Отжиг — это процесс медленного охлаждения горячих стеклянных изделий после их формирования с целью снятия остаточных внутренних напряжений, возникающих во время производства. Отжиг может быть второстепенным в процессе производства, особенно для небольших и простых предметов, но для более крупных или более сложных изделий обычно требуется специальный процесс отжига в печи с контролируемой температурой , известной как лер . [1] Отжиг стекла имеет решающее значение для его долговечности. Стекло, не прошедшее надлежащий отжиг, сохраняет термические напряжения, вызванные закалкой , что на неопределенный срок снизит прочность и надежность изделия. Неправильно отожженное стекло может треснуть или разбиться при относительно небольших изменениях температуры или механическом ударе или напряжении. Он даже может выйти из строя спонтанно.
Для отжига стекла необходимо нагреть его до температуры отжига , при которой его вязкость η падает до 10 13 Пуаз (10 13 дин-секунд/см 2 ). [2] Для большинства видов стекла эта температура отжига находится в диапазоне 454–482 ° C (849–900 ° F) [ нужна ссылка ] и является так называемой точкой снятия напряжения или точкой отжига стекла. . При такой вязкости стекло все еще слишком твердое для значительной внешней деформации без разрушения, но оно достаточно мягкое, чтобы ослабить внутренние напряжения микроскопическим потоком в ответ на интенсивные напряжения, которые они создают внутри. Затем деталь подвергается нагреванию до тех пор, пока ее температура не станет равномерной и релаксация напряжений не станет достаточной. Время, необходимое для этого шага, варьируется в зависимости от типа стекла и его максимальной толщины. Затем стеклу дают остыть с заданной скоростью до тех пор, пока его температура не превысит точку деформации (η = 10 14,5 Пуаз) [ нужна ссылка ] , ниже которой даже микроскопический внутренний поток эффективно прекращается, и вместе с ним прекращается отжиг. Тогда можно безопасно охладить продукт до комнатной температуры со скоростью, ограниченной теплоемкостью , толщиной, теплопроводностью и коэффициентом теплового расширения стекла. После завершения отжига материал можно разрезать по размеру, просверлить или отполировать без риска разрушения его внутренними напряжениями.
В точке отжига (η = 10 13 Пуаз) напряжения релаксируют в течение нескольких минут, а в точке деформации (η = 10 14,5 Пуаз) напряжения релаксируют в течение нескольких часов. [3] Напряжения, возникшие при температурах выше точки деформации и не ослабленные в результате отжига, остаются в стекле неопределенно долго и могут вызвать либо кратковременный, либо значительно отсроченный выход из строя. Напряжения, возникающие в результате слишком быстрого охлаждения ниже точки деформации, в основном считаются временными, хотя их может быть достаточно, чтобы вызвать кратковременный отказ.