Jak działa termiczne wstępne naprężenie szkła?
Techniczne szkła, takie jak np. Szkło borokrzemianowe, Szkło sodowo-wapniowe, Szkło kwarcowe lub Szkło szafirowe odgrywają istotną rolę w obszarze optycznej obserwacji procesów. W dalszej części omówimy termiczne wstępne naprężenie szkła.
Czym jest termiczne hartowanie szkła?
Podczas termicznego hartowania szkło jest podgrzewane do temperatury o około 100 °C wyższej od temperatury przemiany. W temperaturze przemiany szkło podczas ochładzania przechodzi ze stanu plastycznego w stan sztywny. W tym celu materiał jest ogrzewany w piecu hartowniczym do około 620 °C–670 °C, a następnie chłodzony poprzez nadmuch powietrza.
Na początku procesu chłodzenia naprężenie w szkle jest stałe na całym przekroju. Powierzchnia szkła nadal się schładza i przy tym kurczy. Jeszcze nie schłodzony rdzeń w szkle przeciwdziała temu. W wyniku tego na powierzchni szkła powstają naprężenia rozciągające, a w rdzeniu naprężenia ściskające.
Napięcia te wykazują jednak na tym etapie nadal bardzo niewielkie różnice, ponieważ wskutek wysokiej lepkości są one szybko redukowane. Dlatego temperatura początkowa ma duże znaczenie dla rozluźnienia naprężeń rozciągających.
Jeśli temperatura początkowa jest zbyt niska, a lepkość rdzenia zbyt wysoka, może się zdarzyć, że powstające w tym procesie naprężenia wewnętrzne doprowadzą do pęknięcia szkła. Dzięki kontrolowanemu, szybkiemu chłodzeniu powierzchnia szkła kurczy się silniej niż rdzeń. Skutkiem tego jest powstanie w materiale określonego naprężenia własnego, w wyniku czego szkło zyskuje większą wytrzymałość.
Jakie są zalety termicznie hartowanego szkła?
Bardzo ważnym aspektem jest bezpieczeństwo przed pękaniem. Jest ono znacznie zwiększone przez hartowanie termiczne. Termicznie hartowane szkło wykazuje inne zachowanie przy złamaniu niż tradycyjne szkło typu float. Termicznie hartowany wizjer nie rozpada się na duże, ostre odłamki. W przypadku pęknięcia szkła rozkrusza się ono na małe, raczej zaokrąglone kawałki. Zapobiega to poważnym skaleczeniom. Dzięki temu skaleczenia podczas czyszczenia dotkniętego obszaru są również praktycznie wykluczone.
Dzięki hartowaniu termicznemu odporność na zarysowania znacznie wzrasta. Jednak późniejsze uszkodzenie powierzchni przez zadrapania zmniejsza naprężenie termiczne, a tym samym także wytrzymałość szkła na ciśnienie. Wytrzymałość na ciśnienie w przypadku termicznie hartowanego szkła jest znacznie większa. Jest to dodatkowa zaleta, szczególnie przy obserwacji procesu za pomocą Wizjer mocowany. Kolejną ważną zaletą uzyskaną dzięki hartowaniu termicznemu jest zwiększenie odporności na zmiany temperatury. Odporność na zmiany temperatury Szkło borokrzemianowe niehartowane wynosi 133 °C. Termicznie hartowane Szkło borokrzemianowe ma natomiast odporność na zmiany temperatury wynoszącą +230 °C. To zwiększenie odporności na zmiany temperatury stanowi dużą korzyść w procesach, w których temperatury robocze szybko się zmieniają.
Które rodzaje szkła można hartować termicznie?
| Szkło borokrzemianowe | → | możliwe |
| Szkło sodowo-wapniowe | → | możliwe |
| Szkło kwarcowe | → | niemożliwe |
| Szkło szafirowe | → | niemożliwe |
Ze względu na dużą liczbę dostępnych rodzajów szkła, powyżej omówiono tylko te materiały szklane, które są głównie stosowane w obszarach zastosowań klientów ACI.
Chcesz indywidualnej konsultacji?
Bezpośredni kontakt
Czy mają Państwo pytania dotyczące naszych produktów lub usług? Czy chcieliby Państwo uzyskać indywidualną konsultację w konkretnej sprawie? Prosimy nie wahać się skontaktować z nami bezpośrednio! Nasi eksperci są do Państwa dyspozycji i z przyjemnością pomogą.