Hvordan forbedrer den trykoverfladespænding i hærdet glas dets modstandsdygtighed over for stød og termiske stød?

Den trykoverfladespænding i hærdet glas øger dets modstandsdygtighed over for både slag og termisk stød betydeligt, hvilket gør det meget stærkere og mere holdbart end ikke-hærdet eller udglødet glas. Sådan fungerer det:

Modstand mod slag:
Overfladekompression og styrke:
Under hærdningsprocessen opvarmes glas til en høj temperatur (omkring 620-700°C) og afkøles derefter hurtigt med kold luft. Denne hurtige afkøling får de ydre lag af glasset til at størkne hurtigere end de indre lag, hvilket skaber trykspænding på overfladen og trækspænding i det indre.
Resulterende effekt: Trykspændingen på overfladen virker som en barriere mod revner. Når hærdet glas bliver ramt, hjælper trykspændingen med at forhindre spredning af revner, fordi overfladen er komprimeret og mindre tilbøjelig til at gå i stykker.
Slagmodstand: Dette betyder hærdet glas er meget mere modstandsdygtig over for brud under stød. Selv når der påføres kraft på overfladen, forhindrer trykspændingen, at glasset let går i stykker. Hvis der opstår revner, har de en tendens til at være små og stumpe, hvilket reducerer risikoen for skader sammenlignet med traditionelt glas, som kan splintres i skarpe skår.

Modstand mod termisk stød:
Differentiel køling:
Processen med bratkøling skaber en temperaturforskel mellem overfladen og glassets kerne. Overfladen afkøles og trækker sig hurtigere sammen end de indre lag, hvilket fører til en opbygning af trykspænding ved overfladen og trækspænding inde i kernen.
Termisk stressbalance: Glas, som de fleste materialer, udvider sig, når det opvarmes og trækker sig sammen, når det afkøles. Hvis et stykke glas udsættes for en hurtig temperaturændring (termisk chok), vil de indre lag udvide sig eller trække sig mere sammen end de ydre lag.
Kompression beskytter mod termisk stød: I hærdet glas modstår den trykoverfladespænding disse indre kræfter. Hvis glasset udsættes for en pludselig temperaturændring (f.eks. varmt vand, der sprøjter på et koldt vindue), er trykspændingen med til at forhindre glasset i at revne. Den indre trækspænding (som normalt ville gøre glas mere modtageligt for revnedannelse under termisk spænding) modvirkes af overfladekompressionen. Dette er grunden til, at hærdet glas kan modstå meget højere temperaturforskelle (ofte 3 til 4 gange større end for udglødet glas) uden at revne.

Samlet forbedret holdbarhed:
Kombinationen af ​​overfladekompression og indre spænding gør hærdet glas hårdere og mere modstandsdygtigt over for både fysisk og termisk belastning. Den er i stand til at absorbere og fordele stress mere effektivt, hvilket gør den ideel til brug i applikationer, hvor slagfasthed og evnen til at håndtere temperaturudsving er kritiske – såsom i bilruder, ovndøre og brusekabiner.