Упругость

Под упругостью подразумевают способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию. Однако это свойство проявляется у тел до тех пор, пока приложен­ные усилия не превышают некоторого предельного значения (пре­дела упругости), при котором тела теряют способность быть упругими. Потеря упругости у разных материалов проявляется по-раз­ному: одни после снятия усилия остаются деформированными (так называемая остаточная деформация); другие при достижении предела упругости разрушаются. Первые ма­териалы называются пластичными, вторые — хрупкими. Стекла относятся ко второй группе материалов.

Упругость стекол также зависит от их химического состава и может изменяться от 48х10³ до 12х10⁴ МПа. Например, у кварцевого стекла упругость составляет 71,4х10³ МПа.

Модуль упругости (модуль Юнга) зависит не только от состава, но и от термической обработки. Модуль упругости закаленных стекол приблизительно на 10% ниже модуля упругости отожженных стекол.

Модуль упругости несколько повышается при замене SiO2 на СаО, В2О3, Аl2О3, МgО, ВаО, ZnО, РbО. Особенно сильно влияние СаО, В2О3 (до 12%), Аl203.

Прочность

В зависимости от разрушающих усилий различают предел прочности при растяжении, сжатии, изгибе, ударе и вдавливании. Стекло обладает сравнительно высоким пределом прочности при сжатии и низким — при ударе.

В диапазоне температур от —50 до + 70 °С прочность стекла практически не изменяется.

Прочность стекла зависит от состояния его поверхности, химического состава, степени отжига, однородности, состава и температуры окружающей среды.

Более прочны стекла, включающие в свой состав оксиды кальция или бора. Низкой прочностью отличаются стекла с оксидами свинца и алюминия.

Стекло в строительных конструкциях чаще подвергается изгибу, растяжению и удару и реже сжатию, поэтому главными показателями, определяющими его механические свойства, следует считать прочность при растяжении и хрупкость.

Стекло довольно прочный материал, причем его прочность зависитот состава и метода обработки.

У обычных стекол предел прочности на сжатие составляет от 500 до 2000 МПа (у оконного стекла около 1000 МПа) 500-800 МПа. Почти как у чугуна и стали.

Чтобы попять, насколько прочно стекло, можно для сравнения привести значение прочности при сжатии чугуна 600-1200 МПа и стали 2000 МПа.

Предел прочности стекла при растяжении в 15-20 раз меньше предела прочности при сжатии и составляет 35-100 МПа в зависимости от состава и состояния поверхности.

Прочность при изгибе. При изгибе стекло испытывает действие и растягивающих, и сжимающих сил. Предел прочности на растяжение у стекла значительно меньше, именно поэтому предел прочности стекла при изгибе измеряют пределом прочности при растяжении.

Прочность стекла при изгибе меньше прочности при растяжении, поэтому участки в местах изгибов трубок и отделки дна заготовок должны быть утолщены.

Прочность стекла при изгибе определяют, положив свободно концы стеклянного стержня па две опоры и постепенно повышая нагрузку в середине его вплоть до разрушения стержня.

Путем закаливания стекла удается повысить его прочность в 3 - 4 раза.

Главным фактором, снижающим прочность стекла, является нарушенный слой, образующийся на поверхности заготовок в результате их механической обработки и взаимодействия с водой. Прочность стекол можно повысить глубоким шлифованием и полированием, в результате которого удаляют трещиноватый слой и сохраняют высокое качество обрабатываемой поверхности. Удаление дефектного поверхностного слоя травлением повышает прочность в 2-4 раза, но при этом снижает качество. Также значительно повышает прочность стекол обработка их поверхности химическими реагентами с целью удаления дефектов поверхности (мельчайших трещин, царапин и т.д.).

Дата добавления: 2014-01-07