相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)根據(jù)35u.s.c.§119，要求2014年11月7日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列第62/076,821號(hào)的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)為基礎(chǔ)并將其全文通過(guò)引用結(jié)合于此。

本公開(kāi)主要涉及用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形的方法和系統(tǒng)，更具體地，涉及使用感應(yīng)加熱對(duì)薄玻璃片材進(jìn)行彎曲的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

熱成形和形成薄玻璃片材的能力與各行業(yè)越來(lái)越相關(guān)。作為非限定性的實(shí)例，用于汽車(chē)的玻璃窗格的生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其由于越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境和安全要求而不斷變化。由于政府法規(guī)要求提高燃料經(jīng)濟(jì)性并減少排放，因此，對(duì)具有高光學(xué)質(zhì)量和低重量的復(fù)雜的玻璃形狀的需求正在增加。由較薄的玻璃制造汽車(chē)部件的能力可以轉(zhuǎn)化為使汽車(chē)重量更輕、改善燃料經(jīng)濟(jì)性、減少排放、和/或改善汽車(chē)重量分布(例如，重心更低)。

用于對(duì)玻璃成形的現(xiàn)有技術(shù)的方法包括將玻璃片材置于成形模具上，將玻璃傳遞通過(guò)加熱爐以均勻加熱并軟化片材，并且在重力下使軟化的玻璃下垂以呈現(xiàn)所需的形狀。成形模具起到一個(gè)表面的作用，圍繞該表面，可將玻璃片材形成所需的形狀。這種傳統(tǒng)的成形系統(tǒng)可以對(duì)傳統(tǒng)玻璃有效，傳統(tǒng)玻璃較厚，例如厚度在大于約3mm至約6mm范圍內(nèi)的玻璃。較厚的玻璃片材通常可經(jīng)受粘性變形，同時(shí)避免本領(lǐng)域中稱作的“浴缸效應(yīng)”，在所述“浴缸效應(yīng)”中，玻璃的邊緣呈現(xiàn)出急劇的下降而中心是平整的。

然而，當(dāng)使用這些傳統(tǒng)方法加工較薄的玻璃(例如厚度小于約2-3mm的玻璃)時(shí)，玻璃易于扭曲和拉伸，這導(dǎo)致邊緣過(guò)于粘性變?。辉谥亓d荷下玻璃的體心(bulkcenter)偏離；以及在邊緣周?chē)霈F(xiàn)不期望的起皺。彎曲大型薄玻璃片材以形成汽車(chē)部件，例如頂板、擋風(fēng)玻璃等，可能需要在玻璃的邊緣和中心之間建立一個(gè)巨大的溫差。

大型薄玻璃片材的成形可以在退火爐中進(jìn)行，所述退火爐包括許多順序排列的加熱爐，在其中，玻璃片材的溫度逐漸升高以實(shí)現(xiàn)重力下垂。然而，出于從加熱爐壁的熱區(qū)和冷區(qū)到玻璃的中心和邊緣的輻射角系數(shù)的原因，在加熱爐中使用簡(jiǎn)單的變化的加熱不能實(shí)現(xiàn)使薄玻璃達(dá)到所需形狀的溫差。需要其他方法阻擋輻射，所述輻射例如從加熱爐熱區(qū)到玻璃邊緣的輻射以及從加熱爐冷區(qū)到玻璃的中心的輻射?？墒褂脽岫芎?或散熱器阻擋或吸收沿著玻璃邊緣的輻射熱。然而，出于各種原因，包括不期望的穿過(guò)玻璃片材的熱傳遞以及在彎曲過(guò)程中隨著熱盾的加熱其效果的逐漸喪失，這一解決方案可能不能令人滿意地彎曲薄玻璃片材。此外，熱盾可能體積龐大、笨重，并且可增加玻璃成形操作的復(fù)雜性和/或成本。

因此，將會(huì)有利的是，提供用于對(duì)薄玻璃片材進(jìn)行成形和回火的方法和系統(tǒng)，更具體地，能夠在薄玻璃片材的邊緣和中心之間建立足夠溫差的系統(tǒng)。為了減少制造成本和/或加工時(shí)間，還可能有利的是提供一系統(tǒng)，其至少部分地可與現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)合對(duì)彎曲和回火傳統(tǒng)的(例如，較厚的)玻璃起作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一些實(shí)施方式中，提供了具有溫差的系統(tǒng)以使得玻璃邊緣具有比玻璃中心更低的溫度。其他實(shí)施方式可提供在不使用熱盾、散熱器和/或具有復(fù)雜控制方案的可變式加熱爐(variablefurnace)加熱的情況下，用于在玻璃片材的不同部分之間建立溫差的方法和系統(tǒng)。

