Revelando el mecanismo y los pros y los contras del templado físico

El templado químico es un proceso utilizado para aumentar la resistencia y la estabilidad térmica del vidrio. Implica calentar el vidrio hasta cerca de su temperatura de ablandamiento y luego enfriarlo rápidamente utilizando medios gaseosos o líquidos. Hay dos métodos comunes de templado químico: templado en medio gaseoso y templado en medio líquido.

Templado medio gaseoso:

El templado con medio gaseoso, también conocido como templado por enfriamiento por aire, incluye métodos tales como el templado con colchón de aire horizontal, el templado con rodillo horizontal y el templado vertical. En este proceso, el vidrio se calienta a una temperatura cercana a su punto de reblandecimiento (alrededor de 650-700 grados) y luego se somete a un rápido flujo de aire desde ambos lados para enfriarlo rápidamente. Este método aumenta la resistencia mecánica y la estabilidad térmica del vidrio. El requisito esencial para el proceso de enfriamiento es un enfriamiento rápido y uniforme para obtener una tensión distribuida uniformemente dentro del vidrio. Para lograr un enfriamiento uniforme, el dispositivo de enfriamiento debe disipar el calor de manera efectiva, facilitar la eliminación de fragmentos de vidrio ocasionales y minimizar el ruido.

Ventajas y desventajas:

El templado con medio gas tiene varias ventajas. Es rentable y permite altos volúmenes de producción. El vidrio templado producido mediante este método exhibe una alta resistencia mecánica, resistencia a los choques térmicos (la temperatura máxima de trabajo segura puede alcanzar los 287,78 grados) y una alta resistencia a los gradientes térmicos (puede soportar hasta 204,44 grados). Además, el vidrio templado medio gas, cuando se rompe, se rompe en pedazos pequeños, lo que reduce el riesgo de lesiones. Sin embargo, este método tiene ciertos requisitos en cuanto al espesor y la forma del vidrio (normalmente un espesor mínimo de alrededor de 3 mm para equipos de producción nacional). También tiene velocidades de enfriamiento más lentas, mayor consumo de energía y no es adecuado para aplicaciones que requieren una calidad óptica de alta precisión, especialmente para vidrio delgado.

Aplicaciones:

El templado por enfriamiento por aire se usa ampliamente en las industrias automotriz, marina y de la construcción.

Templado medio líquido:

El templado con medio líquido, también conocido como enfriamiento líquido, implica calentar el vidrio hasta su punto de ablandamiento y luego sumergirlo rápidamente en un medio refrigerante. El medio refrigerante puede ser una mezcla de agua salada, como nitrato de potasio, nitrato de sodio o su combinación. También se puede utilizar aceite mineral como medio refrigerante y se pueden añadir al aceite mineral aditivos como tolueno o tetracloruro de carbono. También se pueden utilizar aceites de enfriamiento especializados o aceites de silicona. En el templado con medio líquido, pueden producirse tensiones desiguales y grietas resultantes debido a que los bordes del vidrio entran primero en el tanque de enfriamiento. Para solucionar este problema, se puede emplear un proceso de preenfriamiento mediante enfriamiento por aire o pulverización de líquido antes de sumergir el vidrio en el medio líquido. Otro método consiste en colocar el vidrio en un tanque que contiene agua y una solución orgánica, donde la solución orgánica flota sobre el agua. Cuando el vidrio calentado se coloca en el tanque, la solución orgánica lo enfría previamente absorbiendo parte del calor antes de que se enfríe rápidamente en el agua.

Ventajas y desventajas:

El templado en medio líquido ofrece varias ventajas. Debido al alto calor específico y al alto calor de vaporización del agua, la cantidad necesaria para enfriar se reduce significativamente, lo que conduce a una reducción del consumo de energía y de los costes. Este método proporciona un enfriamiento rápido, un alto rendimiento de seguridad y una deformación mínima. Sin embargo, dado que el vidrio se inserta en el medio líquido después de calentarse, puede producirse un calentamiento desigual en láminas de vidrio grandes, lo que puede afectar la calidad y el rendimiento.

Aplicaciones:

El templado con medio líquido es principalmente adecuado para templar vidrios delgados con áreas de superficie pequeñas, como anteojos, vidrio para pantallas LCD y vidrio utilizado en instrumentos y dispositivos ópticos.

En conclusión, los métodos de templado químico, ya sea que utilicen medios gaseosos o líquidos, desempeñan un papel crucial en el aumento de la resistencia y la estabilidad térmica del vidrio. Cada método tiene sus ventajas y limitaciones, lo que los hace adecuados para aplicaciones específicas. El templado con medio gas, también conocido como templado por enfriamiento por aire, es rentable y ampliamente utilizado en industrias como la automotriz, marina y de construcción. Proporciona alta resistencia mecánica y resistencia a los choques térmicos, al mismo tiempo que produce fragmentos de vidrio pequeños y más seguros en caso de rotura. Sin embargo, tiene limitaciones en términos de espesor y forma del vidrio, velocidades de enfriamiento más lentas, mayor consumo de energía y no es ideal para aplicaciones que requieren alta calidad óptica.

Por otro lado, el templado en medio líquido, o refrigeración líquida, ofrece ventajas como un menor consumo de energía, un enfriamiento rápido, un alto rendimiento de seguridad y una deformación mínima. Es particularmente adecuado para templar vidrios delgados con áreas de superficie pequeñas, como anteojos, vidrio de pantalla LCD y vidrio utilizado en instrumentos ópticos. Seleccionando cuidadosamente el medio de enfriamiento y empleando técnicas de preenfriamiento, se puede minimizar el calentamiento desigual y las posibles grietas. Sin embargo, el proceso puede requerir experiencia y control del proceso específicos para establecer un sistema de templado eficaz.

En general, los métodos de templado químico proporcionan mayor resistencia y estabilidad térmica al vidrio, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones industriales. La elección entre templado en medio gaseoso y templado en medio líquido depende de factores como las propiedades deseadas del vidrio templado, el tamaño y la forma del vidrio y los requisitos específicos de la aplicación. Estos métodos continúan evolucionando y mejorando, contribuyendo al desarrollo de productos de vidrio más resistentes y seguros en numerosos campos.