1. Soğutma Sırasında Termal Gerilim (Birincil Neden)
Erimiş kuvars, düzensiz sıcaklık koşullarında gerilim üretir. Herhangi bir sıcaklıkta, erimiş kuvarsın atomik yapısı nispeten "optimum" bir uzamsal konfigürasyona ulaşır. Sıcaklık değiştikçe, atomlar arasındaki mesafe de buna bağlı olarak değişir; bu, yaygın olarak termal genleşme olarak adlandırılan bir olgudur. Erimiş kuvars eşit olmayan bir şekilde ısıtıldığında veya soğutulduğunda, düzensiz bir genleşme meydana gelir.
Termal stres, genellikle daha sıcak bölgeler genişlemeye çalışırken çevredeki daha soğuk bölgeler tarafından kısıtlandığında ortaya çıkar. Bu, genellikle hasara neden olmayan basınç stresi yaratır. Sıcaklık, camı yumuşatacak kadar yüksekse, stres giderilebilir. Ancak, soğuma hızı çok hızlıysa, viskozite hızla artar ve iç atom yapısı azalan sıcaklığa zamanında uyum sağlayamaz. Bu durum, kırılma veya hasara neden olma olasılığı çok daha yüksek olan çekme stresine neden olur.
Sıcaklık düştükçe bu stres yoğunlaşır ve soğutma işleminin sonunda yüksek seviyelere ulaşır. Kuvars camının 10^4,6 poise'nin üzerinde bir viskoziteye ulaştığı sıcaklığa "sıcaklık" denir.gerinim noktasıBu noktada, malzemenin viskozitesi o kadar yüksektir ki, iç gerilim etkili bir şekilde kilitlenir ve artık dağılamaz.
2. Faz Geçişi ve Yapısal Gevşemeden Kaynaklanan Stres
Metastabil Yapısal Gevşeme:
Erimiş halde, erimiş kuvars oldukça düzensiz bir atom dizilimi sergiler. Soğuduktan sonra atomlar daha kararlı bir yapıya doğru gevşeme eğilimindedir. Ancak, camsı halin yüksek viskozitesi atom hareketini engelleyerek metastabil bir iç yapıya ve gevşeme stresine neden olur. Zamanla, bu stres yavaşça serbest kalabilir; bu fenomene "gevşeme stresi" denir.cam yaşlanması.
Kristalleşme Eğilimi:
Erimiş kuvars belirli sıcaklık aralıklarında (örneğin kristalleşme sıcaklığına yakın) uzun süre tutulursa, mikro kristalleşme meydana gelebilir; örneğin, kristobalit mikro kristallerinin çökelmesi. Kristalin ve amorf fazlar arasındaki hacimsel uyumsuzluk,faz geçiş gerilimi.
3. Mekanik Yük ve Dış Kuvvet
1. İşlemeden Kaynaklanan Stres:
Kesme, taşlama veya parlatma sırasında uygulanan mekanik kuvvetler, yüzey kafes bozulmasına ve işleme stresine neden olabilir. Örneğin, taşlama taşıyla kesme sırasında, kenardaki lokal ısı ve mekanik basınç, stres yoğunlaşmasına neden olur. Delme veya kanal açma işlemlerindeki yanlış teknikler, çatlak başlangıç noktaları görevi gören çentiklerde stres yoğunlaşmalarına yol açabilir.
2. Hizmet Koşullarından Kaynaklanan Stres:
Yapı malzemesi olarak kullanıldığında, erimiş kuvars, basınç veya bükülme gibi mekanik yükler nedeniyle makro ölçekte gerilime maruz kalabilir. Örneğin, kuvars cam eşyalar ağır içerikler taşırken bükülme gerilimi geliştirebilir.
4. Termal Şok ve Hızlı Sıcaklık Dalgalanması
1. Hızlı Isınma/Soğumadan Kaynaklanan Anlık Stres:
Erimiş kuvars çok düşük bir termal genleşme katsayısına (~0,5×10⁻⁶/°C) sahip olsa da, hızlı sıcaklık değişimleri (örneğin, oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklara ısıtma veya buzlu suya daldırma) yine de dik yerel sıcaklık değişimlerine neden olabilir. Bu değişimler, ani termal genleşme veya büzülmeye yol açarak anlık termal gerilim üretir. Yaygın bir örnek, laboratuvar kuvars ürünlerinin termal şok nedeniyle kırılmasıdır.
2. Döngüsel Termal Yorgunluk:
Fırın astarları veya yüksek sıcaklık izleme pencereleri gibi uzun süreli, tekrarlanan sıcaklık dalgalanmalarına maruz kaldığında, erimiş kuvars döngüsel genleşme ve büzülmeye uğrar. Bu durum, yorulma stresinin birikmesine, yaşlanmanın hızlanmasına ve çatlama riskine yol açar.
5. Kimyasal Olarak Tetiklenen Stres
1. Korozyon ve Çözünme Gerilimi:
Erimiş kuvars, güçlü alkali çözeltilerle (örneğin NaOH) veya yüksek sıcaklıktaki asidik gazlarla (örneğin HF) temas ettiğinde, yüzey korozyonu ve çözünme meydana gelir. Bu, yapısal homojenliği bozar ve kimyasal strese neden olur. Örneğin, alkali korozyon yüzey hacminde değişikliklere veya mikro çatlak oluşumuna yol açabilir.
2. CVD kaynaklı stres:
Erimiş kuvars üzerine kaplamalar (örneğin, SiC) biriktiren Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) işlemleri, iki malzeme arasındaki termal genleşme katsayıları veya elastik modüllerdeki farklılıklar nedeniyle arayüz gerilimi oluşturabilir. Soğuma sırasında bu gerilim, kaplamanın veya alt tabakanın delaminasyonuna veya çatlamasına neden olabilir.
6. İç Kusurlar ve Kirlilikler
1. Kabarcıklar ve İçerikler:
Erime sırasında oluşan artık gaz kabarcıkları veya safsızlıklar (örneğin, metal iyonları veya erimemiş parçacıklar), gerilim yoğunlaştırıcı görevi görebilir. Bu kapanımlar ile cam matris arasındaki termal genleşme veya elastikiyet farklılıkları, yerel iç gerilim oluşturur. Çatlaklar genellikle bu kusurların kenarlarında başlar.
2. Mikro Çatlaklar ve Yapısal Kusurlar:
Hammaddedeki veya eritme işlemindeki safsızlıklar veya kusurlar, iç mikro çatlaklara neden olabilir. Mekanik yükler veya termal döngüler altında, çatlak uçlarındaki gerilim yoğunlaşması çatlak yayılmasını teşvik ederek malzeme bütünlüğünü azaltabilir.
Gönderi zamanı: 04-Tem-2025