Предел прочности стекла при растяжении
в 15—20 раз меньше предела прочности при
сжатии и составляет 3,5—10 кГ/мм2.
Прочность при изгибе. При изгибе стекло испытывает действие
и растягивающих, и сжимающих сил. Прочность
стекла при изгибе определяют, положив
свободно концы стеклянного стержня па
две опоры и постепенно повышая нагрузку
в середине его вплоть до разрушения стержня.
Прочность стекла при изгибе меньше прочности
при растяжении, поэтому участки в местах
изгибов трубок и отделки дна заготовок
должны быть утолщены.
Теплопроводность. Способность
материала проводить тепло, т. е. его теплопроводность,
оценивается коэффициентом теплопроводности, который численно равен количеству тепла,
переносимому на определенное расстояние
через единицу поверхности сечения за
единицу времени при разности температур
в 1 К. Коэффициент теплопроводности измеряется
в кал/ или в СГС —в эрг/, а в СИ —в Вт/: 1
кал/ = 4,1868-107 эрг/ == 4,1868-102 Вт/.
Стекло плохо проводит тепло, его коэффициент теплопроводности равен
0,0017—0,0032 кал/ или 7—14 Вт/. Нагретые стекла
очень медленно остывают, о чем следует
помнить при обработке стекла. Кроме того,
вследствие малой теплопроводности стекла
при формовке из него деталей и пайке на
довольно небольших участках стеклянных
изделий создается большой перепад температуры,
а следовательно, в стекле возникают внутренние
напряжения и хрупкость его значительно
увеличивается.
Тепловое расширение. Все твердые тела при нагревании расширяются,
т. е. увеличиваются в объеме. Стекло является
изотропным материалом — при нагревании
оно изменяется в объеме во всех направлениях
одинаково.
Тепловое расширение обычно характеризуют
коэффициентом теплового расширения.
Под коэффициентом теплового расширения
понимают увеличение длины образца при
нагревании его на 1К, отнесенное к длине
образца до нагревания.
При выполнении стеклодувных работ это
свойство стекла следует учитывать. Например,
нельзя спаивать стекла, значительно различающиеся
коэффициентами термического расширения,
так как спай при охлаждении обязательно
треснет. Особенно важно правильно подбирать
стекло, если его надо спаять с металлом'.
В таблице 3 приведены значения коэффициентов
термического расширения и других физических
характеристик некоторых стекол, применяемых
в стеклодувных работах.
Термостойкость. Способность вещества, не растрескиваясь,
выдерживать резкие температурные перепады
называется термостойкостью. Термостойкость
стекла в основном зависит от значения
коэффициента термического расширения.
Классификация продукции
По типу неорганических соединений различают
следующие классы стекол: элементарные,
металлические, оксидные, галогенидные,
халькогенидные, сульфатные, нитратные,
карбонатные, фосфатные и др.
Краткая характеристика этих
стекол следующая.
Элементарные стекла способны образовывать лишь
небольшое число элементов - сера (S), селен
(Sе), мышьяк (Аs), фосфор (Р), углерод (С). Стеклообразные
серу и селен удается получить при быстром
переохлаждении расплава; мышьяк - методом
сублимации в вакууме; фосфор - при нагревании
под давлением более 100 МПа; углерод - в
результате длительного пиролиза органических
смол. Промышленное значение находит стеклоуглерод,
обладающий уникальными свойствами - он
способен оставаться в твердом состоянии
до 3700°С, имеет низкую плотность 1500 кг/м3, обладает
высокой прочностью, электропроводностью,
химически стоек.
Галогенидные стекла получают на основе стеклообразующего
компонента ВеF2 Многокомпонентные
составы фторобериллатных стекол содержат
также фториды алюминия, кальция, магния,
стронция и бария. Фторобериллатные стекла
находят практическое применение благодаря
высокой стойкости к действию жестких
излучений, включая рентгеновские и γ-лучи,
агрессивных сред - фтор, фтористый водород.
Халькогенидные стекла получают в бескислородных
системах типа Gе-Аs-Х, Gе-Sb-Х, Gе-Р-Х, где X-S,
Sе, Те. Они прозрачны в ИК-области спектра,
обладают полупроводниковой проводимостью
электронного типа, обнаруживают внутренний
фотоэффект. Стекла применяются в телевизионных
высокочувствительных камерах, в ЭВМ в
качестве переключателей или элементов
запоминающих устройств.