在各個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明還涉及用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括成形模具、磁場(chǎng)發(fā)生器、和大體上位于磁場(chǎng)發(fā)生器和成形模具之間的襯托器板(susceptorplate)。在一些實(shí)施方式中，所述磁場(chǎng)發(fā)生器可以包括至少一個(gè)感應(yīng)線圈和與至少一個(gè)感應(yīng)線圈相連接的至少一個(gè)電源。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，所述襯托器板可包括與所述至少一個(gè)感應(yīng)線圈相鄰的第一表面和與玻璃結(jié)構(gòu)相鄰的相對(duì)的第二表面。在一些實(shí)施方式中，所述電源可以為產(chǎn)生交流電的非傳導(dǎo)性(rf)電源。

本公開(kāi)還涉及用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱和/或成形的方法，所述方法包括將玻璃結(jié)構(gòu)置于成形模具上，將成形模具和玻璃結(jié)構(gòu)引入加熱爐中，以及使用至少一個(gè)感應(yīng)加熱源間接加熱玻璃結(jié)構(gòu)的至少一部分。本文公開(kāi)的方法可用于例如在玻璃結(jié)構(gòu)上建立差分加熱分布(differentialheatingprofile)。在各個(gè)實(shí)施方式中，可將玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)部分加熱至約400℃至約1000℃的溫度范圍。在另外的實(shí)施方式中，加熱爐的停留時(shí)間可從約1分鐘至約60分鐘或更長(zhǎng)。根據(jù)一些非限定性的實(shí)施方式，所述玻璃結(jié)構(gòu)的厚度可以為3mm或更低，例如約0.1mm至約3mm、約0.3至約2.5mm、約0.5mm至約2mm、約0.7mm至約1.5mm，或者約1mm至約1.2mm。所述玻璃結(jié)構(gòu)可選自例如，單塊玻璃片材、單獨(dú)堆疊的多塊玻璃片材、玻璃-玻璃層壓結(jié)構(gòu)和玻璃-聚合物層壓結(jié)構(gòu)。

在以下的詳細(xì)描述中給出了本公開(kāi)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言根據(jù)所作描述即容易理解，或者通過(guò)實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書(shū)以及附圖在內(nèi)的本文所述方法而被認(rèn)識(shí)。

應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的發(fā)明詳述都顯示了本公開(kāi)的多種實(shí)施方式，并旨在提供用于理解權(quán)利要求的性質(zhì)和特性的總體評(píng)述或框架。包括的附圖提供了對(duì)本公開(kāi)的進(jìn)一步的理解，附圖結(jié)合于本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖例示了本公開(kāi)的各種實(shí)施方式，并與描述一起用來(lái)解釋本公開(kāi)的原理和操作。

附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

結(jié)合以下附圖閱讀，便可以最好地理解下文中的發(fā)明詳述，圖中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記表示：

圖1示出了本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形的系統(tǒng)；

圖2示出了本公開(kāi)的另一個(gè)實(shí)施方式的感應(yīng)加熱源陣列；

圖3為示出了使用現(xiàn)有技術(shù)的均勻輻射加熱方法獲得的部分形狀的偏差圖；

圖4a為示出了使用差分加熱方法成形的玻璃結(jié)構(gòu)其邊緣與中心之間的溫差的熱分布；

圖4b為使用圖4a的差分加熱分布獲得的部分形狀的示意圖；

圖4c為使用圖4a的差分加熱分布獲得的部分形狀的偏差圖；

圖5為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式運(yùn)用感應(yīng)加熱以建立差分加熱分布的系統(tǒng)的磁通密度示意圖；

圖6為根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施方式示出了襯托器板溫度作為時(shí)間的函數(shù)的圖；

圖7為根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施方式示出了襯托器板溫度作為襯托器板長(zhǎng)度的函數(shù)的圖；

圖8為根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式運(yùn)用感應(yīng)加熱以建立差分加熱分布的系統(tǒng)的溫度等值線示意圖；

圖9為根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施方式示出了玻璃溫度作為玻璃長(zhǎng)度的函數(shù)的圖；

圖10為根據(jù)本公開(kāi)的各個(gè)實(shí)施方式示出了對(duì)于不同的感應(yīng)線圈玻璃溫度作為玻璃長(zhǎng)度的函數(shù)的圖。

詳述

系統(tǒng)

本文公開(kāi)了用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括成形模具、磁場(chǎng)發(fā)生器、和大體上位于磁場(chǎng)發(fā)生器和成形模具之間的襯托器板。本文還公開(kāi)了用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括磁場(chǎng)發(fā)生器和襯托器板，所述磁場(chǎng)發(fā)生器包括至少一個(gè)感應(yīng)線圈和與所述至少一個(gè)感應(yīng)線圈相連接的至少一個(gè)電源；所述襯托器板具有與所述至少一個(gè)感應(yīng)線圈相鄰的第一表面和與所述玻璃結(jié)構(gòu)相鄰的相對(duì)的第二表面。舉例來(lái)說(shuō)，示例性的玻璃結(jié)構(gòu)包括但不限于，單塊玻璃片材、單獨(dú)堆疊的多塊玻璃片材、玻璃-玻璃層壓結(jié)構(gòu)和玻璃-聚合物層壓結(jié)構(gòu)。

