Механические свойства и характеристики стекол

Важнейшими механическими свойствами стекла являются упругость, твердость, хрупкость и прочность. Единица измерения механических свойств – Па.
Упругие свойства стекла характеризуются модулем упругости E, модулем сдвига G и коэффициентом Пуассона m, которые связаны между собой соотношением

Под упругостью подразумевают способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию. В зависимости от химического состава модуль упругости стекол колеблется в пределах (48-83) x 10(3) МПа. Модуль упругости несколько повышается при замене SiO2 на СаО, В2О3, Аl2О3, МgО, ВаО, ZnО, РbО. Особенно сильно влияние СаО, В2О3 (до 12%), Аl203.
Коэффициент Пуассона равен отношению поперечной и продольной деформаций тела. Для стекол разных составов этот коэффициент равен 0,11-0,3.
Модуль сдвига определяет способность стекла сопротивляться деформации сдвига или скола и равен отношению касательного напряжения к углу сдвига. Модуль сдвига для стекла составляет (2-4,5) x 10(4) МПа.

Твердость — одна из основных характеристик любого материала, в том числе и стекла; имеет большое значение для механической обработки. Кроме того, твердость стекла определяет его устойчивость к абразивному повреждению при эксплуатации.
Существует несколько методов определения твердости стекла. Наиболее распространены методы внедрения, шлифования и царапания.
Твердость стекла зависит от его химического состава. Наиболее мягкими являются свинцовые стекла, наиболее твердыми — кварцевые, а также некоторые боросиликатные с содержанием В2О3 до 10-12%.
Микротвердость стекла обычно оценивается на приборе путем вдавливания в стекло под нагрузкой алмазной пирамиды. Микротвердость различных стекол составляет 400-1200 МПа.

Прочность — это сопротивление стекла механическому разрушению. В зависимости от разрушающих усилий различают предел прочности при растяжении, сжатии, изгибе, ударе и вдавливании. Стекло обладает сравнительно высоким пределом прочности при сжатии и низким — при ударе. Прочность стекла зависит от состояния его поверхности, химического состава, степени отжига, однородности, состава и температуры окружающей среды. Предел прочности массивного стекла при растяжении или изгибе в зависимости от состава и состояния поверхности составляет 25-100 МПа, при сжатии — 500-800 МПа, при ударном изгибе — 15-20 МПа. В то же время теоретическая прочность стекол намного превышает эти значения.

где Е — модуль упругости.
Для листового стекла Е = 70 x 10(3) МПа и вычисленная по формуле теоретическая прочность стекла Е = 7000 МПа.
Основной причиной резкого различия теоретической и реальной прочности стекла является наличие трещин, царапин и неоднородностей на его поверхности и в объеме.
Решающее влияние на прочность промышленных стекол и стеклоизделий оказывает состояние поверхности и наличие на ней дефектов. Так как при изготовлении стеклоизделий невозможно сохранить их поверхность в бездефектном состоянии, прочность, вне зависимости от химического состава, имеет низкую величину и путем изменения химического состава существенно повысить ее не удается. Прочность стекла увеличивают SiO2, Аl2О3, В2О3, МgО, ВаО, TiO2, уменьшают щелочные оксиды, РbО.
Прочность стекла зависит от степени отжига. С увеличением остаточных напряжений в стекле в 1,5-2 раза сопротивление изгибу уменьшается на 9-12%.
К способам существенного повышения прочности изделий относятся воздушная и жидкостная закалка, травление, ионообменное упрочнение в расплавах солей, нанесение на поверхность оксидно-металлических покрытий.1 2 3 Следующая

Журнал ОКНА. ДВЕРИ. ВИТРАЖИ




Смотрите также


Copyright © 2010-2018 remondom.ru. Контакты: info@remondom.ru При использовании веб-сайта Справочник строителя, гиперссылка на источник обязательна.