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什么是玻璃的應力 鋼化玻璃為什么強度特別高

來源:中國玻璃網(wǎng) 作者:xzq 2018/11/30 17:15:44

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        在生活中我們經(jīng)常會用到各類玻璃制品,例如玻璃窗、玻璃杯、玻璃移門等。玻璃制品兼顧美觀與實用,既能夠憑借晶瑩剔透的外表惹人喜愛,又能夠充分利用其堅硬耐用的物理性能。一些藝術(shù)玻璃甚至會使玻璃具有更多的圖樣,增強裝飾效果。本篇文章中我們將介紹玻璃應力,并說明鋼化玻璃強度高的原因。

一、什么是玻璃的應力



        玻璃的應力是指玻璃由于外因(受力、濕度、溫度場變化等)而變形時,在玻璃內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力,以抵抗這種外因的作用,并試圖使玻璃從變形后的位置恢復到變形前的位置.

        分類:

        1)平面應力:它是由退火窯橫向溫度不均引起.各種在線應力儀測出的就是這種應力.其大小與退火窯長度無關(guān)、即與玻璃帶較好降溫速度無關(guān),只取決于玻璃板橫向溫度分布.平面應力對玻璃帶掰斷、掰邊影響很大.掰斷去邊之后,平面應力大部消失,對玻璃進-步加工影響很小.對厚玻璃而言, 平面應力引起的問題主要是多缺角, 以及劈邊,白渣等.

        2)厚度應力:又叫端面應力,是由玻璃表面與板芯在冷卻時所產(chǎn)生的溫度差所引起.它由退火窯長度所決定,在退火窯長度一定時,各區(qū)的進出口溫度即冷卻速度直接決定了應力的大小.厚度應力不但對玻璃一次生產(chǎn)有影響,而且對后續(xù)深加工也有很大影響,它應該是玻璃產(chǎn)品出廠質(zhì)量的一項重要指標.厚度應力對厚玻璃生產(chǎn)的影響主要是糖狀物;對深加工的影響主要有不易切割,鋼化炸爐.

二、鋼化玻璃為什么強度特別高


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        鋼化玻璃 (Tempered glass/Reinforced glass) 屬于安全玻璃。鋼化玻璃其實是一種預應力玻璃,為提高玻璃的強度,通常使用化學或物理的方法,在玻璃表面形成壓應力,玻璃承受外力時首先抵消表層應力,從而提高了承載能力,增強玻璃自身抗風壓性,寒暑性,沖擊性等。注意與玻璃鋼區(qū)別開來。

        ⒈物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃。它是將普通平板玻璃在加熱爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度(600℃)時,通過自身的形變清理內(nèi)部應力,然后將玻璃移出加熱爐,再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面,使其迅速且均勻地冷卻至室溫,即可制得鋼化玻璃。這種玻璃處于內(nèi)部受拉,外部受壓的應力狀態(tài),一旦局部發(fā)生破損,便會發(fā)生應力釋放,玻璃被破碎成無數(shù)小塊,這些小的碎片沒有尖銳棱角,不易傷人。

        ⒉化學鋼化玻璃是通過改變玻璃的表面的化學組成來提高玻璃的強度,一般是應用離子交換法進行鋼化。其方法是將含有堿金屬離子的硅酸鹽玻璃,浸入到熔融狀態(tài)的鋰(Li+)鹽中,使玻璃表層的Na+或K+離子與Li+離子發(fā)生交換,表面形成Li+離子交換層,由于Li+的膨脹系數(shù)小于Na+、K+離子,從而在冷卻過程中造成外層收縮較小而內(nèi)層收縮非常大,當冷卻到常溫后,玻璃便同樣處于內(nèi)層受拉,外層受壓的狀態(tài),其效果類似于物理鋼化玻璃。


相關(guān)概念

玻璃

        玻璃是非晶無機非金屬材料,一般是用多種無機礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長石、純堿等)為主要原料,另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,主要成分是硅酸鹽復鹽,是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體。廣泛應用于建筑物,用來隔風透光,屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃,和通過物理或者化學的方法制得的鋼化玻璃等。有時把一些透明的塑料(如聚甲基丙烯酸甲酯)也稱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系玻璃。


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