Szkło hartowane
Szkło hartowane lub hartowane jest rodzajem szkła bezpiecznego poddawanego kontrolowanej obróbce termicznej lub chemicznej w celu zwiększenia jego wytrzymałości w porównaniu ze zwykłym szkłem. Hartowanie powoduje ściskanie zewnętrznych powierzchni i naprężenie wnętrza. Takie naprężenia powodują, że szkło po rozbiciu kruszy się na małe, ziarniste kawałki, zamiast rozszczepiać się na postrzępione odłamki, jak robi to szkło płaskie (tzw. szkło odprężone). Ziarniste kawałki są mniej podatne na obrażenia.
Ze względu na swoje bezpieczeństwo i wytrzymałość, szkło hartowane jest wykorzystywane w wielu wymagających zastosowaniach, w tym w oknach samochodów osobowych, drzwiach prysznicowych, szklanych drzwiach i stołach architektonicznych, tacach lodówek, osłonach ekranów telefonów komórkowych, jako składnik szkła kuloodpornego, m.in. maski do nurkowania oraz różnego rodzaju talerze i naczynia kuchenne.
Nieruchomości
Szkło hartowane jest około cztery razy mocniejsze niż szkło odprężane („zwykłe”). Większe kurczenie się warstwy wewnętrznej podczas produkcji powoduje naprężenia ściskające na powierzchni szkła, zrównoważone przez naprężenia rozciągające w bryle szkła. W pełni hartowane szkło o grubości 6 mm musi mieć minimalną kompresję powierzchni 69 MPa (10 000 psi) lub kompresję krawędzi nie mniejszą niż 67 MPa (9 700 psi). Aby można je było uznać za szkło bezpieczne, naprężenie powierzchniowe na ściskanie powinno przekraczać 100 megapaskali (15 000 psi). W wyniku zwiększonego naprężenia powierzchniowego, jeśli szkło kiedykolwiek zostanie stłuczone, rozpada się tylko na małe okrągłe kawałki, w przeciwieństwie do ostrych, postrzępionych odłamków. Ta cecha sprawia, że ​​szkło hartowane jest bezpieczne w zastosowaniach wysokociśnieniowych i przeciwwybuchowych.
To właśnie to ściskające naprężenie powierzchni nadaje szkłu hartowanemu zwiększoną wytrzymałość. Dzieje się tak, ponieważ szkło odprężone, które prawie nie ma naprężeń wewnętrznych, zwykle tworzy mikroskopijne pęknięcia powierzchni, a przy braku kompresji powierzchni każde naprężenie przyłożone do szkła powoduje naprężenie na powierzchni, co może napędzać propagację pęknięć. Gdy pęknięcie zaczyna się rozprzestrzeniać, napięcie jest dalej skoncentrowane na wierzchołku pęknięcia, powodując jego rozprzestrzenianie się z prędkością dźwięku w materiale. W efekcie szkło odprężone jest kruche i pęka na nieregularne i ostre kawałki. Z drugiej strony naprężenia ściskające na szkle hartowanym powstrzymują wadę i zapobiegają jej rozprzestrzenianiu się lub rozszerzaniu.
Każde cięcie lub szlifowanie należy wykonać przed odpuszczaniem. Cięcie, szlifowanie i ostre uderzenia po hartowaniu spowodują pęknięcie szkła.
Wzór odkształcenia wynikający z odpuszczania można zaobserwować przez polaryzator optyczny, taki jak okulary polaryzacyjne.
Zastosowania
Szkło hartowane jest używane, gdy ważna jest wytrzymałość, odporność termiczna i bezpieczeństwo. Na przykład pojazdy osobowe mają wszystkie trzy wymagania. Ponieważ są przechowywane na zewnątrz, podlegają ciągłemu ogrzewaniu i chłodzeniu, a także gwałtownym zmianom temperatury przez cały rok. Ponadto muszą wytrzymać niewielkie uderzenia gruzu drogowego, takiego jak kamienie, a także wypadki drogowe. Ponieważ duże, ostre odłamki szkła stanowiłyby dodatkowe i niedopuszczalne zagrożenie dla pasażerów, stosuje się szkło hartowane, aby w przypadku stłuczenia kawałki były tępe i w większości nieszkodliwe. Szyba przednia lub szyba przednia jest zamiast tego wykonana ze szkła laminowanego, które nie rozpada się na kawałki po rozbiciu, podczas gdy szyby boczne i tylna szyba przednia są zwykle ze szkła hartowanego.
Inne typowe zastosowania szkła hartowanego to:

  • Drzwi balkonowe
  • Obiekty sportowe
  • Baseny
  • Fasady
  • Drzwi prysznicowe i obszary łazienkowe
  • Powierzchnie wystawiennicze i ekspozycje
  • Wieże lub obudowy komputerowe

