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Oct 25, 2023

Prove di flessione a doppio anello su soda pretrattata termicamente

Date: 8 August 2022 Authors: Gregor Schwind, Fabian von Blücher, Michael Drass &

Data: 8 agosto 2022

Autori: Gregor Schwind, Fabian von Blücher, Michael Drass & Jens Schneider

Fonte: Strutture e ingegneria del vetro | https://doi.org/10.1007/s40940-020-00129-3

La resistenza del vetro gioca un ruolo importante nel dimensionamento dei componenti in vetro nel settore edile. Qui non giocano solo un ruolo importante parametri come le condizioni del supporto, la velocità di carico, l'umidità relativa, ecc., ma il danneggiamento dovuto ai graffi determina anche la resistenza alla frattura del vetro. Un trattamento termico dopo il danneggiamento può influenzare la resistenza del vetro risultante. La correlazione tra la temperatura del trattamento termico, e in particolare temperature elevate fino alla temperatura di transizione vetrosa, e lo stress da frattura è stata studiata da diversi ricercatori con diversi approcci di pretrattamento dei campioni e configurazioni di prova.

Questo articolo presenta metodicamente varie indagini preliminari condotte nell'ambito del pretrattamento dei campioni al fine di indagare l'influenza del trattamento termico dei campioni pre-danneggiati sullo stress da frattura. A questo scopo, sono stati eseguiti test di flessione del doppio anello a temperatura ambiente su campioni di vetro di silicato sodico-calcico pre-danneggiati e trattati termicamente. Lo scopo delle indagini è ottenere stime della misura in cui un trattamento termico prima della prova di resistenza influenza la resistenza alla frattura del vetro di silicato sodico-calcico. Sono stati considerati parametri come la temperatura del trattamento termico, il tempo di permanenza dei campioni all'interno del forno e la progettazione del forno. I risultati mostrano che il trattamento termico può aumentare significativamente lo stress da frattura del vetro di silicato sodico-calcico come il vetro float a causa di una presunta guarigione del pre-danno durante il trattamento termico.

Uno dei fattori principali che determinano la resistenza del vetro float sono danni come graffi o crepe dovuti al comportamento fragile del materiale del vetro. Graffi e crepe possono essere causati dal processo stesso del vetro float, dal taglio dopo il processo float o anche dal trasporto successivo. Per quanto riguarda il successivo dimensionamento delle costruzioni in vetro in vetro float nell'edilizia, si riflette l'influenza di questi danni sulla resistenza del materiale computazionalmente utilizzabile. Dato che la resistenza alla flessione utilizzabile del vetro float è bassa rispetto al vetro temprato termicamente, l'uso di lastre di vetro temprate termicamente è vantaggioso. Tuttavia, il processo di tempra del vetro ne aumenta anche il prezzo, il che fa aumentare i costi dei materiali per la vetratura.

Se la resistenza del vetro float potesse essere aumentata mediante un altro trattamento a temperature più basse, si potrebbe utilizzare più vetro float per la vetratura. Un’altra applicazione nel settore edile è la modellazione a deposizione fusa del vetro (Seel et al. 2018a), o semplicemente la stampa 3D del vetro. A causa del processo di stampa, possono verificarsi difetti e vuoti (Seel et al. 2018b) all'interno del componente prodotto con la produzione additiva. Questi difetti rappresentano tacche o crepe nel materiale fragile, che possono portare a picchi di stress e ad una resistenza relativamente minore del vetro. Sulla base dello stato attuale della ricerca, è stata sollevata la questione se la resistenza del vetro di silicato sodico-calcico precedentemente danneggiato come vetro float possa essere aumentata mediante un trattamento termico, che non corrisponde alla tempra termica.

I trattamenti termici del vetro silicato sodo-calcico come vetro float sono stati finora in gran parte eseguiti a temperature elevate (da 550 a 725 ∘C) da Shinkai et al. (1981), Manns e Brückner (1983), Hrma et al. (1988), Holden e Frechette (1989), Girard et al. (2011), Doquet et al. (2014) e Zaccaria e Overend (2016), sebbene siano state utilizzate anche temperature più basse (300 ∘C) (Wiederhorn 1969). In alcuni studi, l’umidità durante il trattamento termico è stata regolata all’interno della camera del forno (Holden e Frechette 1989; Girard et al. 2011). Inoltre, il tempo di permanenza dei campioni alla temperatura variava anche nelle diverse pubblicazioni.