汽車玻璃邊緣隱藏的秘密——小黑點
這怎么有這么多小黑點?玻璃臟了嗎?好像還摳不掉。

你的車玻璃邊緣有小黑點嗎?這些小黑點是車窗的標配嗎?找個車庫,咱去看看。這輛車前面有……后面也有……側面這個小玻璃也有……看了幾十輛車,每輛車的前后擋風玻璃邊緣都有小黑點,左右兩側后面固定的小玻璃,也基本都有。為什么這么設計呢?趕緊回去研究一下。

通過查資料以及向國內玻璃大廠的技術專家請教,了解到這些小黑點的奧妙。其實玻璃邊緣挨著小黑點還有一圈黑邊,要說小黑點,得先說一下這個黑邊。
黑邊材料是燒結的黑色陶瓷,就是常說的釉,在玻璃的內表面。玻璃是通過膠條和密封膠與車黏在一起的,黑邊就在這個黏連區域,作用主要三個:第一,遮擋膠的痕跡,更美觀;第二,阻擋太陽直射膠條和密封膠,防止膠老化;第三,陶瓷釉比玻璃粗糙,膠水可以粘得更結實。

黑邊存在的原因搞清楚了,咱們看看小黑點。
太陽直射,玻璃黑邊吸熱相對較強,能達到六七十度,比透明區域溫度高很多,最近雨天,實在不給力,雖然現在沒有下雨,但也看不到太陽,但暴曬天確實能達到六七十度,黑邊與透明區域形成較大的溫差,熱脹冷縮,產生熱應力,導致熱變形,即使現在車窗一般用的雙層玻璃,強度較好,但仍不可完全忽視炸裂的可能性。

那么既然黑邊與透明區域溫差有這樣的隱患,怎么減小這個局部溫差呢?聰明的工程師就發明了小黑點,從邊緣向中心逐漸減小,逐漸變稀,材料與黑邊一樣,都是陶瓷釉,光照吸熱后,會產生一段溫度比黑邊低、比透明區域高的中間地帶,使溫度更平穩的過渡,這樣就減小了局部溫差,減弱了熱變形。

為了更直觀、定性地看一下熱應力和熱變形的減弱效果,用AIFEM做了個熱固耦合仿真。將小黑點做了塊狀簡化,環境20度,一個計算是玻璃邊緣區域70度;另一個邊緣三段區域,分別70,50,30度過渡,計算后明顯看到有溫度過渡的情況,應力和變形小都會一些。



理論加仿真,溫差導致的玻璃熱應力和熱變形你get了嗎?實驗設計我想了好久,其實想復現加了黑點之后熱變形減弱的效果,但確實沒想到實現方式,那咱們退而求其次,就只復現一下溫差會導致的熱變形?
這個實驗簡單,應該分分鐘搞定!找來玻璃,和激光燈。可能是直著射光的原因,如果玻璃的形變主要是厚度的變化,那么應該要給一定的折射角,斜著射試試。折騰了3個小時,損壞了N塊玻璃,激光點還是不動,看不出熱變形。為什么呢?可能形變很小,還沒有大到能影響光路的時候,內部熱應力就已經很大,碎掉了。

啊,實驗就這樣了,說回小黑點,它除了使玻璃邊緣溫度變化更均勻之外,據玻璃廠內部資料,還有點兒其它用途:比如在不阻擋駕駛員視線的同時,減少日光直射眼球,緩解駕駛疲勞;另外,有些車前置雷達、攝像頭、陽光感應器、自動雨刮也隱藏其中,視覺上更美觀。

而且通過對這么多車的觀察,我發現不同車的小黑點大小疏密都不太一樣,很隨意的感覺,我很好奇是不是有國標。就問玻璃廠的專家,他說沒有國標,他們有廠標,但是保密的。
這兩天調研,還發現了個很有意思的現象,就是特斯拉,這既不是廣告也沒有黑它的意思,單純闡述一個事實:就是我看的所有品牌的車都有小黑點,但特斯拉不太一樣,model3、modelY、modelX都沒有。是他們經過精密實驗后,覺得這些小黑點的作用微乎其微,可以省略么?
那么為什么modelS還保留呢?我查不到原因,不知道有沒有特斯拉的專家,在評論區答疑解惑。
本期文章就到這里啦,如果說得有不對或者不全面的地方,歡迎大家留言補充,咱們一起把這個問題研究得更透徹。那下期見!拜拜
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