參考圖1，其示出了本公開(kāi)的用于對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形的示例性系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式，所述系統(tǒng)包括磁場(chǎng)發(fā)生器mf，所述磁場(chǎng)發(fā)生器mf可包括至少一個(gè)感應(yīng)線圈ic和與所述感應(yīng)線圈相連接的至少一個(gè)電源rf。襯托器板sp可位于與感應(yīng)線圈ic相鄰的位置。玻璃片材g可位于與所述襯托器板sp相鄰的位置，例如，在成形模具(未示出)上。

所述玻璃結(jié)構(gòu)g可以被傳送或以其他方式引入到加熱爐中或包含感應(yīng)加熱源的任意其他加熱裝置中。所述感應(yīng)加熱源可在所述襯托器板的至少一部分中感應(yīng)局部加熱，這可進(jìn)而通過(guò)輻射熱傳遞向所述玻璃結(jié)構(gòu)的至少一部分提供局部的熱。應(yīng)理解，雖然在一些實(shí)施方式中，對(duì)于襯托器板和玻璃結(jié)構(gòu)，感應(yīng)加熱和輻射加熱可以分別為主要的加熱模式，但是可存在其他熱傳遞模式，包括對(duì)流加熱和傳導(dǎo)加熱。例如，在一些實(shí)施方式中，所述玻璃結(jié)構(gòu)可主要通過(guò)來(lái)自襯托器板的輻射熱被加熱，但是其他熱傳遞模式，例如感應(yīng)加熱、對(duì)流加熱和傳導(dǎo)加熱也可有助于總體的加熱。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，輻射加熱可構(gòu)成大于約50％的玻璃的總體加熱，例如大于約60％，大于約70％，大于約80％，或者大于約90％的總加熱。設(shè)想了其他加熱模式的組合并且其意欲落在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。

在一些示例性的實(shí)施方式中，感應(yīng)加熱源可以包括磁場(chǎng)發(fā)生器mf。所述磁場(chǎng)發(fā)生器可包括至少一個(gè)感應(yīng)線圈ic和與所述至少一個(gè)感應(yīng)線圈相連接的至少一個(gè)電源rf。在各個(gè)實(shí)施方式中，控制器(未示出)可與所述電源相連接。磁場(chǎng)發(fā)生器可產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)對(duì)襯托器板sp感應(yīng)加熱至所需溫度有效。所述襯托器板可位于與感應(yīng)線圈(第一表面s1)相鄰并與所述玻璃結(jié)構(gòu)(第二表面s2)相鄰的位置，其可通過(guò)輻射熱傳遞將熱從線圈傳遞至玻璃結(jié)構(gòu)，由此增加所述玻璃結(jié)構(gòu)g的至少一部分的溫度。

所述電源rf可選自用于感應(yīng)加熱的任意合適的電源，例如，非傳導(dǎo)性電源。所述電源可產(chǎn)生例如，交流電。在一些實(shí)施方式中，所述交流電的頻率(f)可在約1khz至約400khz的范圍內(nèi)，例如約10khz至約350khz、約30khz至約300khz、約50khz至約250khz，或者約100khz至約200khz，包括它們之間的所有范圍和子范圍。在各個(gè)實(shí)施方式中，電流振幅可在約100a至約2,000a的范圍內(nèi)，例如約200a至約1,500a，或者約500a至約1000a，包括它們之間的所有范圍和子范圍。

當(dāng)交流電流過(guò)感應(yīng)線圈時(shí)，感應(yīng)線圈可產(chǎn)生磁場(chǎng)。然后磁場(chǎng)可在襯托器板中感應(yīng)渦流，這可導(dǎo)致襯托器板感應(yīng)加熱。在一些非限定性的實(shí)施方式中，所述感應(yīng)加熱源，例如磁場(chǎng)發(fā)生器，可在襯托器板中感應(yīng)加熱至某一溫度，所述溫度在大于約600℃至約1000℃的范圍內(nèi)，例如約650℃至約900℃，或者約700℃至約800℃。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，襯托器板的加熱區(qū)域的尺寸和/或位置可與感應(yīng)線圈的尺寸和/或位置直接成正比。此外，由于與襯托器板相鄰的玻璃結(jié)構(gòu)的選定部分的溫度可經(jīng)由襯托器通過(guò)來(lái)自感應(yīng)線圈的輻射熱傳遞而局部升高，因此，所述玻璃結(jié)構(gòu)的加熱區(qū)域的尺寸和/或位置也可與感應(yīng)線圈的尺寸和/或位置直接成正比。因此，在一些實(shí)施方式中，感應(yīng)線圈可被設(shè)置成貫穿、覆蓋或限定所需的玻璃彎曲形狀，以例如加熱玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)部分。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，感應(yīng)線圈可被設(shè)置成經(jīng)由襯托器板間接加熱玻璃結(jié)構(gòu)的中心部分或玻璃結(jié)構(gòu)的邊緣，或者玻璃結(jié)構(gòu)的其他區(qū)域等。

