Вы когда-нибудь задумывались, почему бокалы для вина разбиваются на куски при ударе? Или был момент страха, что стеклянные стены здания разобьются и упадут? Структура стекла очень сложна. Он твердый и сильный, но в то же время хрупкий. Для чего-то столь распространенного, наука о битом стекле также сложна.
Почему разбивается стекло?
На самом деле, причина, по которой стекло так легко разбить, заключается в его молекулярной структуре. Стекло изготовлено из кремнезема. Кремнезем образует жесткую случайную молекулярную сеть. В отличие от большинства твердых тел, где молекулы аккуратно уложены в решетку. Атомы кремния и кислорода в стекле соединены под случайными углами в неправильном порядке.
Такое беспорядочное расположение придает стеклу прозрачность, и при нагревании ему легко придавать различные формы. Однако это также означает, что слабых мест нет. В результате при приложении внешнего давления стекло разобьется зубчатым и бесконтрольным образом. Любой небольшой дефект поверхности или царапина также может стать концентратором напряжений. Как только трещина возникает, она быстро распространяется по всему материалу.
Когда трещины начинают распространяться, их трудно остановить. Хотя связь между атомами кремния и кислорода прочная. Но трещине сложно изменить направление или остановиться на краю дефекта. Из-за неправильной геометрии кремний-кислородных связей они просто будут продолжать проходить через случайную сетку. У стекла нет упорядоченной структуры, поэтому трудно предсказать, когда оно разобьется. По той же причине стекло может легко самопроизвольно разбиться без особого предупреждения.
Единственный способ улучшить ударопрочность стекла — ввести более упорядоченное молекулярное расположение. Безопасность закаленного стекла высока, потому что его молекулярное расположение упорядочено. При быстром нагреве и затем быстром охлаждении внутри стекла может возникнуть сжимающее напряжение. Эти напряжения помогают противодействовать распространению трещины. Поэтому закаленное стекло способно выдержать более высокую нагрузку. Но это не значит, что он не может сломаться. Он просто ломается в более безопасной форме. То есть оно разбивается на мелкие частицы, а не на острые кусочки обычного стекла.
Почему тепло разбивает стекло?
Стекло разобьется, за исключением случаев воздействия внешних сил. Он также ломается при термическом воздействии. В условиях высоких температур дисбаланс температур приводит к неравномерному расширению стекла, что оказывает давление на его структуру. Когда область стекла становится горячей, происходит расширение. Но более прохладные регионы не расширяются такими же темпами.
Итак, вы можете представить, что одна часть стекла расширяется быстро, а другая часть расширяется медленно. В этом случае внутри стекла будет создаваться напряжение. Таким образом, он тянет стекло и вызывает его деформацию. Если эти напряжения станут слишком сильными, стекло разобьется. На самом деле стекло разбивают только для того, чтобы уменьшить собственное напряжение. Но на наш взгляд стекло слишком хрупкое.
Уровни термического стресса также зависят от трех факторов:
1. Разница температур между горячей и холодной частями стекла: чем больше разница температур, тем больше напряжение.
2. Скорость изменения температуры. Вообще говоря, когда температура быстро повышается или охлаждается, скорость расширения или сжатия стекла увеличивается. Что увеличивает стресс.
3. Толщина и форма стекла: более тонкое и неправильной формы стекло с большей вероятностью разобьется. Потому что он не выдерживает колебаний температуры.
Чтобы свести к минимуму термическое напряжение, не подвергайте стекло резким или быстрым изменениям температуры. Например, не лейте кипяток на холодное стекло и не подвергайте его воздействию отрицательных температур. Такое быстрое изменение температуры повышает вероятность того, что стекло разобьется. Защита стекла от термического воздействия является ключом к предотвращению разрушения стекла. Поэтому нам следует обращать внимание на температурную среду стекла в нашей жизни.
Почему стекло издает звук, когда разбивается?
Даже если вы ни разу в жизни не слышали звука разбивающегося стекла, вы можете услышать его по телевизору. Звук бьющегося стекла вызван звуковыми волнами, вибрирующими стекло на своей резонансной частоте. Когда звуковые волны проходят через стекло, они заставляют молекулы стекла вибрировать. Каждый тип стекла имеет определенный частотный диапазон. Чтобы его молекулы вибрировали сильнее всего, это называется резонансной полосой. Если звуковые волны соответствуют резонансной частоте, вибрации накапливаются и вызывают разрушение стекла.
Трещины обычно начинаются с небольших осколков или трещин на краю или поверхности стекла. Поскольку звуковые волны продолжают вибрировать стекло, эти дефекты расширяются, пересекаются и распространяются по всему материалу. Однажды трещины соединяются и нарушают структурную целостность стекла. Все стекло разобьется. Акустические трещины чаще возникают в стеклянных пластинах большего размера, поскольку более крупные стеклянные пластины имеют большую площадь поверхности, на которой могут возникнуть трещины.