Оксидные стекла. Наибольшее значение в технике
и в строительстве имеют оксидные стекла,
которые представляют собой обширный
класс соединений. Наиболее легко образуют
стекла оксиды SiO2, GеO2, В2O3, Аs2O3 Большая группа
оксидов - ТеO2, ТiO2, SеO2, МоO3, WO3, ВiO3, Аl2О3, Gа2O3, V2O3 - образует
стекла при сплавлении с другими оксидами
или смесями оксидов. Например, легко образуются
стекла в системах СаО - Аl2O3 - В2O3; СаО - Аl2O3; Р2О5 - V2О5; МеmОn – P2O5 – V2O5.
В зависимости от основных стеклообразующих
компонентов (стеклообразователей) различают
оксидные стекла:
силикатные – SiO2;
алюмосиликатные - Аl2O3, SiO2;
боросиликатные - В2O3, SiO2;
бороалюмосиликатные - В2O3, Аl2O3, SiO2;
алюмофосфатные - Аl2O3, Р2O5;
бороалюмофосфатные - В2O3, Аl2O3, Р2O3;
алюмосиликофосфатные - Аl2O3, SiO2, Р2O5;
фосфорванадатные - Р2O5, V2O5;
силикотитанатные - SiO2, TiO2;
силикоцирконатные - SiO2, ZrО2.
Промышленные составы стекол
содержат, как правило, не менее 5 компонентов,
а специальные и оптические стекла могут
содержать более 10 компонентов.
Однокомпонентное кварцевое
стекло на основе диоксида кремния SiO2, широко использующееся
в технике и быту, наиболее простое по
составу.
Двухкомпонентные - бинарные
щелочно-силикатные стекла состава Ме2O-nSiO2, где Me-Na, К;
n=2...4, так называемые растворимые (жидкие)
стекла, имеют большое промышленное значение,
широко применяются в строительстве для
получения кислотостойкого цемента, а
также для реставрационных работах. Так,
силикат натрия растворимый выпускается
заводами России по ГОСТ Р50418-92.
Многокомпонентные оксидные
стекла. Основу промышленных стекол - оконного,
архитектурно-строительного, сортового,
автомобильного, тарного и других - составляют
композиции тройной системы Na2O(К2O)-СаО- SiO2, при массовых
содержаниях (%):SiO2 - 60...80, СаО
- 0...10, Na2O - 10...25.
Промышленные составы силикатных
стекол кроме SiO2, Na2O, СаО содержат
МgO, который способствует снижению склонности
к кристаллизации, и оксид алюминия Аl2O3, повышающий
химическую стойкость стекол. Сортовые
стекла содержат K2O, РbО, ZnО (табл.1).
Таблица 1. Химический
состав некоторых промышленных стекол
Стекло |
Массовое содержание,
% |
SiO2 |
Аl2O3 |
Fе2О3 |
СаО |
МgO |
Na2O |
К2O |
SO3 |
ZnO |
Листовое: |
|
лодочное ВВС |
71,8...72,4 |
1,8...2,2 |
0,2 |
6,4...6,7 |
3,8...4,2 |
14,5...14,9 |
0,5...1,5 0,5 |
0,5 |
- |
безлодочное |
72,0…72,8 |
1,5...1,8 |
0,1 |
8,0...8,1 |
3,5...3,8 |
13,4...13,7 |
|
- |
- |
Тарное: |
|
бесцветное БТ-1 |
70,5...73,5 |
1,4...3,4 |
0,1 |
9,7...12,3 |
13,0...15,0 |
0,5 |
- |
полубелое ПТ-1 |
69,4...73,4 |
1,5...3,5 |
0,5 |
9,7...12,3 |
13,3...15,1 |
0,4 |
- |
зеленое ЗТ-1 |
67,3...73,3 |
1,7...4,7 |
0,8 |
9,7...12,3 |
12,4...15,2 |
0,3 |
- |
коричневое КТ-1 |
69,4...73,1 |
1,5...4,1 |
0,5 |
9,7...12,3 |
12,4...15,2 |
0,3 |
- |
Глушенное: |
|
фтором |
67,5...69,0 |
- |
- |
6,0...7 |
- |
4,5...6,5 |
4,3...5 |
- |
- |
фосфором |
64,0...66,0 |
- |
- |
1,0...2,0 |
- |
5,0...13,0 |
5,0...15 |
- |
4...8 |
Хрусталь: |
|
свинцовый |
58,0 |
- |
РbО 24,0 |
2,0 |
- |
- |
15,0 |
- |
1,0 |
бариевый |
58,0 |
- |
- |
- |
ВаО 24,0 |
3,0 |
15,7 |
- |
5,0 |
Важно отметить, что физико-механические
свойства стекла зависят от входящих в
него оксидов. В общем виде можно отметить
влияние главных составляющих стекла.