根據(jù)具體應(yīng)用的需要，感應(yīng)線圈可限定規(guī)則的或不規(guī)則的形狀。例如，所述感應(yīng)線圈可被設(shè)置成形成大致的正方形或圓形形狀，或者對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)的部分進(jìn)行彎曲所需的任意其他規(guī)則或不規(guī)則形狀。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，由至少一個(gè)感應(yīng)線圈限定的面積可在約25cm²至約10,000cm²的范圍內(nèi)，例如約100cm²至約6,000cm²，或者約500cm²至約2,500cm²，包括它們之間的所有范圍和子范圍。在各個(gè)實(shí)施方式中，感應(yīng)加熱線圈可包括導(dǎo)電材料，例如金屬或金屬合金，如一條或多條銅線。根據(jù)一些實(shí)施方式，感應(yīng)加熱線圈可以用絞合線纏繞，所述絞合線可在較高頻率時(shí)減少集膚效應(yīng)損失。例如，感應(yīng)線圈可纏繞在非磁性材料上，所述非磁性材料例如塑料、陶瓷等。在例如在較低頻率下操作的其他實(shí)施方式中，所述感應(yīng)線圈可纏繞在磁芯上，例如，包括鐵磁材料(例如鐵)的芯，所述磁芯可增加電感。

所述襯托器板可包括適于通過(guò)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)加熱的任何電阻材料。這樣的材料的非限定性實(shí)例包括，例如，碳鈉米管，或者金屬和金屬合金，如不銹鋼、銀、銅、鋁、鎢、鋅、鎳、鐵、鉑、鎳鉻合金等。在一些實(shí)施方式中，襯托器板的電阻在室溫下可在約1.6e-6至約1.1e-4ω·cm的范圍內(nèi)。所述襯托器板可具有適于所需應(yīng)用的任意形狀和/或尺寸，包括規(guī)則的形狀，例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、多邊形等；以及各種不規(guī)則形狀。

根據(jù)一些實(shí)施方式，襯托器板可為片材，例如金屬或金屬合金片材。所述片材可具有至少一個(gè)尺寸，例如，長(zhǎng)度、寬度、和/或直徑，所述尺寸在約0.1m至約2m的范圍內(nèi)，例如約0.5m至約1.5m，或者約0.75m至約1m，包括它們之間的所有范圍和子范圍。所述襯托器板的厚度可在例如約0.1mm至約20mm的范圍內(nèi)，如約0.2mm至約10mm，或者約0.5mm至約5mm，包括它們之間所有的范圍和子范圍。當(dāng)然，這些尺寸僅是示例性的并且取決于工藝參數(shù)，其可以變化，所述工藝參數(shù)例如玻璃片材尺寸、操作溫度、襯托器板材料、和/或感應(yīng)加熱單元操作頻率。

在各個(gè)非限定性的實(shí)施方式中，所述襯托器板可大體上位于磁場(chǎng)發(fā)生器和成形模具(或玻璃結(jié)構(gòu))之間。所述襯托器板的第一表面可與感應(yīng)線圈相鄰，例如，襯托器板與感應(yīng)線圈之間的距離可在約1mm至約100mm的范圍內(nèi)，如約10mm至約75mm，或者約15mm至約50mm，包括它們之間所有的范圍和子范圍。類似地，所述襯托器板的第二表面可與玻璃結(jié)構(gòu)相鄰，例如間距在約1mm至約50mm的范圍內(nèi)，如約5mm至約30mm，或者約10mm至約20mm，包括它們之間所有的范圍和子范圍。當(dāng)然，這些距離僅是示例性的并且取決于工藝參數(shù)，其可以變化，所述工藝參數(shù)例如玻璃厚度、操作溫度、襯托器板材料、所需的玻璃溫差等。

雖然未在圖1中示出，但是玻璃結(jié)構(gòu)g可以被置于成形模具上。所述成形模具可以包括具有表面，且在所述表面上或周?chē)蓪?duì)玻璃進(jìn)行成形的任何物體。成形模具可以具有適于生產(chǎn)用于具體應(yīng)用的成形玻璃產(chǎn)品的任何形狀和尺寸。例如，可以設(shè)計(jì)成形模具以使得玻璃片材具有所需曲率，例如，在用于汽車(chē)的擋風(fēng)玻璃和后窗及側(cè)窗的情形中，可以設(shè)計(jì)成形模具。設(shè)想了其他形狀和構(gòu)造，并且其落在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，所述成形模具可以為重力彎曲環(huán)模具、固定形狀重力環(huán)、多形狀鉸鏈重力下垂環(huán)、任選地具有真空輔助的完整表面模具。上述模具可以與例如任選地預(yù)加拉力裝置一起使用。當(dāng)然，由于本文中描述的實(shí)施方式還可以適用于壓力輔助的彎曲方法，因此，本發(fā)明不應(yīng)限定于重力彎曲方法。

