CC BY
15
УДК 621.923
Л.А. Канушина, А.Н. Соснов, Н.К. Соснова СГГА, Новосибирск
ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕКЛА НА МЕХАНИЗМ РАЗРУШЕНИЯ
L.A. Kanushina, A.N. Sosnov, N.K. Sosnova SSGA, Novosibirsk
GLASS THERMAL CHARACTERISTICS EFFECT ON FRACTURE MECHANISM
The paper describes the possibility of achieving brittle failure of different kinds of glass by means of stresses due to the difference of temperatures of the glass blanket and the liquid coolant striking the glass surface.
Явления, сопровождающие процесс шлифования, представляют собой комплекс механических и тепловых воздействий. При анализе кинетики разрушения поверхностного слоя стекол можно отметить хрупкое разрушение, возникающее при достаточно глубоком внедрении алмазных зерен, и хрупкое разрушение, возникающее за счет напряжений, вызванных термическими деформациями. Термические напряжения возникают за счет разности температур поверхностного и подповерхностного слоев, которые при высоких скоростях, присущих алмазному шлифованию, достигают значительных значений.
Если рассматривать зерно как резец с отрицательным передним углом, источниками теплоты в зоне контакта алмазного зерна и стекла будут: деформация материала, трение стружки по передней поверхности и трение задней поверхности зерна и стекла. Контактные температуры при этом достигают 523-773°К [1]. В процессе нагрева быстро возрастает температура поверхностного слоя, внутренние слои прогреваются значительно медленнее. В поверхностных слоях возбуждаются сжимающие напряжения, которые возрастают с повышением температуры. Последующее охлаждение СОЖ приводит снова к напряженному состоянию, но уже между подповерхностными и наружными слоями, то есть напряжениям с обратным знаком. Таким образом, поверхностные слои стекла при шлифовании алмазным инструментом подвергаются циклическим напряжениям, что приводит к термоусталости.
Характерным для явления термоусталости массивных тел является большая неоднородность тепловых и термонапряженных состояний. Степень этой неоднородности зависит от теплофизических свойств материала: теплоемкости, теплопроводности и температуропроводности, от коэффициента термического расширения и модуля упругости Юнга.
Способность материала сопротивляться термоупругим напряжениям оценивается критерием термостойкости R:
Я = ст(1 -ц)/аЕ, (2)
где а - предел прочности на сжатие;
ц - коэффициент Пуассона;
а - коэффициент термического расширения;
Е - модуль упругости Юнга.
Термостойкость стекла зависит от частоты теплосмен по экспотенциальному закону и от градиента температур, а это значит, что при достаточно большом перепаде температур разрушение может наступить уже при однократном перепаде. Трещины при таком разрушении имеют вид лепестков, расположенных между поверхностным и подповерхностным слоями, как показано на рисунке 1.
1. Бартенев, Г.М. Механические свойства и тепловая обработка стекла / Г.М. Бартенев. - Госстандарт, 1960. - 165 с.
2. Маградзе, Д.В. Исследование зависимости среднеинтегральной температуры контакта от условий обработки оптического стекла / Д.В. Маградзе // ОМП. - 1989. -
Лепестк трещи
Рис. 1. Лепестковые трещины
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
№3. - С. 13-14.
© Л.А. Канушина, А.Н. Соснов, Н.К. Соснова, 2009
