Comment la contrainte superficielle de compression du verre trempé améliore-t-elle sa résistance aux chocs et aux chocs thermiques ?

La contrainte superficielle de compression du verre trempé améliore considérablement sa résistance aux chocs et aux chocs thermiques, le rendant beaucoup plus solide et durable que le verre non trempé ou recuit. Voici comment cela fonctionne :

Résistance aux chocs :
Compression et résistance de la surface :
Pendant le processus de trempe, le verre est chauffé à une température élevée (environ 620 à 700°C), puis rapidement refroidi (trempé) avec des jets d'air froid. Ce refroidissement rapide provoque la solidification des couches externes du verre plus rapidement que les couches internes, créant une contrainte de compression à la surface et une contrainte de traction à l'intérieur.
Effet résultant : La contrainte de compression sur la surface agit comme une barrière contre les fissures. Lorsque le verre trempé est frappé, la contrainte de compression aide à empêcher la propagation des fissures car la surface est comprimée et moins susceptible de se briser.
Résistance aux chocs : cela signifie verre trempé est beaucoup plus résistant à la rupture sous l’impact. Même lorsqu’une force est appliquée à la surface, la contrainte de compression empêche le verre de se briser facilement. Si des fissures se forment, elles ont tendance à être petites et contondantes, ce qui réduit le risque de blessure par rapport au verre traditionnel, qui peut se briser en éclats tranchants.

Résistance aux chocs thermiques :
Refroidissement différentiel :
Le processus de trempe crée une différence de température entre la surface et le cœur du verre. La surface se refroidit et se contracte plus rapidement que les couches internes, entraînant une accumulation de contraintes de compression à la surface et de contraintes de traction au sein du noyau.
Équilibre des contraintes thermiques : Le verre, comme la plupart des matériaux, se dilate lorsqu’il est chauffé et se contracte lorsqu’il est refroidi. Si un morceau de verre est exposé à un changement rapide de température (choc thermique), les couches intérieures veulent se dilater ou se contracter davantage que les couches extérieures.
La compression protège des chocs thermiques : dans le verre trempé, la contrainte superficielle de compression résiste à ces forces internes. Si le verre est soumis à un changement brusque de température (par exemple, des éclaboussures d'eau chaude sur une fenêtre froide), la contrainte de compression aide à empêcher le verre de se fissurer. La contrainte de traction interne (qui rendrait normalement le verre plus sensible à la fissuration sous contrainte thermique) est neutralisée par la compression superficielle. C’est pourquoi le verre trempé peut résister à des écarts de température bien plus élevés (souvent 3 à 4 fois supérieurs à celui du verre recuit) sans se fissurer.

Durabilité globale améliorée :
La combinaison de la compression superficielle et de la tension interne rend le verre trempé plus résistant aux contraintes physiques et thermiques. Il est capable d'absorber et de répartir les contraintes plus efficacement, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans les applications où la résistance aux chocs et la capacité à gérer les fluctuations de température sont critiques, comme dans les vitres de voiture, les portes de four et les cabines de douche.