Thermisch vorgespanntes Glas Teil 1

Abstract

Im Theoretischen Teil wird die Beschreibung des homogenen Vorspannens von Glas als viskoelastischer Vorgang in vereinfachter Form abgeleitet und ein Näherungsverfahren zur Berechnung des eingefrorenen Spannungszustandes angegeben. Im experimentellen Teil wird über Vorspannungsversuche an Glasplatten des Formats (30 x 30) cm² berichtet; ähnliche Versuche waren bisher aus meßtechnischen Gründen fast ausschließlich mit schmalen Glasstreifen durchgeführt worden. Die gemessenen und die berechneten Werte der Oberflächendruckspannung werden an einem Beispiel verglichen. Obwohl die Berechnungen eher auf zu hohe Spannungswerte führen müßten (z. B. durch Vernachlässigung des Strahlungsanteils der Wärmeleitfähigkeit bei der Berechnung der Temperaturverteilung), lagen In Wirklichkeit die berechneten Werte zu niedrig. Die Abweichungen legen den Schluß nahe, daß, abgesehen von der elastischen Deformation des Netzwerkes, in den oberflächennahen Schichten eine niedrigere Dichte vorliegt als in den Mittelzonen, wobei für die Dichtedifferenz die Größenordnung von 1,5 ‰ abgeschätzt wird. Dichtedifferenzen dieser Größenordnung sind aus dem Schrifttum bekannt. Thermally toughened glass. Part 1 The theoretical description of the homogeneous prestressing of glass as a viscoelastic process is derived in simplified form and an approximative method of calculating the built-in stress is given. Experiments on the toughening of (30 x 30) cm² glass plates are reported; as the normal photoelastic methods of measurement are not applicable to large plates, earlier experiments of this kind have almost exclusively been carried out with narrow glass strips. The measured and calculated surface compressive stresses are compared in one particular case. Although the calculation ought rather to give too high a stress (e. g., through neglecting the contribution of radiation to heat transfer when calculating the temperature fistribution), in reality the calculated values are too low. This discrepancy leads to the suggestion that, apart from the elastic deformation of the glass network, there is a lower density in the surface layers than in the central zone of the plates and that this difference should be about 1,5 ‰. Density differences of this order have previously been reported in literature. La trempe thermique du verre. 1re Partie Dans la partie théorique on décrit sous forme simplifiée la trempe homogène du verre comme un phénomène viscoélastique et donne une méthode approximative pour le calcul des contraintes de trempe. La partie expérimentale concerne des essais de trempe de plaques de verre d'un format de (30 x 30) cm². De tels essais avaient été jusqu'à présent, à cause des difficultés de mesure, effectués presqu'exclusivement sur des bandes de verre relativement étroites. Dans un exemple on compare les valeurs mesurées et les valeurs calculées des contraintes de compression en surface. Bien que le calcul ait dû conduire à des valeurs de contraintes trop élevées (par exemple parce qu'on a négligé le rayonnement dans le calcul de la répartition des températures) les valeurs calculées des contraintes étaient en effet trop faibles. Ces différences conduisent à penser que, indépendamment de la déformation élastique du réseau vitreux, il existe dans les couches voisines de la surface une plus faible densité que dans les couches centrales, différence que l'on peut estimer à 1,5 ‰. Des différences de densité de cet ordre sont connues par ailleurs dans la littérature.