Tempered glass
Koostis / struktuur
Karastatud klaasi tahvlitesse on termilise või keemilise töötlusega tekitatud sisepinged, klaasi väliskihtides survepinge, klaasi keskosas tõmbepinge.
Omadused
Suur deformatsioonitaluvus (nt. läbipaindel), puruneb lokaalsete vigastuste (nt. löök teravikuga) tagajärjel väikesteks ohututeks kildudeks. Karastatud klaasi ei saa lõigata.
Saamine
Saadakse pehmenemiseni kuumutatud klaastahvli kiirel jahutamisel külma õhu pealepuhumisega (termiline karastus) või ioonvahetusega sulatatud soolade keskkonnas (keemiline karastus). Pildil on klaasikarastusliin ettevõttes Baltiklaas [21.09.04]. Seadme parempoolne madalam osa on ahi, kus toimub rullikutel liikuva klaasitahvli kuumutamine, vasakpoolses kõrgemas osas toimub tahvli jahutamine.
Rakendused
“Ohutu klaas”
Näidised
E6.1. Karastatud klaasi tahvlid.
E6.2. Karastatud klaasi killud.
E6.3. Prints Ruperti tilgad (Prince Rupert’s drops). Karastatud klaasi tilgad, saadud sulaklaasi kiirel jahutamisel tilga vettekukkumisel. Võivad taluda haamrilööki, purunevad aga plahvatuslikult tilga peenikese saba äramurdmisel. Nimi on seotud Baieri prints Robert Rupertiga (1619 -1682), kes promos neid seltskondliku meelelahutusena.
E6.4. Karastuspraak. Mittepiisavalt kuumutatud klaastahvli jahutamise tulemusel on 10 mm paksune klaas lõhenenud kaheks ca 5 mm pakuseks pooleks. Murdepinnal on nähtavad karakteersed kaarduvad murrujooned.
Demod, katsed
D6.1. Karastatud klaasi tahvli läbipaine.
D6.2. Karastatud klaasi tahvli purunemine: klaasinoa kriim.
Tugev löök nüri esemega karastatud klaasi ei purusta.
Löögil terava esemega (terastorn) puruneb karastatud klaas väikesteks ohututeks kildudeks.
D6.3. Karastatud klaas polaroidide vahel – nähtvaks saab karastuspingete ebaühtlus (vt ka D13.2. Fotoelastsus).
D6.4. Prints Ruperti tilga purunemine.
Kui murda tilgal (vasakpoolsel fotol) tagant ära peenikene saba, siis puruneb tilk väikese pauguga, ja temast jääb järele vaid peenike klaasipuru (parempoolsel fotol).
D6.5. Prints Ruperti tilgad polaroidide vahel (vt ka D13.2. Fotoelastsus).
D6.6. Sisepinged karastatud klaasis teeb nähtavaks valguse hajumine. Karastatud klaastahvlis pinnaga paralleelselt leviva valguskiire (laserikiire) polarisatsioon hakkab muutuma murdumisnäitaja erinevuste tõttu plaadi pinnaga risti ja sellega paralleelselt (lineaarselt) polariseeritutud valguse jaoks. Jälgides kiirega risti klaasist hajunud valgust võib täheldada hajunud valguse perioodilist modulatsiooni – intensiivsuse maksimum vastab situatsioonile, kus valguse polarisatsioon laserkiires (valguslaine elektrivektor) on risti vaatesihiga ja miinimum olukorrale, kus polarisatsioon on paralleelne vaatesihiga. Valguse esialgne polarisatsioon on vertikaalne, klaasitahvel on foto tasapinna (ja vaatesuuna) suhtes 45º nurga all (vt skeem).
Laserikiire hajumine karastatud klaasis. Plaadi paksus 12 mm, pikkus 300 mm (joonisel on pikkuse ja paksuse mastaabid oluliselt erinevad). Valgus levib piki plaati vasakult paremale, esialgne polarisatsioon moodustab 45º nurga plaadi normaaliga. Hajunud valguse intensiivsus on kodeeritud pseudovärvides: sinine minimaalne, punane maksimaalne. Pange tähele modulatsiooni ruumilise sammu muutust sõltuvalt kiire asendist plaadi pinna suhtes (see põhjustab samaintesiivsusribade kõverdumise) ja samuti pingevabade pindade olemasolu (“nullpind”), kus modulatsioon kaob (ruumiline periood muutub lõpmata suureks). Modulatsiooni nõrgemine piki laserikiirt on seletatav kiire erinevalt polariseeritud komponentide (paralleelselt ja risti plaadi pinnaga) ruumilise lahknevusega levikul. Eksperiment ja joonis: Artur Suisalu (TÜFI) ja Siim Hödemann, karastatud klaasi tahvel: AS Baltiklaas.
Viited:
- Marek Tiit “Karastatud klaasi optilised karakteristikud” (bakalaureusetöö), Tartu, 2003 [Resümee ].
- Laboratory of Photoelasticity [22.05.05].
Tänu: Tõnu Jõesaar & AS Baltiklaas , Inge Ernits, Urmas Puusepp
Koostas: Taavi Audova, Jaak Kikas
