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玻璃熱膨脹系數與應力的關系
發布時間:2019-04-21 23:51:13 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:

【正文】玻璃在成形時膨脹或熱收縮,以玻璃的熱膨脹系數表征。它與玻璃中應力的產生和玻璃制品尺寸的公差都有關系。玻璃在成形入模后,玻璃與模具壁表面接觸因冷卻而發生收縮,在較冷點上,玻璃表面層上收縮較大,向厚度內部收縮就逐漸減小。這樣,玻璃表面就存在著張應力。當玻璃仍處于液體狀態時,由于質點流動,應力很快消除,但當玻璃部分地到達彈性固體狀態,同時模型因受熱膨脹,這時玻璃制品的收縮和鑄鐵模型的膨脹約有1%-2%的差值,這樣就在成形的玻璃制品上產生了殘余應力,易導致表面裂紋產生。因此在成形中應當考慮不產生缺陷的應力消除速度問題。這一點在實際的生產中也常在出模時就發現有玻璃制品炸裂,有時是在出模后送退火爐前炸裂。

在套料玻璃制品的生產中,由于玻璃的熱膨脹系數不匹配問題,也常見成形操作過程中玻璃制品的炸裂發生。另外,在玻璃成形時,有時因玻璃組成中堿性氧化物含量過大,熱穩定性能下降,成形過程也會發生玻璃制品自炸現象。這就需要通過改變玻璃化學組成來提高玻璃熱穩定性能。

玻璃中因化學組成不均勻導致結構上不均勻而產生的應力,稱為結構應力。結構應力屬較久應力。例如在玻璃的熔制過程中由于熔制均化不良,使玻璃中產生條紋和結石等缺陷,這些缺陷的化學組成與主體玻璃不同,其膨脹系數亦有差異,如硅質耐火材料結石的膨脹系數為6×l0-6℃-1,而一般玻璃為9×10-9℃-1左右。在溫度到達常溫后,由于不同膨脹系數的相鄰部分收縮不同,使玻璃產生應力。這種由于玻璃固有結構所造成的應力,顯然是不能用退火的辦法來消除的。在玻璃中只要有條紋、結石的存在,就會在這些缺陷的內部及其周圍的玻璃體中引起應力。

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