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钢化玻璃其实是一种预应力玻璃。它与我们学习过的预应力钢筋混凝土十分类似,只不过后者是直接通过钢筋的张拉使其产生轴向的预压应力,而前者是通过玻璃热胀冷缩的属性使其在表面产生预压应力。那我们为什么要让其在表面产生预压应力呢?我们已经学习过,像玻璃、混凝土、铸铁这类材料都有一个致命的缺陷,那就是脆性大,他们几乎没有一点塑性,
按工艺分1.物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。它是将普通平板玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度600℃时,通过自身的形变消除内部应力,然后将玻璃移出加热炉,再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃的两面,使其迅速且均匀地冷却至室温,即可制得钢化玻璃。
2.化学钢化玻璃是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度,一般是应用离子交换法进行钢化。其方法是将含有碱金属离子的硅酸盐玻璃,浸入到熔融状态的锂li+盐中,使玻璃表层的na+或k+离子与li+离子发生交换,表面形成li+离子交换层,由于li+的膨胀系数小于na+、k+离子,从而在冷却过程中造成外层收缩较小而内层收缩较大,当冷却到
弹弯。大片玻璃完成钢化后出现“锅底”变形,在施加外部压力时,玻璃或者向上或者向下凸起,并且当外部压力释放时,玻璃会保持其新的形状,如图3所示,生产上俗称弹弯。原因是玻璃四周的加热温度比玻璃中间位置的加热温度高,在钢化阶段,玻璃中间温度较低的部分会比玻璃四周固化速度快。当玻璃四周仍然持续收缩时,就会迫使玻璃的中间位置要么向上凸起,要么向下凸起。生产实际中的解决办法为:降低钢化炉边部温度;增加钢化炉出炉速度;降低风栅高度。
化学钢化玻璃是采用低温离子交换工艺制造的,所谓低温系是指交换温度不高于玻璃转变温度的范围内,是相对于高温离子交换工艺在转变温度以上,软化点以下的温度范围而言。低温离子交换工艺的简单原理是在400℃左右的碱盐溶液中,使玻璃表层中半径较小的离子与溶液中半径较大的离子交换,比如玻璃中的锂离子与溶液中的钾或钠离子交换,玻璃中的钠离子与溶液中的钾离子交换,利用碱离子体积上的差别在玻璃表层形成嵌挤压应力。
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