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 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 ?
Dans 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 une température d'environ 620 °C à 670 °C, puis refroidi par soufflage d'air.
Au début du processus de refroidissement, la contrainte dans le verre est constante sur toute la section transversale. La surface du verre continue de se refroidir et se contracte. Le noyau du verre encore non refroidi s'y oppose. En conséquence, des contraintes de traction apparaissent à la surface du verre et des contraintes de compression dans le noyau.
Cependant, ces contraintes présentent encore très peu de variation 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 contrôlé et rapide, 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 en cas de casse. Celle-ci est nettement améliorée par la trempe thermique. Le verre trempé thermiquement présente un comportement de casse différent par rapport au verre flotté conventionnel. Le verre-regard trempé thermiquement ne se brise pas en gros éclats aux arêtes vives. En cas de casse, il se fragmente en petits morceaux plutôt ronds. Cela empêche les coupures graves. De ce fait, les coupures lors du nettoyage de la zone affectée sont également pratiquement exclues.
La trempe thermique augmente considérablement la résistance aux rayures. Cependant, des dommages ultérieurs à la surface causés par des rayures diminuent l'effet de la trempe thermique et donc aussi la résistance à la pression du verre. La résistance à la pression est sensiblement améliorée dans le verre trempé thermiquement. Ceci est particulièrement avantageux pour l'observation des procédés à l'aide de hublots d’observation. Un autre avantage important obtenu grâce à la trempe thermique est l'augmentation de la résistance au cyclage thermique. La résistance au cyclage thermique du verre borosilicaté non trempé est de 133 °C. En revanche, le verre borosilicaté trempé thermiquement présente une résistance au cyclage thermique de +230 °C. Cette augmentation de la résistance au cyclage thermique 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 | → | impossible |
| verre saphir | → | impossible |
En raison de la variété des types de verre disponibles, seuls les Matériaux en verre qui sont principalement utilisés dans les domaines d'application des clients d'ACI ont été abordés ci‑dessus.
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