当今巴士侧窗玻璃制造面临的挑战

今年在布鲁塞尔举行的公交车世界展览会上,电动巴士、减排、先进的安全系统甚至自动驾驶汽车都是热门话题。

除了少数新发明之外,显示器玻璃解决方案全都相当保守。然而,展会上仍然出现了一系列的集成显示器,基于led的多层目标指示器和能够减少热增益的低发射率涂层。

同样令人惊讶的是,大量的直边窗仍然占据着整个展会的主导地位。两片独立玻璃板组成的上隅角不一定最吸引眼球,但制造商表示,这仍然是最有成本优势的解决方案。

不过真的是这样吗?在当今巴士侧窗玻璃制造领域,厂商们还面临什么样的挑战呢?

侧窗——平面设计还是曲面设计?

平板钢化玻璃仍广泛应用于市内巴士,而曲面窗则常见于长途客车和城际巴士。由于市内公交车队规模庞大,单笔订单的新车数量相当高,成本是决定因素,而平板玻璃的成本低于曲面玻璃,

这是事实。但是曲面玻璃还有其他好处,这使得它具有了跟平板玻璃一样的优势,甚至是更加突出的优势。

举例来说,曲面玻璃的刚性高于平板玻璃,因此可以实现更高的产品轻薄度。产品厚度可以从5mm下降到4mm甚至3mm,降低车体质量100kg或者200kg,并减少排放。

另一个好处就是可以在不增加车体重量的情况下在侧窗上采用IG。使用IG取代传统的整体式车窗可以通过减少夏季的热量增加和冬季的热量损失来提高乘客的舒适度。

另外,得益于空调和制热需求的减少,车辆油耗也会下降。

不同的折弯工艺

在工艺方面,曲面钢化侧窗与平板钢化侧窗相比并没有太大的区别,只需将传统的平面淬火加工流程替换为折弯和退火加工,然后将产品送入冷却轨道。根据配置,循环时间和产能可以保持不变。

让我们看看如今都有哪些不同的折弯工艺:

  1. 纵向折弯(LB)
  2. 横向折弯(CB)
  3. 基于模具的系统

纵向折弯(LB——玻璃在辊道上纵向进行折弯

玻璃整体在折弯段运行时或者在玻璃转移的过程中完成折弯。前者是一种带有振荡的灵活过程,也适用于低产能情况,后者则属于一种连续过程,主要用于高产能的情况。

纵向折弯工艺能使产品具有最佳光学性能,这是因为玻璃是在出炉后立即完成折弯的,无需进行过热处理。因此,该方法可实现3毫米玻璃的折弯和退火,并在同时实现良好的光学性能。

另外,由于玻璃面板在巴士上安装方向的不同,滚压波纹处于水平方向,因此是不可见的。

纵向折弯基本上只适用于恒定的半径。折弯段既可以固定不动,也可以是可调式。前者带长换向机构,适用于长系列产品,后者则带短换向机构,适用于短系列产品。

横向折弯(CB——玻璃在辊道或滚轮上横向进行折弯

这种折弯方式主要用于不变半径。但是,它也可以根据不规则或变化的半径进行调整,这是这种方式的主要优点。

折弯只能在玻璃完全通过折弯段后才能进行,因而又需要相应的过热处理来补偿玻璃在转移和折弯过程中的冷却。

这会增加辊道导致的波纹,特别是加工3毫米和4毫米的薄玻璃时。由于车窗玻璃安装方向的原因,波纹是垂直的,因此,乘客和行人都可以清楚地看到这些波纹。

基于模具的系统,使用模具进行玻璃折弯

基于模具的方法通常用于复杂玻璃折弯,如后车窗玻璃,但该方法可以根据规则和不规则的半径进行调整。折弯只能在玻璃完全通过模具折弯段后才能进行。该方法也要求进行过热处理来补偿玻璃在转移过程中的降温。

基于模具的系统容易使产品出现横向折弯现象,限制了小半径和小体积玻璃产品的折弯潜力。

在这里,由于玻璃的过热处理、横向折弯倾向,以及在某些情况下的安装方向原因,产品的光学质量会受到影响,这会导致乘客可见的光学变形现象。

Side window with optical distorsions (Golden Dragon in Busworld, glass by Fuyao)

有光学变形的侧窗玻璃产品(公交车世界展上的金龙客车产品,福耀玻璃)

Optically flawless side window (Irizar in Busworld, glass by Vidur.)

无光学缺陷的侧窗玻璃产品(公交车世界展上的Irizar, Vidurglass出产的玻璃)

当今和未来面临的挑战

无论是平板玻璃还是折弯玻璃,侧窗玻璃产品的新技术和要求都在不断发展,这是由可持续性、低排放和低燃料消耗的全球趋势所驱动的。

低发射率涂层由于优势明显,正日益受到人们的青睐。通过减少热增益,空调系统体积可以变得更小,这意味着油耗和排放量的降低。另外,这种涂层也能提高乘客的舒适度。

然而,低发射率涂层使玻璃的加热处理变得复杂。该涂层在阻隔太阳辐射的同时,也会阻隔炉内的加热辐射。要克服这个问题,就需要使用气体对流。

如今大多数侧窗玻璃都带有黑色印刷物,这种黑色印刷物对于目前的退火工艺也是一个巨大的挑战。涂层的作用是反射辐射,而黑色印刷物则是吸收热辐射。这就对加热炉和所选用的加热技术提出了很高的要求。例如,我们必须使用气体对流来克服这些挑战。在最困难的情况下,必须考虑在几个步骤和几个炉段集中进行对流或加热。

集成式通风口,或者说玻璃内置通风口,现在已经很常见了,该装置无需在产品上使用额外的框架即可实现通风,因而使成为了一种经济的解决方案。然而,这种结构对玻璃的加热和折弯都有严格的要求,而且折弯方法仅限于辊道工艺。

Sliding glass vent observed by process expert Mika Olan from Glaston

Glaston维护工程师Mika Olan观察滑动玻璃风道

北方国家的IG装置

在北方国家,安装在侧窗的IG装置已经相当普遍。这对玻璃生产的外形精度、生产公差和工艺的可重复性提出了严格的要求。

采用旧技术的制造商不得不降低产量,以应对更严格的生产公差,而产业领跑者则不断投资于自动化和新技术,并通过最大限度地提高制程良率来保持竞争优势。

自动化是实现IG生产所需公差的关键。加热、折弯和冷却都对产品外形有重要影响,因此必须严格控制整个生产过程。自动化对于尽可能保持生产过程条件稳定方面起着重要的作用。

自动化可实现玻璃折弯的增值,如自动热分析,自动辊道热控制和为消除环境温度变化的负面影响而采用的鼓风机功率自动调整。

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