可使用本文中公開(kāi)的成形系統(tǒng)對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行彎曲以產(chǎn)生各種形狀，例如適于汽車(chē)應(yīng)用(如擋風(fēng)玻璃、頂板、側(cè)窗等)的凸面形和凹面形?？蓪?duì)玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形，例如，通過(guò)加熱玻璃結(jié)構(gòu)的中心部分以使得其在重力下下垂，同時(shí)在玻璃邊緣維持相對(duì)涼的溫度以防止下垂，反之亦然。當(dāng)然，本文所附的權(quán)利要求不應(yīng)僅限于汽車(chē)應(yīng)用，因?yàn)橹黝}適用于各種各樣的應(yīng)用，例如但不限于建筑應(yīng)用、其他運(yùn)輸應(yīng)用等。

使用本文公開(kāi)的系統(tǒng)還可生產(chǎn)具有一個(gè)以上曲率半徑的玻璃形狀。例如，磁場(chǎng)發(fā)生器可包括一個(gè)以上與單個(gè)襯托器板相連的感應(yīng)線圈?；蛘撸墒褂冒ㄒ粋€(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈和/或電源的一個(gè)陣列的磁場(chǎng)發(fā)生器與一個(gè)陣列的本公開(kāi)的襯托器板相結(jié)合。在圖2中示例出了這樣的陣列，圖2示出了四個(gè)感應(yīng)加熱源，其與四個(gè)襯托器板(ic1，sp1，rf1)(ic2，sp2，rf2)(ic3，sp3，rf3)(ic4，sp4，rf4)相結(jié)合，每個(gè)感應(yīng)加熱源包括感應(yīng)線圈和電源?？蓱?yīng)用如圖2中示出的這樣的構(gòu)造及其變形實(shí)現(xiàn)局部熱分布以生產(chǎn)復(fù)雜的目標(biāo)形狀?？墒褂酶袘?yīng)線圈和襯托器板的各種排列形式以制造不對(duì)稱形狀和/或向各個(gè)不同的方向彎曲玻璃結(jié)構(gòu)。雖然圖2示出的陣列與感應(yīng)線圈相鄰，但是應(yīng)理解其他排列形式是可能的，例如線圈位于同心處。

在一些實(shí)施方式中，還可單獨(dú)地控制每個(gè)感應(yīng)線圈以在各襯托器板上達(dá)到所需的溫度分布。因此，在玻璃結(jié)構(gòu)上可實(shí)現(xiàn)可變的熱分布以生產(chǎn)任意數(shù)目的玻璃形狀。根據(jù)一個(gè)非限定性的實(shí)施方式，可以通過(guò)第一感應(yīng)線圈將玻璃結(jié)構(gòu)的中心區(qū)域加熱至第一溫度，可以通過(guò)第二感應(yīng)線圈將玻璃結(jié)構(gòu)的外部區(qū)域加熱至第二溫度，可以將玻璃結(jié)構(gòu)的周?chē)鷧^(qū)域維持在第三溫度，例如在不存在感應(yīng)線圈的情況下，任選地，這些區(qū)域彼此同心。

雖然圖1示出的感應(yīng)加熱源(例如磁場(chǎng)發(fā)生器mf和襯托器板sp)位于玻璃結(jié)構(gòu)g的上方，但是這一排列形式并不意欲是限定性的，因?yàn)楦袘?yīng)加熱源和襯托器板可位于玻璃結(jié)構(gòu)g的下面，或者兩者一個(gè)在上方一個(gè)在下方，及其變換形式。因此，根據(jù)具體應(yīng)用需要，可以改變玻璃結(jié)構(gòu)、感應(yīng)加熱源和襯托器板的相對(duì)取向。

不希望囿于理論，現(xiàn)認(rèn)為本文公開(kāi)的系統(tǒng)，例如圖1中示出的系統(tǒng)，可以起到在玻璃結(jié)構(gòu)表面上建立兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域的作用，所述兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域具有離散的溫度，兩個(gè)區(qū)域的溫度之間具有顯著的差異。在下垂彎曲成形過(guò)程的情形中，可以實(shí)現(xiàn)這樣的溫差，例如通過(guò)局部加熱玻璃結(jié)構(gòu)的中心而不向玻璃結(jié)構(gòu)的邊緣提供熱。因此，本文公開(kāi)的系統(tǒng)與使用均勻加熱分布的現(xiàn)有技術(shù)方法相比，在獲得目標(biāo)形狀方面可以提供顯著的改進(jìn)。

