Cấu trúc vi mô của kính cường lực được sử dụng trong vách tắm cửa trượt đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định độ bền cơ học của nó. Kính cường lực hay còn gọi là kính cường lực trải qua quá trình xử lý nhiệt cụ thể làm thay đổi cấu trúc bên trong, giúp nâng cao độ bền và tính năng an toàn so với kính ủ tiêu chuẩn. Dưới đây là lời giải thích chi tiết về cách cấu trúc vi mô ảnh hưởng đến độ bền cơ học của kính cường lực:

Quá trình ủ và thay đổi cấu trúc vi mô
Xử lý nhiệt: Kính cường lực được sản xuất bằng cách nung kính ủ thông thường đến nhiệt độ khoảng 620 đến 650°C (1148 đến 1202°F), gần điểm làm mềm của nó, sau đó làm nguội nhanh chóng. Quá trình làm mát nhanh chóng này, được gọi là làm nguội, được thực hiện bằng cách sử dụng các tia khí hướng vào cả hai bề mặt của kính.

Nén bề mặt: Việc làm mát nhanh chóng làm cho bề mặt bên ngoài của kính nguội đi và đông cứng nhanh hơn bên trong. Khi các lớp bên trong nguội đi và co lại, chúng kéo lên các bề mặt bên ngoài, tạo ra trạng thái ứng suất nén cao trên các bề mặt.

Sức căng bên trong: Phần bên trong của kính nguội đi chậm hơn nên ở trạng thái chịu ứng suất kéo. Sự phân bố ứng suất này - ứng suất nén trên bề mặt và ứng suất kéo ở trung tâm - giúp tăng cường các tính chất cơ học của kính.

Phân bố ứng suất và độ bền cơ học
Ứng suất bề mặt nén: Ứng suất nén trên bề mặt kính cường lực làm tăng khả năng chống vỡ do va đập và trầy xước bề mặt. Ứng suất nén giúp chống lại ứng suất kéo có thể dẫn đến sự hình thành và lan truyền các vết nứt. Chính ứng suất nén này giúp tăng cường đáng kể độ bền cơ học của kính so với kính không được tôi luyện.

Ứng suất kéo trong lõi: Ứng suất kéo bên trong, mặc dù là một điểm yếu tiềm ẩn, nhưng được giới hạn trong lõi kính, nơi nó ít có khả năng bị hư hại trực tiếp hơn. Sự cân bằng giữa ứng suất nén và ứng suất kéo tạo ra vật liệu chắc chắn và bền hơn, ít bị hư hỏng nặng hơn trong điều kiện bình thường.

Tăng khả năng chống va đập và uốn cong
Khả năng chống va đập: Ứng suất nén bề mặt giúp kính cường lực có khả năng chống va đập tốt hơn nhiều. Khi một vật chạm vào kính, năng lượng sẽ được hấp thụ và phân bổ trên diện tích lớn hơn, làm giảm khả năng hình thành và lan truyền vết nứt. Do đó, kính cường lực có thể chịu được các tác động thường làm vỡ kính tiêu chuẩn.

Độ bền uốn: Cấu hình ứng suất bên trong giúp tăng cường độ bền uốn của kính cường lực. Lực nén trên bề mặt giúp chống lại lực kéo xảy ra trong quá trình uốn, giúp kính uốn cong nhiều hơn mà không bị vỡ. Độ bền uốn tăng lên này rất quan trọng đối với các ứng dụng như vách tắm vòi sen cửa trượt, nơi kính phải chịu được nhiều lực khác nhau mà không bị gãy.

Mô hình phân mảnh và an toàn
Phân mảnh có kiểm soát: Nếu kính cường lực bị vỡ, nó sẽ vỡ thành những mảnh nhỏ, có cạnh cùn thay vì những mảnh sắc nhọn, lởm chởm. Điều này là do ứng suất kéo bên trong khiến kính giải phóng năng lượng nhanh chóng và vỡ thành nhiều mảnh nhỏ. Các mảnh nhỏ hình khối giúp giảm nguy cơ chấn thương nghiêm trọng, khiến kính cường lực trở thành lựa chọn an toàn hơn cho các ứng dụng trong vách tắm.

Lợi ích an toàn: Kiểu phân mảnh của kính cường lực là kết quả trực tiếp của cấu trúc vi mô của nó. Khi đạt đến điểm ứng suất tới hạn, ứng suất kéo bên trong sẽ vượt qua ứng suất nén bề mặt, khiến kính bị vỡ. Cơ chế phân mảnh và giải phóng năng lượng nhanh chóng này giúp tăng cường sự an toàn của kính cường lực trong những môi trường mà tác động của con người là mối lo ngại, chẳng hạn như trong phòng tắm.

Tăng cường khả năng chống stress nhiệt
Ổn định nhiệt: Quá trình ủ giúp cải thiện khả năng chịu nhiệt của kính. Ứng suất nén trên bề mặt giúp chống lại sự giãn nở và co lại do nhiệt, có thể dẫn đến các vết nứt và vỡ ở kính tiêu chuẩn. Nhờ đó, kính cường lực có thể chịu được sự chênh lệch nhiệt độ lớn hơn, giảm khả năng vỡ do nhiệt.

Chênh lệch nhiệt độ: Khả năng chịu đựng sự thay đổi nhiệt độ đáng kể là điều cần thiết đối với vách tắm, có thể tiếp xúc với cả nước nóng và nhiệt độ môi trường mát hơn. Độ ổn định nhiệt nâng cao của kính cường lực đảm bảo kính vẫn nguyên vẹn và an toàn trong những điều kiện như vậy.

Phân tích cấu trúc vi mô và kiểm soát chất lượng
Kiểm tra độ bền: Chất lượng và độ bền của kính cường lực thường được đánh giá bằng các kỹ thuật như đo phân cực, có thể phát hiện các dạng ứng suất bên trong kính. Những kỹ thuật này đảm bảo rằng kính có sự phân bổ ứng suất thích hợp cần thiết để có độ bền cơ học và độ an toàn tối ưu.