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玻璃热膨胀系数与应力的关系
2017-04-12 19:11  点击:506
    玻璃在成形时膨胀或热收缩,以玻璃的热膨胀系数表征。它与玻璃中应力的产生和玻璃制品尺寸的公差都有关系。玻璃在成形入模后,玻璃与模具壁表面接触因冷却而发生收缩,在最冷点上,玻璃表面层上收缩最大,向厚度内部收缩就逐渐减小。这样,玻璃表面就存在着张应力。当玻璃仍处于液体状态时,由于质点流动,应力很快消除,但当玻璃部分地到达弹性固体状态,同时模型因受热膨胀,这时玻璃制品的收缩和铸铁模型的膨胀约有1%-2%的差值,这样就在成形的玻璃制品上产生了残余应力,易导致表面裂纹产生。因此在成形中应当考虑不产生缺陷的应力消除速度问题。这一点在实际的生产中也常在出模时就发现有玻璃制品炸裂,有时是在出模后送退火炉前炸裂。

 

         在套料玻璃制品的生产中,由于玻璃的热膨胀系数不匹配问题,也常见成形操作过程中玻璃制品的炸裂发生。另外,在玻璃成形时,有时因玻璃组成中碱性氧化物含量过大,热稳定性能下降,成形过程也会发生玻璃制品自炸现象。这就需要通过改变玻璃化学组成来提高玻璃热稳定性能。

 

         玻璃中因化学组成不均匀导致结构上不均匀而产生的应力,称为结构应力。结构应力属永久应力。例如在玻璃的熔制过程中由于熔制均化不良,使玻璃中产生条纹和结石等缺陷,这些缺陷的化学组成与主体玻璃不同,其膨胀系数亦有差异,如硅质耐火材料结石的膨胀系数为6×l0-6-1,而一般玻璃为9×10-9-1左右。在温度到达常温后,由于不同膨胀系数的相邻部分收缩不同,使玻璃产生应力。这种由于玻璃固有结构所造成的应力,显然是不能用退火的办法来消除的。在玻璃中只要有条纹、结石的存在,就会在这些缺陷的内部及其周围的玻璃体中引起应力。

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