在圖3中示出了這樣的現(xiàn)有技術(shù)方法，圖3為示出了目標(biāo)部分形狀和預(yù)計(jì)部分形狀之間的形狀偏差(mm)的圖，所述預(yù)計(jì)部分形狀通過(guò)在下垂彎曲過(guò)程期間對(duì)0.7mm厚度的玻璃結(jié)構(gòu)使用均勻加熱分布獲得。用“a”表示的區(qū)域表示過(guò)分下垂，用“b”表示的區(qū)域表示下垂不足。偏差圖說(shuō)明剛好位于該結(jié)構(gòu)的四個(gè)邊緣內(nèi)部的玻璃區(qū)域過(guò)分下垂多達(dá)約20mm，而該結(jié)構(gòu)的中心具有大致為目標(biāo)的形狀。當(dāng)對(duì)薄玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形時(shí)，這一“浴缸”現(xiàn)象尤為普遍，所述薄玻璃結(jié)構(gòu)例如厚度為小于約3.0mm的玻璃結(jié)構(gòu)，例如約0.3mm至約2.0mm，或者約0.5mm至約1.5mm，包括它們之間的所有范圍和子范圍。較厚的玻璃結(jié)構(gòu)的制模結(jié)果顯示該“浴缸”作用并不那么嚴(yán)重，所述較厚的玻璃結(jié)構(gòu)例如具有大于約3.0mm的常規(guī)厚度的那些，例如，約3.2mm或約5.0mm。

因此，尤其是對(duì)于較薄的玻璃，提供在玻璃結(jié)構(gòu)上運(yùn)用差分加熱分布的成形系統(tǒng)和方法是有利的。例如，在圖3的目標(biāo)部分形狀的情形中，有利的是使用差分加熱分布，其中，在較低的溫度下加熱玻璃結(jié)構(gòu)的周?chē)鷧^(qū)域以維持較高的玻璃粘度并限制粘性流動(dòng)，同時(shí)在較高的溫度下加熱玻璃結(jié)構(gòu)的中心區(qū)域以獲得所需的形狀。在圖4a中示出了這樣的差分加熱分布，其中示例性的熱分布預(yù)計(jì)玻璃結(jié)構(gòu)的中心區(qū)域處于約720℃，玻璃結(jié)構(gòu)的周?chē)鷧^(qū)域處于約640℃。因此，在圖4a中示出的示意圖中存在約80℃的溫差(δt)。圖4b為在下垂彎曲過(guò)程中使用圖4a的差分加熱分布獲得的部分形狀的示意圖，其以離面變形(mm)表示。圖4c為示出了目標(biāo)部分形狀和預(yù)計(jì)部分形狀之間的形狀偏差(mm)的圖，所述預(yù)計(jì)部分形狀通過(guò)在下垂彎曲過(guò)程期間對(duì)0.7mm厚度的玻璃結(jié)構(gòu)使用圖4a的差分加熱分布獲得。在圖4c中，中心區(qū)域a與目標(biāo)形狀相鄰，周?chē)鷧^(qū)域b略微下垂不足。因此，與圖2相比，在周?chē)倪^(guò)分下垂顯著減少。

在comsol中建立二維多重物理量模型以說(shuō)明本公開(kāi)的各個(gè)優(yōu)勢(shì)。該模型用于計(jì)算給定了假定線圈電流和頻率以及假定襯托器材料的磁場(chǎng)。該模型還用于計(jì)算在襯托器中產(chǎn)生的渦流加熱以及由于在襯托器和玻璃結(jié)構(gòu)之間的輻射熱傳遞產(chǎn)生的玻璃加熱。出于建模的目的，建立以下假設(shè)：(1)銅感應(yīng)線圈的電流振幅為頻率為50khz；(2)襯托器板包括不銹鋼。

圖5示出了給定感應(yīng)線圈長(zhǎng)度為20cm的以特斯拉為單位的磁通密度等值線。僅在與感應(yīng)線圈相鄰的襯托器部分有顯著的磁通密度。在襯托器板中，磁場(chǎng)可感應(yīng)渦流，從而使得在磁通量顯著的區(qū)域感應(yīng)加熱襯托器板。例如，在圖5示出的構(gòu)造中，襯托器板的中心將被加熱而襯托器板的邊緣將維持不被加熱。這在圖6中進(jìn)一步得到說(shuō)明，圖6繪制了襯托器板的邊緣與中心部分的溫度作為時(shí)間的函數(shù)圖，其中t＝0相當(dāng)于玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)入成形系統(tǒng)的時(shí)間。圖6表明，操作約120秒后，襯托器板的中心被加熱到約890℃，而襯托器板的邊緣仍然維持約620℃的較低的溫度。此外，圖7表明襯托器板被加熱區(qū)域的尺寸與線圈的尺寸直接相關(guān)。例如，在t＝120秒時(shí)，在線圈長(zhǎng)度為20cm的襯托器中的溫度分布顯示出獲得了鐘形溫度分布，其中，加熱中心為約20cm的長(zhǎng)度，并且溫度為約890℃，而襯托器的邊緣為約620℃。

