Из новой рубрики вы узнаете, как рождаются различные автокомпоненты. Начнем с самых прозрачных технологий – с производства стекол. Кирилл Милешкин и Георгий Садков (фото) изучили цеха Борского стекольного завода (Россия), входящего в состав японского концерна AGC.

Семь чудес

1. Стекло было известно более чем за 3000 лет до н.э. По одной из легенд, стекло получили случайно торговцы севшего на мель судна. Они развели на прибрежном песке костер, сложив очаг из кусков спрессованной соды. От высокой температуры компоненты расплавились и образовали новый материал. Красивая история! Жаль, неправдоподобная.
2. Огромный вклад в развитие стекольного дела в России внес М.В. Ломоносов. В своей лаборатории он изучал химию стекла более четырех лет, проведя несколько тысяч опытов. В результате ученый расширил ассортимент исходных компонентов и красителей для стекольного производства, а также обосновал влияние состава стекла на его свойства.
3. Листовое стекло получают несколькими способами. Стеклодувы выдувают колбу-халяву, которую затем разрезают вдоль и распластывают. С начала ХХ века используют технологию машинной вытяжки: горячее полотно пропускают между валиками. Обе технологии выдают неровный продукт, требующий дальнейшей шлифовки и полировки.
4. Прогрев нескольких слоев огнеупорного кирпича печи занимает месяц. Рабочая температура 1600 ºC неизменна на протяжении всего срока службы сооружения, а это 10–15 лет. Однажды остыв, печь приходит в негодность: затвердевшую массу больше не расплавить.
5. В 1903 году ученый Эдуард Бенедиктус, проводя опыт, случайно уронил на пол стеклянную колбу. От удара она не разбилась, а лишь дала трещину. Удивленный исследователь вспомнил, что раньше в сосуде был коллодий – эфирно-спиртовой раствор нитрата целлюлозы. Смесь испарилась, оставив на стенках почти невидимый слой. После сообщения о страшной автомобильной аварии Бенедиктус быстро нашел практическое применение открытию. Он поместил слой нитрата целлюлозы между двумя стеклами. При нагреве вещество склеило стекла, сделав деталь намного прочнее. А главное – пленка удерживала осколки от разлетания. Патент на триплекс был выдан в 1909 году.
6. Пленка между слоями триплекса выполняет и дополнительные функции. Нити обогрева, в отличие от задних стекол, здесь почти незаметны глазу, но не менее эффективны. Дополнительные поры на материале задержат большую часть внешних шумов.
7. Атермальные свойства стеклу придают вещества, добавляемые в массу при варке, или нанесенный на поверхность тонкий металлизированный слой. Последний может мешать работе радар-детекторов и GPS-приемников, поэтому на стекле оставляют окошко без покрытия. Сюда, например, приклеивают бесконтактный транспондер для оплаты проезда по магистралям.

Листовое стекло

01-steklo-bor_zr12-12

Сухую смесь, из которой варят стекло, называют шихтой. Основные ингредиенты (к ним c десяток добавок) неизменны: кварцевый песок, сода, доломит, мел. От хранилищ в огромных тубах на завод их подают по надземной галерее, затем дробят, просеивают и перемешивают. Превращение сухой шихты в жидкое стекло происходит в огромной печи. Ее габариты впечатляют: фундамент сооружения высотой с трехэтажный дом уходит на глубину до 8 м. При постройке металлический каркас возводят на определенном расстоянии от стен: оставленный промежуток заполнит расширившийся от высокой температуры камень. Замена печи останавливает производство на месяцы, поэтому на заводе создают складской запас. Две печи на борском заводе выдают по 600 тонн стекла в сутки каждая. Для получения однородной массы расплавленную шихту перемешивает миксер. Его стальные лопасти, внутри которых для охлаждения циркулирует вода, вращаются в вертикальной плоскости, опуская верхний горячий слой на дно бассейна. Если стенки прохудятся и жидкость попадет в «котел», будет фейерверк: капли будущего стекла выстреливают, резко остывая, красными кометами в разные стороны.

04-steklo-bor_zr12-12

  Стекло переходит в длинный туннель отжига (на Борском стекольном заводе длина такого туннеля около 130 м), где постепенно охлаждается. Через каждые полметра – валы, они поддерживают полотно. Оператор следит, чтобы поверхность валов оставалась идеально ровной и чистой, ведь царапина или прилипший волос испортят не отдельный фрагмент, а многие метры прозрачной ленты. Стекло окончательно твердеет, охладившись ниже 400 ºC.

03-steklo-bor_zr12-12

  Флоат-процесс – самый эффективный способ превратить расплавленную шихту в твердую стеклянную панель – запатентовали в 1950‑е годы братья Пилкингтон. Жидкое стекло выливают в емкость с расплавленным оловом, у которого идеально ровная поверхность. Толщина стекла зависит от скорости его истечения из ванны. На выходе стекло принимает форму, однако остается гибким.

