Comment fonctionne la trempe thermique du verre ?
Les verres techniques tels que, par exemple, le verre borosilicaté, le verre sodocalcique, le verre de quartz ou le verre de saphir jouent un rôle important dans le domaine de l'observation optique des procédés. Ci-dessous, nous aborderons la trempe thermique du verre.
Qu'est-ce que la trempe thermique du verre ?
Lors de la trempe thermique, le verre est chauffé à une température d'environ 100 °C au-dessus de la température de transformation. À la température de transformation, le verre passe de l'état plastique à l'état rigide lors du refroidissement. Pour ce faire, le matériau est chauffé dans un four de trempe à environ 620 °C à 670 °C puis refroidi par soufflage d'air.
Au début du processus de refroidissement, les contraintes dans le verre sont constantes sur toute la section transversale. La surface du verre continue de se refroidir et se contracte. Le noyau du verre, encore non refroidi, contrecarre cela. Par conséquent, des contraintes de traction apparaissent à la surface du verre et des contraintes de compression dans le noyau.
Cependant, ces contraintes montrent encore très peu de différences à ce stade, car elles se dissipent rapidement en raison de la viscosité élevée. Par conséquent, la température initiale est très importante pour la réduction des contraintes de traction.
Si la température initiale est choisie trop basse et que la viscosité du noyau est trop élevée, les contraintes internes qui en résultent peuvent entraîner la rupture du verre. En raison du refroidissement rapide et contrôlé, la surface du verre se contracte davantage que le noyau. Il en résulte le développement d'une contrainte résiduelle définie dans le matériau, ce qui confère au verre une résistance accrue.
Quels sont les avantages du verre trempé thermiquement?
Un aspect très important est la sécurité contre la rupture. Celle-ci est nettement accrue par la trempe thermique. Le verre trempé thermiquement présente un comportement de rupture différent par rapport au verre flotté conventionnel. Le hublot trempé thermiquement ne se brise pas en grands éclats aux bords tranchants. En cas de rupture, il se désintègre en petits morceaux plutôt ronds. Cela empêche les coupures graves. Par conséquent, les coupures lors du nettoyage de la zone concernée sont également pratiquement exclues.
La précontrainte thermique augmente considérablement la résistance aux rayures. Cependant, des dommages ultérieurs à la surface dus à des rayures réduisent la précontrainte thermique et donc également la résistance à la pression du verre. La résistance à la pression est nettement améliorée dans le verre précontraint thermiquement. Ceci est particulièrement avantageux pour l'observation des procédés à l'aide de raccords à hublot innovants. Un autre avantage important obtenu grâce à la précontrainte thermique est l'augmentation de la résistance aux cycles de température. La résistance aux cycles de température du verre borosilicaté non trempé est de 133 °C. En revanche, le verre borosilicaté précontraint thermiquement a une résistance aux cycles de température de +230 °C. Cette augmentation de la résistance aux cycles de température offre un avantage significatif dans les procédés où les températures de service changent rapidement.
Quels types de verre peuvent être trempés thermiquement ?
| verre borosilicaté | → | possible |
| verre sodocalcique | → | possible |
| verre de quartz | → | pas possible |
| verre saphir | → | pas possible |
En raison de la variété des types de verre disponibles, seuls les Matériaux en verre principalement utilisés dans les domaines d'application des clients d'ACI ont été abordés ci‑dessus.
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