永久應力

當玻璃在常溫下,內外層溫度均衡後,即溫度梯度消失後,在玻璃中仍然存在著熱應力,這種應力稱為永久應力或殘餘應力。玻璃內永久應力的產生是在應變溫度範圍內,應力鬆弛的結果。應力鬆弛的程度取決於在這個溫度範圍內的冷卻速率、玻璃的黏度、膨脹係數及製品的厚度。為了減少永久應力的產生,應根據玻璃的化學組成、製品的厚度,選擇適當的退火溫度和冷卻速率,使其殘餘應力值在允許的範圍內。

將一塊沒有應力的玻璃板,加熱到高於應變點以上某一溫度。經均熱後的玻璃板,令其兩面均勻自然冷卻,經一定時間後玻璃中的溫度分布呈拋物線形,形成溫度差。玻璃外層溫度低,收縮值大,在降溫收縮過程中受內層阻礙,產生張應力;而內層的溫度高,收縮小,受外層收縮的壓力作用,產生壓應力。但由於玻璃的溫度在應變點以上時具有粘彈性,質點的熱運動能力較大,玻璃內部結構基團間可以產生位移和變形,使由溫度梯度所產生的內應力得以消失,這個過程稱為應力鬆弛。這時玻璃內外層雖然存在溫度梯度,但不存在應力。但當玻璃在應變溫度以一定的速率冷卻時,玻璃從粘性體逐漸地轉變為彈性體,內部結構基團之間的位移受到限制,由溫度梯度所產生的應力不能全部消失。

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