عملية تشكيل طبقة الإجهاد الضاغطة في الزجاج المقسى فيزيائياً
التسخين المعالجة المسبقة-: يتم تسخين الزجاج الملدن العادي بشكل موحد إلى 50-60 درجة فوق درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg)-حوالي 620-700 درجة - مما يجعل الزجاج في حالة لزجة مرنة وقابلة للتشوه وتخفيف أي ضغوط داخلية متبقية موجودة مسبقًا.
التبريد/التبريد السريع:-يتم نفخ الهواء البارد عالي الضغط بشكل موحد على كلا سطحي الزجاج في وقت واحد. تنخفض درجة حرارة السطح بشكل حاد، مما يتسبب في تبريد الطبقة السطحية وتقلصها وتصلبها أولاً. في هذه المرحلة، تظل الطبقة الداخلية في حالة لزوجة ودرجة حرارة عالية-، مما يسمح للضغوط الناتجة عن تقلص السطح بالاسترخاء التام من خلال التدفق اللزج للطبقة الداخلية.
الانكماش المقيد الذي يسبب الإجهاد: مع استمرار الزجاج في التبريد إلى درجة حرارة الغرفة، تبرد الطبقة الداخلية وتبدأ في الانكماش في الحجم. ومع ذلك، بما أن الطبقة السطحية قد تصلبت بالكامل بالفعل ولا يمكن أن تتقلص بشكل متزامن، فإن انكماش الطبقة الداخلية مقيد بصلابة السطح المتصلب. يؤدي هذا في النهاية إلى تكوين طبقة ضغط ضغط دائمة وموزعة بشكل موحد على السطح، مع طبقة ضغط شد مقابلة تتشكل في الداخل للحفاظ على التوازن.
عملية تشكيل طبقة الإجهاد الضاغطة في الزجاج المقسى كيميائياً
بيئة التبادل الأيوني ذات درجة الحرارة المنخفضة: يتم غمر الزجاج في محلول ملح قلوي منصهر عند درجة حرارة 400 درجة تقريبًا. وبما أن درجة الحرارة هذه أقل من درجة حرارة التزجج، فإن الزجاج لا يتعرض لأي تشوه مجهري.
-استبدال الأيونات الكبيرة والازدحام: يتم استبدال أيونات الصوديوم الأصغر (أو أيونات الليثيوم) في الطبقة السطحية الزجاجية بأيونات البوتاسيوم الأكبر من المحلول الملحي؛ تقوم أيونات البوتاسيوم الأكبر بدمج نفسها في الشواغر الأيونية الموجودة داخل السطح الزجاجي.
تأثير الازدحام المولد للإجهاد الضاغط: الحجم الكبير لأيونات البوتاسيوم يخلق تأثير "الازدحام" أو "الحشو" داخل الطبقة السطحية. هذا الاختلاف في الحجم بين الأيونات القلوية يولد ضغطًا ضاغطًا؛ يحدد مدى التبادل الأيوني وعمق طبقة التبادل بشكل مباشر سمك طبقة الإجهاد الضاغطة وحجم إجهاد الضغط.