Как испытывают стекло

16-steklo-bor_zr12-12

  Визуальный контроль качества для 100% продукции осуществляется на нескольких стадиях производства. Рабочие осматривают стекла при «полосатом» освещении: лампы дневного света перемежаются темными участками. Отдельные экземпляры бьют в лаборатории. Тестов предусмотрено несколько. Десятикилограммовая «голова», сброшенная с полутораметровой высоты, имитирует удар изнутри о ветровое стекло. После контакта допускается образование вмятины, но не разрушение триплекса. Ширина каждого осколка качественной детали не превышает 4 мм. В другом испытании применяют стальной шар массой 2,26 кг. Его отпускают уже с высоты 4 м на внешний слой. На тест берут не все стекло, а квадрат со стороной 300 мм. Шар не должен пройти сквозь защитный барьер триплекса в течение 5 с после контакта. Обязательна и проверка оптических свойств: значительные искажения на ветровом стекле недопустимы.

   

 

17-steklo-bor_zr12-12

 По заказу производителей проводят нестандартные тесты. Например, проверяют на прочность клеевой слой кронштейна салонного зеркала. При температуре 100 ºC он обязан выдержать 500‑граммовый груз в течение 72 ч.

06-steklo-bor_zr12-12

  На так называемом холодном конце линии стекло режут на куски и отправляют в камеру с шестью лазерами, которые контролируют качество конечного продукта. Если обнаружат трещины или неровные линии, конвейер для этого стекла разомкнется и оно полетит в контейнер с осколками. Завершают технологический цикл манипуляторы с присосками: они складывают прозрачные панели на рамы, их подцепляет погрузчик и отвозит на склад.

15-steklo-bor_zr12-12

  По договоренности с производителем автомобиля уплотнители, молдинги, кронштейн зеркала и держатель датчика дождя установят на триплекс прямо на стекольном заводе. У борского предприятия, например, один специализированный цех находится непосредственно на главной площадке, другой – в Санкт-Петербурге, где изготавливают компоненты для местных производств «Тойоты» и «Нисcана».

Автомобильное стекло

08-steklo-bor_zr12-12

  Листовое стекло, которому уготована служба в автомобиле, со склада снова поступает в цех завода. Бездушный резчик рационально разрежет большие куски на маленькие, подчиняясь командам компьютера. Алмазный диск обрабатывает кромку заготовки, делая ее безопасной. Теперь стекло пригодно для ручных манипуляций.

09-steklo-bor_zr12-12

  Вклеиваемые стекла проходят дополнительную операцию. На стекло накладывают шаблон с нанесенной на него краской. Станок продавливает ее через отверстия, и по периметру стекла получается пятнистый рисунок. Это покрытие из керамической эмали выполняет две функции: маскирует клеевое соединение и защищает состав от агрессивного воздействия солнца. Так же наносят на задние стекла нити обогрева – они выполнены из серебросодержащей краски и покрыты дополнительным ди­электрическим слоем. Клеймо завода выполняют той же керамической краской. Говорят, стереть эту эмаль невозможно.

10-steklo-bor_zr12-12

  Дополнительную жесткость стеклу придает закалка. Деталь нагревают в печи до 650 ºC, после чего мгновенно охлаждают градусов до ста двадцати. Одновременно стекло прижимают прессом, чтобы придать нужную форму. Рядом с печью не только жарко, но и шумно: чтобы резко понизить температуру, нужны мощные вентиляторы. Без наушников здесь не обойтись.

Триплекс

11-steklo-bor_zr12-12

  Для триплекса на Борском стекольном заводе выделены четыре линии. Три – для деталей, идущих на заводы, – полностью автоматизированы и производят сотни заготовок, но каждая только для одной модели. Четвертая выпускает ассортимент для розничной торговли. Ручного труда больше, тиражи меньше, зато можно производить до пяти разновидностей изделий одновременно. Грубый пресс, гнущий стекла, тут не применяют. Плоскую деталь водружают на изогнутый объемный шаблон и отправляют в печь гнутья. При температуре 700 ºC стекло становится податливым и под собственным весом принимает нужную форму. Далее следует управляемое охлаждение. Такой процесс называют моллированием.

112-steklo-bor_zr12-12

  Стекла для триплекса изначально режут парами, одно чуть больше другого, чтобы при наложении друг на друга кромки идеально совмещались. Отличить, где какая половинка, очень просто: на нижней черная окантовка шелкографии. Перед «свадьбой» стекла моют – тщательно, в четыре захода: на первых трех рубежах обычной водой, на последнем – дистиллированной. Чистые компоненты въезжают в стерильную камеру, где между ними вкладывают полимерную пленку. Она удержит осколки при аварии и не даст им разлететься. Материал матово‑белого цвета обретет прозрачность от нагревания при склеивании. И даже более того – частично проникнет в структуру стекол.

14-steklo-bor_zr12-12

  Соединяют слои в готовый триплекс двумя способами. При первом действует механический пресс, при втором – более изящная установка: к краям «бутерброда» по всему периметру подводят трубки, через которые отсасывают весь воздух, оставшийся между слоями. Этот метод более эффективен, процент брака на выходе ниже. Дальше технология единая. Триплексы помещают в автоклав – герметично закрывающуюся печь. Детали тут не только парятся при температуре 140 ºC, но и подвергаются давлению 12 атм. Полтора часа – и ветровое стекло готово.