你有沒有遇到過把熱水倒進玻璃杯子裏杯子裂開了?這就是“熱裂”現象。倒入熱水的部分玻璃會變熱膨脹,而沒有直接注入熱水的部分需要時間來傳遞温度,所以膨脹的部分和温度不上升的部分會有張力。
然後,杯子會玻璃温度破裂。這種拉伸應力稱為“熱應力”。是否發生熱裂紋取決於所產生的熱應力與玻璃所承受的允許熱應力之間的關係。如果允許的熱應力高於產生的熱應力,則意味着不會發生熱裂紋。


以車窗玻璃為例,暴露在陽光直射下的部分温度會升高並膨脹,而玻璃周圍嵌在窗框內的部分沒有暴露在陽光下,温度不會升高那麼多。結果,窗扇附近的區域會出現裂縫,裂縫越來越蔓延。
高質量的平板玻璃中,結石、氣泡、雜質和硫化鎳含量低,採用優質平板玻璃作為製作。
熱裂現象與熱應力的原理
你有沒有見過把熱水倒進玻璃杯中,杯子裂開的現象?這就是所謂的“熱裂”現象。當熱水注入杯中時,直接接觸熱水的部分玻璃會因此受熱膨脹,而那些未直接接觸熱水的部分則需要時間來傳遞熱量,因此膨脹程度較小。這種不同部分的膨脹差異造成了張力,最終導致杯子裂開。這種由温度差異引起的拉伸應力稱為“熱應力”。是否會發生熱裂紋取決於所產生的熱應力與玻璃所能承受的容許熱應力之間的關係。如果容許的熱應力高於所產生的熱應力,那麼就不會出現熱裂紋。以車窗玻璃為例,暴露在陽光直射下的部分温度升高,進而膨脹;而嵌在窗框中未受陽光照射的部分温度升高程度較小。長此以往,窗扇附近的區域會出現裂縫,並且裂縫將逐漸蔓延。使用高品質的平板玻璃作為製造鋼化玻璃的原片,可以顯著降低鋼化玻璃的自爆概率。同時,減少鋼化玻璃的板面尺寸也能降低自爆率。鋼化玻璃的尺寸越大,玻璃板越厚,自爆概率也會相應增加。當窗户單元中的玻璃中心比邊緣框架內的温度更高時,就會發生熱應力斷裂,從而導致玻璃中心膨脹。施加在玻璃邊緣的拉伸應力可能超過玻璃的強度,從而導致玻璃以90度角從邊緣破裂。
玻璃類型與熱應力的影響
玻璃有各種顏色選項,從超透明的到最深灰色。有色和光譜選擇性玻璃會吸收太陽輻射並因此加熱。這種吸收使得有色玻璃比透明玻璃更容易由於熱應力而破裂。
塗層類型和位置對熱應力的影響
反射和低輻射塗層都會反射和吸收太陽輻射,並且根據它們在中空玻璃中的位置,可以增加外(或內)玻璃板吸收的太陽輻射量,進而改變相關的熱應力風險。
玻璃瓶熱脹冷縮引起炸裂的原理
玻璃瓶在倒入高温熱水或受到熱量影響時,內外壁温度不均勻,但熱量向外傳遞的速度較慢,導致外壁膨脹小於內壁,因此產生壓力,最終使玻璃瓶破裂。這種温差造成的破壞在生產過程中很難完全避免,除非温差較小,否則產生的壓力可能會使玻璃瓶破裂。人們常説的熱脹冷縮原理只能解釋部分問題,實際上,玻璃瓶在製造過程中需要進行特殊處理,以避免破裂。通常,耐熱性玻璃瓶能夠將熱脹係數做得很小,並使傳熱係數變大,這樣即使在温差較大的情況下也不會破裂。不同種類的玻璃製品有不同的國家標準要求,例如《啤酒瓶》(GB 4544-2020)標準規定至少要經過42℃的温差試驗而不破裂。根據GB/T 24694-2021《玻璃容器白酒瓶質量要求》,至少需要經過35℃的熱震試驗。
玻璃温度破裂是一個引人注目的現象,它指的是在某些情況下,由於玻璃材料的高温引起破碎。這種現象在各個領域都有出現,包括建築、汽車、和工業製造等。玻璃作為一種非常常見的材料,其温度應力和熱擴散特性在這種情況下尤為重要。
玻璃温度破裂的原因有很多,其中包括:
為了避免玻璃温度破裂,我們需要採取一些措施,包括:
總結來説,玻璃温度破裂是一個需要重視且有可能產生影響的問題。通過適當的措施,我們可以減輕這種潛在風險,確保玻璃材料在各種應用中的可靠性和安全性。
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影響玻璃熱炸裂/熱應力破碎的因素有哪些?