улучшает повторяемость процесса.

Решающее значение имеет симметричный нагрев, особенно при моллировании двух стеклянных половин в одном вагоне. Гарантированный симметричный нагрев возможен при использовании системы выравнивания температуры. Система состоит из двух симметрично расположенных пирометров. Алгоритм управления сравнивает температуру каждой половины и компенсирует измеренную разницу.

Изготовление автобусных лобовых стекол

Сохранение конкурентных преимуществ за счет новых конструкций и технологий

Средний размер стекла, а также общее количество стекла, используемого в автобусах, постоянно растут. Вместо простого одиночного лобового стекла современный двухэтажный автобус может иметь до трех стекол только спереди: само лобовое стекло, стекло маршрутоуказателя и верхнее лобовое стекло.

Интеграция таких новых технологий, как системы нагрева, покрытие, антенны и системы отображения, открывает перед производителями стекла новые производственные возможности. Вместо того чтобы продавать простые куски ламинированного стекла, производители будущего смогут продавать прозрачные компоненты с дополнительными функциональными возможностями.

Эти тенденции обусловливают более жесткие требования к оборудованию для обработки автобусного лобового стекла и контролю производства. Чтобы оставаться конкурентоспособными, производители стекла должны продолжать развивать свое оборудование и адаптировать процессы к новым, постоянно меняющимся требованиям рынка.

 

Хотите узнать больше?

Подписаться на рассылку Glastory

Поделиться историей

Об авторе

Juha Karisola

Over 20 years of experience in finding solutions for glass processors in automotive, architectural and appliance sectors. Main expertise in tempering and in glass bending applications. Currently heading Glaston's Business Unit for laminating, bending & tempering technologies.