1. Stress termicu durante u raffreddamentu (causa primaria)
U quarzu fusu genera stress in cundizioni di temperatura micca uniformi. À ogni temperatura data, a struttura atomica di u quarzu fusu righjunghji una cunfigurazione spaziale relativamente "ottima". Quandu a temperatura cambia, a spaziatura atomica si sposta di cunseguenza - un fenomenu cumunemente chjamatu espansione termica. Quandu u quarzu fusu hè riscaldatu o raffreddatu in modu irregulare, si verifica una espansione micca uniforme.
A tensione termica si manifesta tipicamente quandu e regioni più calde cercanu di espandesi, ma sò limitate da e zone più fresche circundanti. Questu crea una tensione di compressione, chì di solitu ùn provoca micca danni. Sè a temperatura hè abbastanza alta per ammorbidisce u vetru, a tensione pò esse alleviata. Tuttavia, sè a velocità di raffreddamentu hè troppu rapida, a viscosità aumenta rapidamente è a struttura atomica interna ùn pò micca adattassi in tempu à a diminuzione di a temperatura. Questu si traduce in una tensione di trazione, chì hè assai più prubabile di causà fratture o rotture.
Tale stress s'intensifica quandu a temperatura cala, righjunghjendu livelli elevati à a fine di u prucessu di raffreddamentu. A temperatura à a quale u vetru di quarzu righjunghje una viscosità superiore à 10^4.6 poise hè chjamatapuntu di tensioneÀ questu puntu, a viscosità di u materiale hè cusì alta chì a tensione interna diventa effettivamente bluccata è ùn pò più dissipà si.
2. Stress da a Transizione di Fase è u Rilassamentu Strutturale
Rilassamentu Strutturale Metastabile:
À u statu fusu, u quarzu fusu presenta una disposizione atomica assai disordinata. Dopu u raffreddamentu, l'atomi tendenu à rilassassi versu una cunfigurazione più stabile. Tuttavia, l'alta viscosità di u statu vetrosu impedisce u muvimentu atomicu, risultendu in una struttura interna metastabile è generendu stress di rilassamentu. Cù u tempu, stu stress pò esse liberatu lentamente, un fenomenu cunnisciutu cum'èinvechjamentu di u vetru.
Tendenza à a cristallizazione:
Sè u quarzu fusu hè mantinutu in certi intervalli di temperatura (cum'è vicinu à a temperatura di cristallizazione) per periodi estesi, pò accade una microcristallizazione - per esempiu, a precipitazione di microcristalli di cristobalite. A discrepanza volumetrica trà e fasi cristalline è amorfe creastress di transizione di fase.
3. Carica Meccanica è Forza Esterna
1. Stress da a trasfurmazione:
E forze meccaniche applicate durante u tagliu, a smerigliatura o a lucidatura ponu introduce una distorsione di u reticolo superficiale è tensioni di trasfurmazione. Per esempiu, durante u tagliu cù una mola, u calore lucalizatu è a pressione meccanica à u bordu inducenu una cuncentrazione di tensioni. Tecniche improprie in a perforazione o a scanalatura ponu purtà à cuncentrazioni di tensioni à e tacche, chì servenu cum'è punti d'iniziu di crepe.
2. Stress da e cundizioni di serviziu:
Quandu hè adupratu cum'è materiale strutturale, u quarzu fusu pò sperimentà stress macroscala per via di carichi meccanichi cum'è a pressione o a flessione. Per esempiu, a vetreria di quarzu pò sviluppà stress di flessione quandu tene cuntenutu pesante.
4. Shock termicu è fluttuazione rapida di a temperatura
1. Stress Istantaneu da Riscaldamentu/Raffreddamentu Rapidu:
Ancu s'è u quarzu fusu hà un coefficientu di dilatazione termica assai bassu (~0,5 × 10⁻⁶/°C), i cambiamenti rapidi di temperatura (per esempiu, u riscaldamentu da a temperatura ambiente à temperature elevate, o l'immersione in acqua ghiacciata) ponu ancu causà gradienti di temperatura lucali ripidi. Quessi gradienti risultanu in una dilatazione o cuntrazione termica brusca, producendu un stress termicu istantaneu. Un esempiu cumunu hè a frattura di u quarzu di laburatoriu per via di u shock termicu.
2. Fatigue Termica Ciclica:
Quandu hè espostu à fluttuazioni di temperatura ripetute à longu andà, cum'è in i rivestimenti di i forni o in e finestre di visualizazione à alta temperatura, u quarzu fusu subisce espansione è cuntrazione ciclica. Questu porta à l'accumulazione di stress di fatica, accelerendu l'invecchiamentu è u risicu di crepe.
5. Stress induttu chimicamente
1. Stress di currusione è di dissoluzione:
Quandu u quarzu fusu vene in cuntattu cù suluzioni alcaline forti (per esempiu, NaOH) o gas acidi à alta temperatura (per esempiu, HF), si verificanu corrosione è dissoluzione superficiale. Questu perturba l'uniformità strutturale è induce stress chimicu. Per esempiu, a corrosione alcalina pò purtà à cambiamenti di vulume superficiale o à a furmazione di microfessure.
2. Stress induttu da CVD:
I prucessi di Deposizione Chimica da Vapore (CVD) chì depositanu rivestimenti (per esempiu, SiC) nantu à u quarzu fusu ponu introduce stress interfacciale per via di e differenze in i coefficienti di dilatazione termica o i moduli elastici trà i dui materiali. Durante u raffreddamentu, stu stress pò causà delaminazione o screpolatura di u rivestimentu o di u substratu.
6. Difetti interni è impurità
1. Bolle è Inclusioni:
E bulle di gas residuale o l'impurità (per esempiu, ioni metallichi o particelle micca fuse) introdutte durante a fusione ponu serve cum'è concentratori di stress. E differenze in l'espansione termica o l'elasticità trà queste inclusioni è a matrice di vetru creanu stress interni lucalizati. E crepe spessu si originanu à i bordi di queste imperfezioni.
2. Microfessure è difetti strutturali:
L'impurità o i difetti in a materia prima o da u prucessu di fusione ponu causà microfessure interne. Sottu à carichi meccanichi o cicli termichi, a cuncentrazione di stress à e punte di e fessure pò prumove a propagazione di e fessure, riducendu l'integrità di u materiale.
Data di publicazione: 04-lugliu-2025