Чтобы предотвратить акустическое разрушение, выберите материал стекла, резонансная частота которого находится за пределами нормального диапазона окружающего шума. Хорошим выбором будут такие вещи, как ламинированное стекло или закаленное стекло. Они более устойчивы к акустическому разрушению. Если вы часто слышите специфические звуки, из-за которых разбивается стекло. Шум может продолжать повреждать другие стекла в этом районе. Единственный способ предотвратить непредсказуемое разрушение стекла — устранить источник звука. При соблюдении надлежащих мер предосторожности стекло может оставаться неповрежденным даже при воздействии громких звуков.
Как стекло может самопроизвольно разбиться?
Иногда без воздействия внешних факторов стекло самопроизвольно разбивается. Для этого есть несколько причин.
Внутреннее напряжение. В процессе производства стекла неравномерное охлаждение может создать внутреннее напряжение. При этом эти напряжения останутся в стекле. Со временем эти стрессы накапливаются. Тогда возможно внезапное ослабление стекла. Затем стекло разбивается. Это происходит время от времени. Возможно, стекло установлено уже давно, и однажды утром оно может внезапно разбиться. Поэтому следует обратить внимание на снижение внутренних напряжений стекла при изготовлении стекла. Чтобы предотвратить возникновение таких аварий часто.
Изменение температуры: Изменение температуры вызывает головную боль. Потому что, возможно, мы можем контролировать другие вещи, но мы не можем изменить внешнюю температуру. Утром еще может светить солнце, а внезапное приход холодного воздуха может привести к разбиванию стекла. Разницы температур достаточно, чтобы вызвать нагрузку на стекло. Рекомендуется стекло с низким коэффициентом расширения. Также лучше всего сократить использование стекла в местах с большими перепадами температур.
Повреждения или дефекты кромок: если на краю стеклянной пластины есть зазор, царапина или трещина, это может стать точкой концентрации напряжения. Это облегчает разрушение стекла при изменении температуры или ударе. Не стоит недооценивать маленькие невидимые царапины. Иногда эти маленькие трещины становятся причиной того, что стекло разбивается. Однажды он может самопроизвольно сломаться. Будьте осторожны с царапинами и постарайтесь защитить стекло. Предотвратите повреждение кромок стекла. Также рекомендуется приобретать стекло у надежных поставщиков. Может уменьшить образование дефектов стекла.Как мы!
Химические реакции: в редких случаях примеси или химические вещества в стекле могут вступать в реакцию с такими факторами окружающей среды, как температура или воздействие ультрафиолета. Хоть это и маловероятно, но они также могут ослабить свойства стекла. Со временем стекло может самопроизвольно треснуть или разбиться. Использование поставщика, который соответствует отраслевым стандартам по составу и чистоте стекла, также является одним из лучших способов избежать этой проблемы.
Способ предотвратить разбивание стекла
Хотя существует множество возможных причин разбития стекла, есть несколько способов уменьшить вероятность разрушения стекла.
Отжиг: после того, как стекло было сформировано, оно должно пройти процесс отжига и медленно охладиться до комнатной температуры. Это снимает напряжение, создаваемое внутри стекла. Поэтому убедитесь, что стекло, которое вы покупаете, правильно отожжено.
Закаленное: закаленное стекло после быстрого нагрева и охлаждения может значительно улучшить прочность. Стекло при сжатии образует оболочку. При растяжении он образует внутреннюю часть. Эти двое работают вместе, чтобы контролировать трещины. Это рекомендуется для таких областей, как двери или столы.
Сэндвич: Добавление сэндвича в стакан также является хорошим способом. Мы все знаем, что безопасность многослойного стекла также выше. Это может уменьшить разбрызгивание осколков стекла при разбитии. Это значительно защищает безопасность людей.
Правильная установка: при установке стекла убедитесь, что вес равномерно распределен между рамой и фурнитурой. Убедитесь, что стекло надежно закреплено, чтобы предотвратить чрезмерное движение или вибрацию. Когда вы сталкиваетесь с тяжелыми стеклянными панелями, определите несколько точек соединения, чтобы выдержать вес стекла.
Заключение
В целом причиной разрушения стекла по-прежнему является его хрупкость и неправильная молекулярная структура. Если в стекле появится трещина, вся конструкция потеряет устойчивость и рухнет. Прочитав статью, вы также должны разобраться в причинах разбития стекол и методах их предотвращения. Подходящий материал стекла можно выбрать в соответствии с его назначением. Если вам все еще не ясно,вы можете связаться с нами!Мы можем предоставить профессиональную консультацию.
Для получения дополнительной информации о стеклянных изделиях нажмите здесьсвязь.