Кремнезем SiO2 - главная составная часть всех
силикатных стекол; в обычных стеклах
его концентрация составляет 70...73% по массе*.
(* Здесь и далее все составы стекол приводятся
в % по массе.) Он повышает вязкость и тугоплавкость
стекломассы, улучшает химические и физические
свойства стекла, повышает прочность,
химическую и термическую стойкость, снижает
плотность, температурный коэффициент
линейного расширения (ТКЛР), показатель
светопреломления.
Оксид алюминия Аl2O3 повышает тугоплавкость, вязкость
и температуру размягчения, поверхностное
натяжение расплава стекла, улучшает механические
свойства, теплопроводность, химическую
стойкость, снижает ТКЛР.
Оксид бора В2O3 снижает температуру плавления,
вязкость, поверхностное натяжение и склонность
расплава стекла к кристаллизации и ТКЛР,
увеличивает термо- и химическую стойкость,
улучшает химические свойства.
Оксиды щелочных
металлов (Na2O,
К2O,
Li2O) играют роль плавней, снижая
температуру плавления стекольной шихты
и вязкость расплава. В обычных стеклах
концентрация их не превышает 14...15 %. Они
повышают плотность, ТКЛР, диэлектрическую
проницаемость и снижают химическую стойкость,
электросопротивление стекла.
Поташ К2СO3 придает стеклу чистоту, блеск,
прозрачность, увеличивая его светопреломление
и применяется для производства лучших
сортов стекла, в частности хрусталя -
одного из видов стекла, используемого
для высокохудожественных светильников.
Оксиды СаО, МgO, ZnО
и РbО повышают механическую прочность,
химическую стойкость, показатель светопреломления
стекла и улучшают внешний вид стеклоизделий.
Архитектурно-строительные
стекла классифицируются по виду и назначению:
листовое строительное и декоративное
стекло; облицовочное стекло (цветные
коврово-мозаичные плитки, стемалит и
др.), стекло для санитарно-технических
устройств и оборудования внутренних
помещений; стеклянная осветительная
арматура; конструктивно-строительные
элементы из стекла (блоки, профильное
стекло, панели и пр.); тепло- и звукоизоляционные
материалы (пеностекло, стекловолокнистые
материалы, стеклоткани).
Стекло, как известно, уникальный
материал, обладающий комплексом самых
различных свойств. В зависимости от назначения
стекла в строительстве используется
преимущественно то или иное характерное
его свойство или их комплекс.
Оценка уровня
качества продукции
Показатели
качества продукции по характеризуемым
свойствам
В соответствии с ГОСТ 15467-79
"Управление качеством продукции. Основные
понятия. Термины и определения" под
продукцией понимается овеществлённый
результат народнохозяйственной деятельности,
предназначенной для удовлетворения определённых
потребностей. В свою очередь изделием
называется единица промышленной продукции,
количество которой исчисляется в экземплярах,
штуках или комплексах. Под расходным
изделием понимается единица промышленной
продукции в специальной упаковке, количество
которой исчисляется при помощи непрерывных
величин (килограммов, метров и др.).
Всю продукцию народного хозяйства
принято классифицировать в соответствии
со следующей схемой:
Продукция первого класса расходуется
по назначению в процессе использования.
При этом, как правило, необратимый процесс
переработки (сырья, материалов, полуфабрикатов),
сжиганием (топлива), усвоения живыми организмами
(пищевые продукты, удобрения) и др., а в
отдельных случаях может быть частично
обратимый процесс (например, при рекуперации
и регенерации растворителей и т. п.). При
использовании продукции второго класса
происходит расход её ресурса. При этом
продукция используется до технического
или морального износа. Выбор показателей
качества для оценки уровня качества различных
видов промышленной продукции зависит
от цели оценки. При этом для обеспечения
задачи можно основываться на следующей
общей номенклатуре основных видов показателей
качества:
Показатели назначения. Характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена. Они отражают уровень качества продукции с точки зрения её основного назначения (производительность, мощность, грузоподъёмность и т. д. и т. п.), а также полезный эффект от эксплуатации (потребления) продукции. Показатели назначения иногда ещё называют конструктивными показателями.
Показатели безотказности. Характеризуют свойства непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого периода времени или некоторой наработки. Эти показатели относятся
как к периодам использования по назначению,
так и к периодам хранения и транспортирования.