使用上文討論的假設(shè)，生成了圖8中示出的溫度等值線圖。其他的假設(shè)包括：(1)在將玻璃結(jié)構(gòu)引入到成形系統(tǒng)之前先將其均勻預(yù)加熱到620℃；(2)在成形系統(tǒng)中，停留時(shí)間t＝120秒。如在圖8中所示，僅與在感應(yīng)線圈附近的襯托器板相鄰的玻璃部分被加熱到大于620℃的預(yù)加熱溫度的溫度。圖9進(jìn)一步示出了玻璃溫度作為玻璃結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的函數(shù)圖，該圖示出了獲得了鐘形玻璃溫度分布，其中心區(qū)域處于約730℃并且邊緣區(qū)域處于約620℃。此外，圖10繪出了對(duì)于三種不同長(zhǎng)度的感應(yīng)線圈的玻璃溫度作為玻璃長(zhǎng)度的函數(shù)圖，如在圖10中所示出的，被加熱的玻璃區(qū)域的尺寸可通過(guò)調(diào)整感應(yīng)線圈的尺寸(例如長(zhǎng)度)得到調(diào)節(jié)。

方法

根據(jù)本文公開(kāi)的方法，玻璃結(jié)構(gòu)可以位于成形模具上并被引入到包含感應(yīng)加熱源的加熱爐中?？梢杂帽绢I(lǐng)域已知的任何方式將玻璃結(jié)構(gòu)引入到加熱爐或其他加熱裝置中。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，可以使用輸送機(jī)，例如輥式輸送機(jī)或帶式輸送機(jī)引入玻璃結(jié)構(gòu)。

然后可以將玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)部分加熱到例如成形溫度或軟化溫度，例如玻璃結(jié)構(gòu)可有效地被模制成新形狀的點(diǎn)。通過(guò)感應(yīng)加熱源，例如，通過(guò)襯托器板的方式，可間接加熱玻璃結(jié)構(gòu)。例如，在襯托器板中可產(chǎn)生磁場(chǎng)以感應(yīng)加熱，并且可通過(guò)來(lái)自襯托器板的輻射熱傳遞加熱玻璃結(jié)構(gòu)。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，可將玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)部分加熱到約400℃至約1000℃的范圍內(nèi)，例如約500℃至約900℃，約600℃至約800℃，或者約650℃至約750℃，包括它們之間的所有范圍和子范圍。

在一些實(shí)施方式中，在玻璃結(jié)構(gòu)被引入到彎曲加熱爐之前可以將其預(yù)加熱至預(yù)先確定的溫度。例如，使用包含數(shù)個(gè)順序排列的站(station)的退火爐，可以應(yīng)用本文公開(kāi)的方法。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，可使用一個(gè)或多個(gè)預(yù)加熱站以將玻璃結(jié)構(gòu)均勻加熱至預(yù)先確定的溫度。這樣的預(yù)加熱站可使用常規(guī)的，例如輻射熱源，如紅外(ir)加熱器。在一些實(shí)施方式中，可在一個(gè)或多個(gè)步驟中將玻璃結(jié)構(gòu)預(yù)加熱到例如約300℃至約650℃范圍的溫度，例如約400℃至約620℃，約450℃至約600℃，約500℃至約550℃，包括它們之間的所有范圍和子范圍。

在玻璃結(jié)構(gòu)被引入到加熱爐或加熱裝置后，其可如上文所述被加熱給定的停留時(shí)間。取決于具體的系統(tǒng)和用途，停留時(shí)間可以變化。作為非限定性的實(shí)例，停留時(shí)間可以在約1至約60分鐘或以上的范圍內(nèi)，例如約5至約45分鐘，約6至約30分鐘，約12至約24分鐘，或者約15至約20分鐘，包括它們之間的所有范圍和子范圍。在給定的停留時(shí)間之后，接著可以將玻璃結(jié)構(gòu)退出加熱爐或加熱裝置并且可以進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他加工步驟。

可以使用本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)對(duì)比通過(guò)現(xiàn)有系統(tǒng)成形的玻璃結(jié)構(gòu)更薄的玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形。例如，可以使用本文公開(kāi)的方法和系統(tǒng)對(duì)厚度在約0.1mm至約3mm的范圍內(nèi)的薄玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形，所述厚度例如約0.3mm至約2.5mm，約0.5mm至約2mm，約0.7mm至約1.5mm，或者約1mm至約1.2mm，包括它們之間的所有范圍和子范圍?；蛘?，可以使用本文公開(kāi)的系統(tǒng)對(duì)較厚的玻璃結(jié)構(gòu)進(jìn)行成形，例如厚度大于約3mm的玻璃結(jié)構(gòu)，例如大于約4mm，或者大于約5mm的玻璃結(jié)構(gòu)。如上所述，示例性的玻璃結(jié)構(gòu)包括但不限于，單塊玻璃片材、單獨(dú)堆疊的多塊玻璃片材、玻璃-玻璃層壓結(jié)構(gòu)和玻璃-聚合物層壓結(jié)構(gòu)。

