MenüEinstellungen
x
+49 9342 808 1515

Werkstoffe: Glas
Mechanische Belastbarkeit

Thermische Spannungen
Bei der Herstellung und Verarbeitung von Glas können schädliche thermische Spannungen entstehen. Beim Abkühlen der heißen Glasschmelze vollzieht sich im Bereich zwischen dem oberen und unteren Kühlpunkt der Übergang vom plastischen in den spröden Zustand. Hier müssen vorhandene thermische Spannungen durch einen sorgfältig gesteuerten Kühlprozess abgebaut werden. Unterhalb des unteren Kühlpunktes kann das Glas dann schneller abgekühlt werden, ohne dass bedeutende neue Spannungen einfrieren. Analog verhält sich Glas, wenn es z.B. durch direkte Einwirkung einer Bunsen-brennerflamme auf eine Temperatur oberhalb des unteren Kühlpunktes erhitzt wird. Beim Abkühlen können dann schädliche thermische Spannungen einfrieren, infolgedessen Bruchfestigkeit und mechanische Belastbarkeit erheblich reduziert werden. Zur Beseitigung der thermischen Spannung muss das Glas wieder auf eine Temperatur zwischen dem oberen und unteren Kühlpunkt erhitzt, in diesem Temperaturbereich etwa 30 Minuten gehalten und dann unter Einhaltung der vorgeschriebenen Abkühlungsgeschwindigkeiten abgekühlt werden.

Temperaturwechselbeständigkeit
Wird Glas im Temperaturbereich unterhalb des unteren Kühlpunktes erhitzt, so treten aufgrund der Wärmeausdehnung und des geringen Wärmeleitvermögens Zug- und Druckspannungen auf. Werden dabei die zulässigen Festigkeitswerte infolge zu schneller Aufheiz- bzw. Abkühlgeschwindigkeiten überschritten, tritt Bruch ein. Neben dem Längen-Ausdehnungskoeffizienten α, der je nach Glasart variiert, müssen auch die Wanddicke, die Geometrie des Glaskörpers und eventuell vorhandene Kerbstellen berücksichtigt werden. Daher ist die Angabe eines exakten Zahlenwertes für die Temperaturwechselbeständigkeit problematisch. Jedoch wird aus dem Vergleich der α-Werte deutlich, dass Boro 3.3 unter sonst gleichen Versuchsbedingungen einer wesentlich höheren Temperaturwechselbeanspruchung standhält als z.B. AR-GLAS®.

Mechanische Spannungen
Technisch gesehen, verhalten sich Gläser ideal elastisch, d.h. mechanische Zug- und Druckkräfte können nach Überschreiten der Elastizitätsgrenzen nicht in plastische Verformung umgesetzt werden, sondern es tritt Bruch ein. Die Zugfestigkeit ist relativ gering und kann durch Kerbstellen, z.B. Risse, noch erheblich gemindert werden. Aus Sicherheitsgründen wird daher im Apparatebau für Boro 3.3 mit einer Zugfestigkeit von 6 N/mm2 gerechnet. Die Druckfestigkeit dagegen ist etwa 10 mal so hoch.