玻璃熱膨脹系數(shù)與應(yīng)力的關(guān)系

2015-01-14 來源：中國玻璃網(wǎng)

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【中玻網(wǎng)】玻璃在成形時(shí)膨脹或熱收縮，以玻璃的熱膨脹系數(shù)表征。它與玻璃中應(yīng)力的產(chǎn)生和玻璃制品尺寸的公差都有關(guān)系。玻璃在成形入模后，玻璃與模具壁表面接觸因冷卻而發(fā)生收縮，在較冷點(diǎn)上，玻璃表面層上收縮非常大，向厚度內(nèi)部收縮就逐漸減小。這樣，玻璃表面就存在著張應(yīng)力。當(dāng)玻璃仍處于液體狀態(tài)時(shí)，由于質(zhì)點(diǎn)流動，應(yīng)力很快清理，但當(dāng)玻璃部分地到達(dá)彈性固體狀態(tài)，同時(shí)模型因受熱膨脹，這時(shí)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(chǎn)生了殘余應(yīng)力，易導(dǎo)致表面裂紋產(chǎn)生。因此在成形中應(yīng)當(dāng)考慮不產(chǎn)生缺點(diǎn)的應(yīng)力清理速度問題。這一點(diǎn)在實(shí)際的生產(chǎn)中也常在出模時(shí)就發(fā)現(xiàn)有玻璃制品炸裂，有時(shí)是在出模后送退火爐前炸裂。

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

玻璃中因化學(xué)組成不均勻?qū)е陆Y(jié)構(gòu)上不均勻而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為結(jié)構(gòu)應(yīng)力。結(jié)構(gòu)應(yīng)力屬較久應(yīng)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(chǎn)生條紋和結(jié)石等缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)的化學(xué)組成與主體玻璃不同，其膨脹系數(shù)亦有差異，如硅質(zhì)耐火材料結(jié)石的膨脹系數(shù)為6×l0-6℃-1，而一般玻璃為9×10-9℃-1左右。在溫度到達(dá)常溫后，由于不同膨脹系數(shù)的相鄰部分收縮不同，使玻璃產(chǎn)生應(yīng)力。這種由于玻璃固有結(jié)構(gòu)所造成的應(yīng)力，顯然是不能用退火的辦法來清理的。在玻璃中只要有條紋、結(jié)石的存在，就會在這些缺點(diǎn)的內(nèi)部及其周圍的玻璃體中引起應(yīng)力。

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