玻璃中的應力一般分為三類:熱應力、結構應力、機械應力。玻璃中由于存在溫度差而產生的應力稱為熱應力,按存在特點分為:暫時應力、應力。本文從熱應力角度簡述玻璃的物理鋼化方法原理。
一、暫時應力
玻璃溫度低于應變點時處于彈性變形溫度范圍,當加熱或冷卻玻璃時,由于溫度梯度的存在而產生熱應力,當溫度梯度消失應力也隨之消失。它與熱膨脹系數、導熱系數、厚度和加熱(冷卻)速度等有關。
二、應力
玻璃溫度高于應變點時,從粘彈形狀態冷卻下來時,由于溫度梯度的存在而產生熱應力,當溫度梯度消失時仍保留在玻璃中的應力稱為應力,又稱為殘余應力。物理鋼化的原理就是形成應力的過程。
三、玻璃物理鋼化的原理
玻璃在鋼化爐加熱爐內按一定升溫速度加熱到低于軟化溫度,然后將此玻璃迅速送入冷卻裝置,用低溫高速氣流進行淬冷,玻璃外層首先收縮硬化,由于玻璃的導熱系數小,這時內部仍處于高溫狀態,待到玻璃內部葉開始硬化時,已硬化的外層將阻止內層的收縮,從而使先硬化的外層產生壓應力,后硬化的內層產生張應力。由于玻璃表面層存在壓應力,當外力作用于該表面時,首先必須抵消這部分壓應力,這就大大提高玻璃的機械強度,經過這樣物理處理的玻璃制品就是鋼化玻璃。