1. Tegangan Termal Sajrone Pendinginan (Penyebab Utama)
Kuarsa sing dilebur ngasilake stres ing kahanan suhu sing ora seragam. Ing suhu apa wae, struktur atom kuarsa sing dilebur tekan konfigurasi spasial sing relatif "optimal". Nalika suhu owah, jarak atom owah miturut iku—fenomena sing umum diarani ekspansi termal. Nalika kuarsa sing dilebur dipanasake utawa didinginkan kanthi ora rata, ekspansi sing ora seragam kedadeyan.
Tegangan termal biasane muncul nalika wilayah sing luwih panas nyoba ngembang nanging diwatesi dening zona sing luwih adhem ing sekitar. Iki nggawe tegangan tekan, sing biasane ora nyebabake kerusakan. Yen suhu cukup dhuwur kanggo nglunakake kaca, tegangan kasebut bisa dikurangi. Nanging, yen tingkat pendinginan kecepeten, viskositas mundhak kanthi cepet, lan struktur atom internal ora bisa nyetel wektu kanggo suhu sing mudhun. Iki nyebabake tegangan tarik, sing luwih cenderung nyebabake patah utawa kegagalan.
Tekanan kaya ngono saya tambah nalika suhu mudhun, tekan tingkat dhuwur ing pungkasan proses pendinginan. Suhu ing ngendi kaca kuarsa tekan viskositas ing ndhuwur 10^4.6 poise diarani minangkatitik reganganIng titik iki, viskositas materi kasebut dhuwur banget saengga tekanan internal dadi terkunci kanthi efektif lan ora bisa ilang maneh.
2. Stres saka Transisi Fase lan Relaksasi Struktural
Relaksasi Struktural Metastabil:
Ing kahanan leleh, kuarsa sing wis lebur nuduhake susunan atom sing ora teratur banget. Sawise adhem, atom cenderung rileks menyang konfigurasi sing luwih stabil. Nanging, viskositas sing dhuwur saka kahanan kaya kaca ngalangi gerakan atom, sing nyebabake struktur internal metastabil lan ngasilake stres relaksasi. Suwe-suwe, stres iki bisa dibebasake alon-alon, fenomena sing dikenal minangkapenuaan kaca.
Kecenderungan Kristalisasi:
Yen kuarsa sing wis dilebur ditahan ing kisaran suhu tartamtu (kayata cedhak suhu kristalisasi) sajrone wektu sing suwe, mikrokristalinisasi bisa kedadeyan—contone, presipitasi mikrokristal kristobalit. Ketidakcocokan volumetrik antarane fase kristal lan amorf nggawestres transisi fase.
3. Beban Mekanik lan Gaya Eksternal
1. Stres saka Pamrosesan:
Gaya mekanik sing ditrapake nalika ngethok, nggiling, utawa poles bisa nyebabake distorsi kisi permukaan lan stres pangolahan. Contone, nalika ngethok nganggo rodha gerinda, panas lokal lan tekanan mekanik ing pinggir nyebabake konsentrasi stres. Teknik sing ora bener ing pengeboran utawa slotting bisa nyebabake konsentrasi stres ing takik, sing dadi titik wiwitan retakan.
2. Stres saka Kahanan Layanan:
Nalika digunakake minangka bahan struktural, kuarsa sing dilebur bisa ngalami stres skala makro amarga beban mekanik kayata tekanan utawa lentur. Contone, barang pecah belah kuarsa bisa ngalami stres lentur nalika nyekeli isi sing abot.
4. Kejutan Termal lan Fluktuasi Suhu sing Cepet
1. Tegangan Sesaat saka Pemanasan/Pendinginan Cepet:
Senajan kuarsa sing dilebur nduweni koefisien ekspansi termal sing sithik banget (~0,5 × 10⁻⁶ / °C), owah-owahan suhu sing cepet (kayata, pemanasan saka suhu ruangan menyang suhu dhuwur, utawa perendaman ing banyu es) isih bisa nyebabake gradien suhu lokal sing tajem. Gradien kasebut nyebabake ekspansi utawa kontraksi termal dadakan, sing ngasilake stres termal sesaat. Conto umum yaiku retakan barang kuarsa laboratorium amarga kejut termal.
2. Kelelahan Termal Siklik:
Nalika kena fluktuasi suhu sing bola-bali lan suwe—kayata ing lapisan tungku utawa jendela tampilan suhu dhuwur—kuarsa sing wis dilebur ngalami ekspansi lan kontraksi siklik. Iki nyebabake akumulasi stres kelelahan, nyepetake penuaan lan risiko retak.
5. Stres sing Disebabake Secara Kimia
1. Tegangan Korosi lan Pembubaran:
Nalika kuarsa sing wis dilebur kontak karo larutan alkali sing kuwat (kayata, NaOH) utawa gas asam suhu dhuwur (kayata, HF), korosi lan pembubaran permukaan bakal kedadeyan. Iki ngganggu keseragaman struktural lan nyebabake stres kimia. Contone, korosi alkali bisa nyebabake owah-owahan volume permukaan utawa pembentukan retakan mikro.
2. Stres sing Disebabake CVD:
Proses Deposisi Uap Kimia (CVD) sing ngendhog lapisan (kayata, SiC) menyang kuarsa sing wis dilebur bisa nyebabake stres antarmuka amarga beda koefisien ekspansi termal utawa moduli elastis antarane rong bahan kasebut. Sajrone pendinginan, stres iki bisa nyebabake delaminasi utawa retak ing lapisan utawa substrat.
6. Cacat lan Kotoran Internal
1. Gelembung lan Inklusi:
Gelembung gas utawa rereged sing isih ana (kayata, ion logam utawa partikel sing durung leleh) sing dilebokake nalika leleh bisa dadi konsentrator stres. Bedane ekspansi termal utawa elastisitas antarane inklusi kasebut lan matriks kaca nggawe stres internal lokal. Retakan asring diwiwiti ing pinggir cacat kasebut.
2. Retakan Mikro lan Cacat Struktural:
Kotoran utawa cacat ing bahan mentah utawa saka proses peleburan bisa nyebabake retakan mikro internal. Ing sangisore beban mekanik utawa siklus termal, konsentrasi stres ing pucuk retakan bisa ningkatake panyebaran retakan, sing nyuda integritas bahan.
Wektu kiriman: 04-Jul-2025