Прочность стекла ионообменное упрочнение — страница 14

^ В качестве основной характеристики статической прочности стекла принято разрывное напряжение при изгибе. В зависимости от условий заделки и эксплуатации несущая способность ИКО определяется либо прочностью поверхности, либо прочностью края.Прочность поверхности определялась методом центрального симметричного изгиба (ЦСИ) (рис. 1.2а), а края — методом поперечного изгиба (ПИ) с одной центральной силой (рис. 1.2в). Выбор образцов и нагружающего приспособления проводился в соответствии с рекомендациями, изложенными в [591]. Предел прочности вычислялся по формулам (1.3а) и (1.3в). Относительная ошибка измерения R не превышала 0.2.
В случаях, особо не оговоренных в тексте, прочность поверхности определялась при скорости нагружения 825 H/мин, а края — 165 H/мин.
Прочность на удар оценивалась путем дискретного повышения высоты падения стального шарика на 10 см до разрушения стекла или стеклоизделияA = mgL, (4.1)
где m — масса шарика; g=9,8 H; L — высота сбрасывания шарика, при которой стекло разрушается.

Для декорирования поверхностных микротрещин использовался метод Эрнсбергера [592-597], суть которого сводится к следующему. При замещении ионов большего радиуса стекла, например Na+, на ионы меньшего радиуса, например Li+, из внешнего источника при температуре ниже Тg поверхностный слой стремится к усадке, а внутренние слои препятствуют этому. В результате на поверхности стекла образуется двухмерное поле растягивающих напряжений, стремящееся “раскрыть” микротрещины.Количество декорированных микротрещин зависит от химического состава стекла и состояния его поверхности, состава солевой ванны и температурно-временных условий обработки. Для получения сравнительных данных декорирование необходимо проводить в строго идентичных условиях. Однако, и в этом случае получается искаженная картина распределения поверхностных микротрещин из-за влияния краевых дефектов [595], количество которых, в свою очередь, зависит от качества обработки края. Декорирование только поверхностных микротрещин в [598] достигается нанесением кисточкой, тампоном или резиновым штампом на поверхность стекла раствора соли лития и последующим нагреванием стекла в воздушном термостате. Метод по понятным причинам не обеспечивает равномерного декорирования.
Разработанный в [599] способ оценки качества поверхности стекла предусматривает использование образцов, в краевой зоне которых предварительно созданы сжимающие напряжения, превышающие по абсолютной величине растягивающие напряжения, возникающие при замене ионов натрия и калия на ионы лития. Для этого по периметру образца размером 100х100 мм обработкой в расплаве KNO3 при температуре 723 К в течение 1-3 ч создают сжатую зону шириной 10-15 мм. Затем декорируемые образцы одновременно обрабатывают в расплаве соли (30LiNO3+ 70NaNO3) при температуре 5382 К в продолжение трех минут. После охлаждения и удаления остатков прилипшего расплава соли образцы травят в 0.5-ном растворе HF в течение пяти секунд, ополаскивают водой и вытирают насухо. С поверхности каждого образца делают 6-10 снимков через равные интервалы и оценивают количество микротрещин путем подсчета узловых точек на единице площади.
Ионообменное упрочнение проводилось на опытно-промышленной установке (рис. 4.1) со следующими техническими характеристиками:Объем ванны расплава, л ………………………………………………1200Максимальная рабочая температура ванны, К…………………793Точность поддержания температуры расплава, К……………..5Максимальная рабочая температура печи нагрева, К……….748Точность поддержания температуры в печи нагрева, К…….10Максимальные размеры упрочняемого изделия, мм…………1500х2000Более подробную информацию о технике и об установках упрочнения можно найти в главе 7 и в работах [107, 115, 297, 600-615].
Рис. 4.1. Установка ионообменного упрочнения стекла. 1 — слив отработанного расплава; 2, 9 — трубчатый электронагреватель; 3 — ванна упрочнения; 4 — бортовой отсос воздуха; 5 — стеклоизделие; 6 — противовес; 7 — каретка; 8 — колесо; 9 — цепная подвеска; 10 — направляющая; 11 — электромагнитный тормоз; 12, 14, 25 — рама; 13 — исполнительный механизм; 15, 19 — печь предварительного нагрева; 16 — цепная передача; 17 — механизмы перемещения печи; 18 — технологическая рамка; 21 — основная ванна; 22 — аварийная ванна; 23 — электрический датчик; 24 — теплоизоляция. Воздушная закалка осуществлялась на промышленной установке, состоящей из электропечи, обдувочной решетки и каретки с рамкой. Условия жидкостной закалки не отличались от описанных в [131]. В качестве среды охлаждения применялись полиэтиленсилоксан ПЭС-5 и полиметиленсилоксан ПМС-400.

Оцените статью
Добавить комментарий