Thermisches Vorspannen von Gläsern niedriger Wärmeausdehnung

Abstract

An Hand vereinfachender Modellvorstellungen werden Formeln zur Abschätzung der erreichbaren Druckvorspannungen in Glasscheiben beim thermischen Vorspannen von Gläsern mit Wärmeausdehnungswerten von 3,25 · 10^-6 bis 9,0 · 10^-6 K^-1 angegeben. Die Formeln erlauben dem Praktiker eine Abschätzung über die erzielbare Druckvorspannung in einem vorgegebenen Glas und einer vorhandenen Vorspannungsanlage oder das benötigte Vorspannungsverfahren zur Erzeugung einer gewünschten Vorspannung in einem vorgegebenen Glas. Die Formeln enthalten nur bekannte Glasdaten (thermischer Längenausdehnungskoeffizient A, Elastizitätsmodul E, Poisson-Zahl μ, Transformationstemperatur Tg, Glasdicke d), leicht zu ermittelnde Daten der Vorspannungsanlage (Wärmeübergangskoeffizient A', Aufheiztemperatur TA, Temperatur des Kühlmediums T∞), die Wärmeleitfähigkeit des Glases und die Biegefestigkeit der vorzuspannenden Glasscheibe. Es wird ein wirksamer Wärmeleitkoeffizient für transparente Gläser angegeben, da die Wärmeleitfähigkeit von Gläsern temperaturabhängig ist. Die Arbeit geht auf eine Reihe von Vorspannungsverfahren ein, die auf Grund ihrer unterschiedlichen Wärmeübergangskoeffizienten die Palette der technischen Gläser mit thermischen Längenausdehnungskoeffizienten zwischen 9 · 10^-6 K^-1 (Kalk- Natronsilicatglas) und 3,25 · 10^-6 Κ^-1 (Borosilicatglas, z.B. Schott-Glas 8330) abdecken.