本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可提供優(yōu)于使用標(biāo)準(zhǔn)均勻加熱或差分加熱分布的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)和方法的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，通過(guò)消除具有多個(gè)控制器的多個(gè)加熱區(qū)域的需要，本文公開(kāi)的系統(tǒng)可以比現(xiàn)有技術(shù)的差分加熱系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。此外，本文公開(kāi)的系統(tǒng)可消除額外設(shè)備(如熱盾和熱散熱器)的需要。還可通過(guò)對(duì)感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行尺寸的限定，而不是依靠熱盾來(lái)阻擋輻射熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃溫度分布控制的改進(jìn)。熱盾可在操作期間因越來(lái)越熱而喪失效果，與熱盾不同的是，感應(yīng)加熱源可提供準(zhǔn)確及可靠的加熱分布，該加熱分布在操作期間不會(huì)改變。另外，本文公開(kāi)的方法可消除復(fù)雜易變的預(yù)加熱方案的需要，取而代之的是使用一個(gè)或多個(gè)均勻預(yù)加熱步驟。最后，不用使用過(guò)多的工具，不用增加復(fù)雜性，和/或不用增加成本，即可對(duì)現(xiàn)有的成形系統(tǒng)(例如加熱爐)進(jìn)行改造以包括本文公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)加熱源。當(dāng)然，應(yīng)理解，本文公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可能不具有以上優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)，但是其意欲落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

應(yīng)理解，多個(gè)公開(kāi)的實(shí)施方式可涉及與特定實(shí)施方式一起描述的特定特征、元素或步驟。還應(yīng)理解，雖然以涉及某一特定實(shí)施方式的形式描述，但特定特征、元素或步驟可以多種未說(shuō)明的組合或排列方式與替代性實(shí)施方式互換或組合。

還應(yīng)理解的是，本文所用術(shù)語(yǔ)“該”、“一個(gè)”或“一種”表示“至少一個(gè)(一種)”，不應(yīng)局限為“僅一個(gè)(一種)”，除非明確有相反的說(shuō)明。因此，例如，提到的“感應(yīng)線圈”包括具有兩種或更多種這類線圈的示例，除非文本中有另外的明確表示。同樣地，“多個(gè)(多種)”意欲表示“不止一個(gè)(一種)”。因此，“多個(gè)感應(yīng)線圈”包括兩個(gè)或多個(gè)這樣的線圈，例如三個(gè)或多個(gè)這樣的線圈等。

本文中，范圍可以表示為從“約”一個(gè)具體值開(kāi)始和/或至“約”另一個(gè)具體值終止。當(dāng)表述這種范圍時(shí)，例子包括自某一具體值始和/或至另一具體值止。類似地，當(dāng)使用先行詞“約”表示數(shù)值為近似值時(shí)，應(yīng)理解，具體數(shù)值構(gòu)成另一種實(shí)施方式。還應(yīng)理解的是，每個(gè)范圍的端點(diǎn)值在與另一個(gè)端點(diǎn)值相結(jié)合以及獨(dú)立于另一個(gè)端點(diǎn)值的情況下都是有意義的。

除非另有表述，否則都不旨在將本文所述的任意方法理解為需要使其步驟以具體順序進(jìn)行。因此，當(dāng)方法權(quán)利要求實(shí)際上沒(méi)有陳述為其步驟遵循一定的順序或者其沒(méi)有在權(quán)利要求書(shū)或說(shuō)明書(shū)中以任意其他方式具體表示步驟限于具體的順序，都不旨在暗示該任意特定順序。

雖然會(huì)用過(guò)渡語(yǔ)“包含”來(lái)公開(kāi)特定實(shí)施方式的各種特征、元素或步驟，但是應(yīng)理解的是，這暗示了包括可采用過(guò)渡語(yǔ)“由……構(gòu)成”或“基本上由……構(gòu)成”描述在內(nèi)的替代實(shí)施方式。因此，例如，包括a+b+c的系統(tǒng)的暗示替代實(shí)施方式包括其中系統(tǒng)由a+b+c組成的實(shí)施方式以及其中系統(tǒng)基本上由a+b+c組成的實(shí)施方式。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，可以在不偏離本公開(kāi)的范圍和精神的前提下對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到所述實(shí)施方式的融合了本公開(kāi)精神和實(shí)質(zhì)的各種改良組合、子項(xiàng)組合和變化，應(yīng)認(rèn)為本公開(kāi)包括所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的全部?jī)?nèi)容及其等同內(nèi)容。