随着无线充电技术和柔性OLED的广泛应用，盖板玻璃需要配合做成曲面形状，业内称作3D盖板玻璃。目前众多手机厂商旗舰机型均推出3D盖板机型，3D玻璃盖板能与中框180°平滑衔接，更符合人体工程学原理，从而大幅提高了滑动屏幕的手感体验。玻璃材质在防电磁屏蔽、可加工性、美感等方面优于金属、塑料材质，手机厂商为了产品差异化和无线充电技术的需要，也采用3D玻璃取代金属或塑料后盖。而热弯成型工艺是目前3D玻璃的主流成型工艺。
1 玻璃的热弯工艺
1.1 热弯模具的选用
热弯模具材料性能要求该材料应具有晶粒细、组织致密均匀，热稳定性高，易于加工，良好的导热系数，较小的热膨胀性等特性。一般可选择合金、陶瓷、石墨，但石墨具有的优良特性更符合3D盖板玻璃热弯模具的要求，业内大部分均采用石墨作为模具原材料，其主要特性有以下几点：
①耐高温性。石墨的熔点为（3 850± 50）℃，沸点为4 250 ℃，经高温灼烧重量损失很小。
②热膨胀性。热膨胀系数小，与玻璃有非常相近的热膨胀系数，收缩和热胀非常接近，更有利于玻璃热弯工艺的控制；石墨强度随温度提高而加强，能在高温下承受热弯机热弯作业施加的压力。
③导热性。石墨导热系数随温度升高而降低，在玻璃热弯作业温度范围内导热性能良好，有利于温度向玻璃的传导，提高热效率。
④润滑性。石墨材质模具表面光滑，组织均匀，尺寸精准，且容易脱模，能减少对玻璃屏幕造成伤害。
⑤化学稳定性。石墨在常温下化学稳定性非常好，不易受热态玻璃的浸润，也不会影响玻璃的结构和成分。
⑥抗热震性。石墨能经受住温度的剧烈变化，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹，从而提高模具的使用寿命。
⑦3D玻璃用石墨模具一般成对使用，即凹凸模配套使用。石墨模具示意图见图1。
图1 石墨模具示例图
采用热弯成型工艺首先应测试玻璃产品的各项参数，包括玻璃的应变点、退火点、变形点、软化点和热膨胀系数。尤其重要的是玻璃的变形点温度（Td ），以确定3D热弯加工成型温度范围。变形点反映的是温度与拉伸速率的关系，当拉伸速率发生突变时的温度点，即对应产品的变形点。此温度条件下，产品在受到外力作用时具有加工成型性。在3D热弯工艺中，此变形点温度可做为热弯加工的下限温度。而外力作用下可成型的上限温度，通常是在玻璃的软化点之下。但根据实践经验，适宜玻璃产品热态成型的温度T范围为：T d＜T＜T d＋ 30 ℃。测试方法：依据ASTM C-336和ASTM E-228标准，通过ANS-1000（美国Orton）仪器进行测试，从而获得产品的变形点温度（Td ）。
在3D玻璃热弯作业时，热弯作业温度、压力参数的设定需参考玻璃的应变点、退火点、变形点、热弯机工作区数量、玻璃厚度、3D曲面形状等进行设置。选用四川旭虹光电科技有限公司生产的0.40 mm厚高铝盖板玻璃作为试验样品，该玻璃采用浮法工艺生产。经测试其玻璃相关参 数为：
①应变点：（550±20）℃；
②退火点：（605±20）℃；
③变形点：（685±20）℃；
④软化点：（830±20）℃。
⑤热膨胀系数：（98.0±2）×10^ -7 /℃。
1.3 热弯工艺流程
热弯工艺流程：原片载入→预热→热弯成型 →退火→冷却→3D玻璃卸载
预热阶段：原片玻璃装入石墨模具后进入预热区，在该区域对模具加热，经模具热传导后使玻璃温度逐渐升高，温度平缓稳定过渡到热弯成型阶段。预热区温度设置见表1。
表1 预热区温度设置 /℃
热弯成型阶段：玻璃进入该区域后，温度达到作业温度，在外力作用下发生变形，最终与模具曲率达到一致，该阶段应结合玻璃变形点、软化点进行温度设置。热弯成型区温度见表2，压力设置见表3。
表2 热弯成型区温度设置 /℃
退火阶段：玻璃在该区域消除残余应力，应结合玻璃退火点、应变点进行温度设置。退火区温度设置见表4。
冷却阶段：在冷却装置的作用下，玻璃进行冷却定型，温度设置根据模具导热等情况设置，避免玻璃翘曲超标。冷却区温度设置见表5。
2 热弯过程中常见问题分析及对策
2.1 玻璃在模具内破裂
针对玻璃在模具内破裂问题，从以下几方面原因进行分析：
（1）外观检查
对放入石墨模具前的玻璃进行检查，是否有边部欠磨、砂边、崩边、表面有无划伤、异物等缺陷。
（2）温度
①根据玻璃应变点、退火点、变形点设置对应的升温曲线。如温度设置过低容易造成玻璃未达到变形点温度而受压破碎；
②模具上下模温度不一致，造成玻璃上下表面升温速率不一致，会引起玻璃发生弯曲，严重时在受力状态下发生碎裂。
（3）压力
①压力设置。在设置热弯压力时，要综合考虑热弯玻璃的厚度、热弯形状、工作区域，条件不同，设置参数也不同。如出现压力过大或者压力分配不当，会造成玻璃破碎；
②压力曲线设置。在玻璃受热逐渐软化过程中，如施加压力增幅过快，也容易造成破碎，在热弯区域尤其应注意压力曲线的设置，逐步增加压力的方式优于间断施加压力。
2.2 玻璃表面麻点
（1）石墨模具的质量、材质。石墨模具材质颗粒度过大或者加工质量差易造成玻璃产品出现麻点。
（2）作业环境的洁净度低，有飘尘等异物。
（3）温度偏高。热弯温度偏高，引起玻璃表面软化过度而失去强度，容易产生一部分抛光工序不能消除的微小麻点。
2.3 玻璃表面形变
（1）模具设计。提高模具的合理化设计可以有效降低玻璃形变缺陷。
（2）压力、温度设置。预热区温度偏高或者上下表面温差过大，会造成玻璃翘曲，受力热弯后成品会出现明显的光学畸变。
2.4 玻璃翘曲
退火、冷却温度控制。退火区不仅仅只为消除玻璃的残余应力，与玻璃翘也密切相关。在退火、冷却区应注意上下模的温度差，确定适合玻璃参数的退火、冷却温度曲线，防止玻璃翘曲。
3 结语
通过对3D盖板玻璃热弯成型工艺的阐述和对生产过程、问题的解析，给出3D热弯成型的工艺参数设定方法和常见问题的对策。
在3D盖板玻璃热弯成型工艺中，应结合玻璃本身特性来设定相应的温度、压力曲线，提高石墨模具品质及设计，加强现场洁净管理，注意观察生产过程，根据实际情况判断缺陷及其影响因素，并及时作出相应对策。
（《玻璃》何亮 宫汝华 何根 王世友 刘冬 李青）