Budynki i budowle
Szkło hartowane jest również stosowane w budynkach do zespołów bez ram (takich jak szklane drzwi bez ram), aplikacji obciążonych strukturalnie i wszelkich innych zastosowań, które stałyby się niebezpieczne w przypadku uderzenia człowieka. Przepisy budowlane w Stanach Zjednoczonych wymagają szkła hartowanego lub laminowanego w kilku sytuacjach, w tym niektórych świetlików, w pobliżu drzwi i schodów, dużych okien, okien sięgających blisko poziomu podłogi, drzwi przesuwnych, wind, paneli dostępu straży pożarnej i w pobliżu basenów.
Zastosowania domowe
Szkło hartowane jest również używane w domu. Niektóre popularne meble i urządzenia gospodarstwa domowego, które wykorzystują szkło hartowane, to bezramowe drzwi prysznicowe, szklane blaty, szklane półki, szkło szafkowe i szkło do kominków.
Usługi gastronomiczne
„Ramka hartowana” oznacza, że ​​ograniczony obszar, taki jak krawędź szkła lub talerza, jest hartowany i jest popularny w gastronomii. Jednak istnieją również wyspecjalizowani producenci, którzy oferują w pełni hartowane/hartowane rozwiązanie do napojów, które może przynieść większe korzyści w postaci wytrzymałości i odporności na szok termiczny. W niektórych krajach produkty te są stosowane w miejscach, które wymagają podwyższonych poziomów wydajności lub wymagają zastosowania bezpieczniejszego szkła ze względu na intensywne użytkowanie.
Wzrosło również zastosowanie szkła hartowanego w barach i pubach, szczególnie w Wielkiej Brytanii i Australii, aby zapobiec wykorzystywaniu stłuczonego szkła jako broni. Produkty ze szkła hartowanego można znaleźć w hotelach, barach i restauracjach, aby ograniczyć stłuczenia i zwiększyć standardy bezpieczeństwa.
Gotowanie i pieczenie
Niektóre formy szkła hartowanego są używane do gotowania i pieczenia. Producenci i marki to Glasslock, Pyrex, Corelle i Arc International. Jest to również rodzaj szkła stosowanego w drzwiach piekarnika.
Produkcja
Szkło hartowane może być wykonane ze szkła odprężonego w procesie hartowania termicznego. Szkło umieszcza się na stole rolkowym, przepuszczając przez piec, który podgrzewa je znacznie powyżej temperatury przejścia 564 °C (1047 °F) do około 620 °C (1148 °F). Szkło jest następnie szybko schładzane wymuszonym przeciągiem powietrza, podczas gdy wewnętrzna część pozostaje przez krótki czas swobodnie przepływająca.
Alternatywny proces chemicznego hartowania polega na ściśnięciu powierzchniowej warstwy szkła o grubości co najmniej 0,1 mm poprzez wymianę jonową jonów sodu znajdujących się na powierzchni szkła na jony potasu (które są o 30% większe), poprzez zanurzenie szkła w kąpieli stopiony azotan potasu. Hartowanie chemiczne skutkuje zwiększoną wytrzymałością w porównaniu z hartowaniem termicznym i może być stosowane do przedmiotów szklanych o skomplikowanych kształtach.
Niedogodności
Szkło hartowane musi być przed hartowaniem przycięte na wymiar lub dociśnięte do kształtu i po hartowaniu nie można go ponownie obrabiać. Polerowanie krawędzi lub wiercenie otworów w szkle odbywa się przed rozpoczęciem procesu hartowania. Ze względu na zrównoważone naprężenia w szkle, uszkodzenie jakiejkolwiek części spowoduje ostatecznie rozbicie szkła na kawałki wielkości miniaturek. Szkło jest najbardziej podatne na stłuczenie w wyniku uszkodzenia krawędzi szyby, gdzie naprężenie rozciągające jest największe, ale rozbicie może nastąpić również w przypadku silnego uderzenia w środek szyby lub gdy uderzenie jest skoncentrowane (na przykład uderzanie w szkło hartowanym punktem).
Stosowanie szkła hartowanego może w niektórych sytuacjach stanowić zagrożenie bezpieczeństwa ze względu na tendencję szkła do całkowitego rozbicia się przy silnym uderzeniu, zamiast pozostawiania odłamków w ramie okiennej.
Na powierzchni szkła hartowanego występują fale powierzchniowe spowodowane kontaktem z wałkami spłaszczającymi, jeśli została uformowana w tym procesie. Ta falistość jest istotnym problemem w produkcji cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Proces szkła float może być stosowany do wytwarzania arkuszy o niskim poziomie zniekształceń o bardzo płaskich i równoległych powierzchniach jako alternatywa dla różnych zastosowań szklenia.
Wady siarczku niklu mogą powodować samoistne pękanie szkła hartowanego wiele lat po jego wyprodukowaniu.


Czas publikacji: 20.07-2020