浅析玻璃应力的产生及消除

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1、SOLARENERGY太阳能大家谈浅析玻璃应力的产生及消除皇明太阳能股份有限公司■肖成珍刘培先张继磊林超袁铁生摘要：应力存在于玻璃制品中是极为有害的，完成的产品如不经过仔细的退火处理，很可能引起产品自然爆裂，造成意想不到的损失。因此在玻璃制品的生产过程中，必须严格控制应力的产生，当应力不可避免的产生时，要采取一定的措施消除应力，以达到玻璃制品合格安全的目的。关键词：玻璃应力；退火一应力的基本概念以产生原因为标准可分为热应力、结构应力和玻璃是一种热的不良导体，一块玻璃(无应力机械应力；以作用范围为标准可分为宏观应力(由外存在)在加热或冷却的过

2、程中，由于玻璃的外层直力作用或热作用产生)、微观应力(玻璃的微观不均接受热或首先冷却，而玻璃的内部间接受热(靠热匀区域中存在的或分相引起的应力)和超微观应力传导将外层热量传导到内部)或后冷却，因此在玻(玻璃中相当于晶胞大小的体积范围内存在的应力)。璃表面和内部会产生温度差(称温度梯度)。加热1热应力时，直接受热的玻璃表面温度高，间接受热的玻璃热应力是玻璃中由于温度差而产生的应力。内部温度低，这时受热的玻璃外层力求膨胀，向四按其存在的特点又可分为暂时应力和永久应力。周扩张，而温度较低的内部企图维持其原状，就阻(1)暂时应力碍着外层的扩张。这样

3、在玻璃内部就产生了膨胀暂时应力是指当玻璃温度低于应变点与反膨胀的作用，也就产生了伸张与压缩的作用。(h=1013.6Pa·S)时处于弹性变形温度范围内外层膨胀时有一压力作用于玻璃内层，玻璃内部(h=1014Pa·S)，即脆性状态时，经受不均匀的温度受力后产生一个对应的力作用于玻璃外层，压制变化产生的热应力。其特点是随温度梯度的产生玻璃外层向内内膨胀。这样相互作用的结果就会而产生，随温度梯度的消失而消失。在玻璃内部产生两种应力，一种“压应力”，一种(2)永久应力是“张应力”。企图阻碍玻璃外层向玻璃内部膨胀永久应力是玻璃在高于其应变点时，温度梯

4、而作用于外层的力称作“压应力”，玻璃外层向内度会引起玻璃结构变化，这种玻璃结构变化在低膨胀而作用于玻璃内部的力称作“张应力”，即一于应变点时产生并保持的热应力。其特点是温度块玻璃在加热时，外层产生的是“压应力”，内部梯度消失后，永久应力不消失。产生的是“张应力”。“压应力”及“张应力”总称2结构应力为应力(或内应力)。结构应力是玻璃中两部分区域，化学组成不均匀导致结构不均匀而产生不同的膨胀系数，因二应力的种类及其产生原因而产生的应力，如条纹、结石、节瘤等不均匀体都62SOLARENERGY19/2012SOLARENERGY大家谈太阳能会产

5、生结构应力。其特点是：结构应力是由于玻璃(3)环形接头的应力部位固有结构造成的应力，无法通过退火清除。环形接头是指有内芯的焊接。这时产生的应3机械应力力分布情况除了与单接头旋转熔融的应力部位相机械应力是玻璃制品受到外力作用时玻璃中产同外，在内芯的焊接处也存在较严重的应力，如图生的应力。在低温下外力撤去后，机械应力随之消3所示。失。如果机械应力超过应力极限，会导致制品破裂。三灯工加工产生应力的分布情况玻璃管在常温下，经灯工喷灯火焰局部加热吹制成型，被加热部位与未被加热部位之间形成一条很窄的热分界区，这个分界区就是应力集中的部位。温度越高，应力

6、越严重。在同样加工温度条件下，膨胀系统大的玻璃比膨胀系数小的玻璃应力严重。经灯工加工而产生应力的分布情况大致有以下几种：图3环形接头应力的部位(1)旋转熔融的应力部位(4)夹套产品两头封接的应力部位玻璃管通过操作者双手在喷灯火焰中旋转熔尽管玻璃仪器夹套产品的形式多种多样，但融，此时产生的应力不是在熔融部位，而分布在熔均为两头封接。例如普通直型冷凝管，当两头封接融部位的两侧，约在离开火焰边缘的地方。因为玻完毕，不仅外套管上有应力存在，而且内芯也存在璃管是玻璃旋转加热，故应力呈环形线状出现(在严重的应力(通常所说的拉力)，如图4所示。如果偏光仪

7、下可显现出)，如图1所示。把它放在偏光仪中，可看到内芯与外套颜色明显不同(内芯是黄色，外套是深紫色)。在这种情况下，制品极易爆裂。图1旋转熔融应力的部位(2)侧面熔的应力部位玻璃管的开孔、侧接及侧面内芯焊接、玻璃管加热时都不旋转，因此产生的应力分布情况与上述情况不同。此时的应力是分布在熔融部位四周，如图2所示。图2侧面熔融应力的部位图4夹套两头封接的应力部位63SOLARENERGY19/2012SOLARENERGY太阳能大家谈(5)加热不均匀引起的应力情况退火温度左右火焰才发红，这是掌握火候的重要在操作过程中，不小心将强烈氧气火焰烧到标

8、志)，渐渐关闭压缩空气，让还原火焰“文火”略不需要加热的部位，虽然立刻离开，但如果忘记及微烘一下即可。必须注意，退火时不能将玻璃管烧时作退火处理，玻璃管内外层会产生很大的温度熔(