شیشه های استحکام یافته و مقاوم بر خراش
همگام با پیشرفت صنایع و گسترش آن در
زمینه های گوناگون، دستیابی به فناوری های
جدید نیز موضوعی اجتناب ناپذیر است. شیشه
و مواد شیشه ای
نمونه ای بارز از محصولاتی هستند که به
سبب ماهیت گسترده خود، کاربرد وسیعی پیدا
کرده اند و در زمینه های مختلف استفاده می
شوند.
امروزه از این ماده علاوه بر
کاربردهای متداول برای
ساخت ابزارها و قطعات مورد نیاز در صنایع
مختلف مانند
خودروسازی، هواپیماسازی،
الکترونیک و...نیز استفاده می شود که لازم
است در تولید آنها
عوامل متعددی همچون استحکام در برابر
ایجاد ترکهای سطحی، مقاومت به خراش،
قابلیت ماشین کاری، شفافیت و سبک بودن
مورد توجه قرار گیرد.
با توجه به نیاز
کشور به استفاده از شیشه
های استحکام یافته و مقاوم، تلاش های
محققان دانشگاه تربیت مدرس
می تواند ایده های جدید و حایز اهمیتی در
صنعت داخلی کشور به همراه داشته باشد.
شیشه به عنوان یک ماده صنعتی شکننده
شناخته شده است.این خاصیت سبب رشد
ترکهای موجود در ساختار آن بر اثر اعمال
نیرو می شود؛ در حالی که با کنترل رشد
ترکهای ایجاد شده در سطح می توان استحکام
شیشه را به میزان قابل توجهی افزایش
داد.محققان برای رسیدن به چنین هدفی از
روشهای متنوعی استفاده می کنند.در برخی از
این
روشها فرآیند استحکام دهی هنگام فرآیند
تولید و در برخی دیگر به دلایل اقتصادی،
پس
از تولید و به عنوان یک فرآیند ثانویه
انجام می شود.ایجاد تنش فشاری در سطح شیشه
یکی از روشهای استحکام دهی شیشه هاست که
به
دو
روش حرارتی و شیمیایی انجام می شود که منجر
به افزایش استحکام شیشه ها خواهد شد.
صنعتگران سالهای طولانی از روش استحکام دهی
حرارتی استفاده کرده اند؛ اما بر اساس
تجارب به دست آمده استفاده از این روش به دلیل
عدم سهولت در ایجاد شیب حرارتی مناسب برای
شیشه های با ضخامت کم موثر نخواهد بود؛
بنا بر این استفاده از روش استحکام دهی
شیمیایی برای افزایش استحکام شیشه هایی با
ضخامت کم و اشکال پیچیده مورد توجه قرار
گرفته است.
در این روش با ایجاد تنش
فشاری در سطح از طریق
تعویض یون های قلیایی شیشه با کاتیون های
بزرگتر استحکام شیشه
افزایش خواهد یافت.
با توجه به این که
فرآیند استحکام دهی شیمیایی بر اساس
معاوضه یونی استوار است،
ویژگی ها، اصول و قوانین به کار رفته در
این فرآیند علاوه بر
استحکام دهی قطعات شیشه ای، در ساخت ابزار
و تجهیزات دقیق صنعتی مانندهارددیسک ها،
نمایشگرها و انواع مقاومت ها نیز می تواند
مورد استفاده قرار گیرد.
تنش
در شیشه
به گفته مهندس وحیده تاجر، دانش آموخته
کارشناسی ارشد مهندسی مواد
دانشگاه تربیت مدرس و مجری این طرح مواد
شکننده از قبیل سرامیک ها و شیشه های
غیرآلی، به ضربات سطحی که منجر به ایجاد
یا رشد ترک می شوند، حساس هستند؛ چرا که
چنین شرایطی منجر به کاهش استحکام و شکست
ناگهانی این مواد می شود.به همین دلیل
ایجاد استحکام در محصولات شیشه ای بسیار
حائز اهمیت است.
افزایش استحکام به معنی
بیشترین کشش تنشی است که شیشه می تواند پس
از شکست تحمل کند.کاهش تعداد و ابعاد ترک
های سطحی و کنترل محیط اطراف ترک در سطح
از روش هایی هستند که برای افزایش
مقاومت و استحکام شیشه ها مورد توجه قرار
می گیرند.استفاده از پوشش مناسب برای حفاظت
در برابر عیوب س