Механизм возникновения остаточных напряжений в стекле при охлаждении

Остаточные напряжения возникают в стекле при охлаждении выше Tg, при этом особенно опасным является интервал соответствующий вязкости 10¹²-10^13,5 Па*с. При охлаждении, при температурах соответствующих более низкой вязкости, напряжение быстрее снимается из-за относительно низкой подвижности структурных элементов.

Внешний слой переходит в твёрдое состояние, то есть застывает, он теряет способность к пластическим деформациям, в отличии от внутреннего слоя, температура которого меньше Tg.

По мере снижения температуры внутренний слой стремится сжаться, но этому препятствует затвердевший внешний слой.

В результате прочной связи внутренних и внешних слоев, внутренний слой находится в несколько растянутом состоянии, при этом растяжение достигается за счет пластической деформации.

По мере последующего охлаждения T₁<Tg и это деформированное состояние фиксируется.

В поверхностных слоях сжатие, во внутренних слоях растяжение.

Эти напряжения не снимаются при выравнивании температуры, при охлаждении до комнатной температуры.

Величина остаточных напряжений зависит от градиента темеператур и величины ТКЛР.

При условии T₁>Tg, T₂<Tg ТКЛР внутренних и внешних слоёв будет различен(ТКЛР внутр. слоёв>ТКЛРвнеш. слоёв). Вследствие этого скорость изменения линейных размеров внутреннего слоя больше, чем внешнего слоя. Это является причиной растягивающих деформаций во внутреннем слое.(конспект)

Быстрое охлаждение отформованного стеклоизделия может привести к созданию в нём внутренних напряжений. Эти напряжения возникают потому, что при быстром охлаждении нагретого стекла его наружные слои остывают быстрее, чем внутренние. В результате наружные слои стремятся к сжатию, в то время как более нагретые внутренние препятствуют этому. Когда процесс охлаждения заканчивается и температура наружных и внутренних слоёв выравнивается, внутренние напряжения могут остаться (тогда они называются остаточными)

Остаточные напряжения возникают в стекле в процессе его перехода из пластического в хрупкое, то есть твердое состояние. Временные напряжения образуются в процессе дальнейшего охлаждения уже твердого стекла. Остаточные напряжения в изделиях нежелательны. Остаточные напряжения, как правило, служат причиной разрушения изделий при механической обработке или воздействии на них внешних нагрузок. На возникновение напряжений влияют различные факторы, например скорость охлаждения изделий, их массивность. Так, при медленном и равномерном охлаждении изделия напряжения в нем почти не возникают и, наоборот, чем быстрее остывает изделие, тем больше в нем возникают напряжения. В массивных фигурных изделия чаще возникают напряжения, чем в маленьких и простых по форме.