In che modo lo stress superficiale di compressione del vetro temperato ne migliora la resistenza agli urti e agli shock termici?

Lo stress superficiale di compressione del vetro temperato aumenta significativamente la sua resistenza sia agli urti che agli shock termici, rendendolo molto più forte e durevole rispetto al vetro non temperato o ricotto. Ecco come funziona:

Resistenza all'impatto:
Compressione e resistenza superficiale:
Durante il processo di tempera, il vetro viene riscaldato ad alta temperatura (circa 620–700°C) e poi rapidamente raffreddato (temprato) con getti di aria fredda. Questo rapido raffreddamento fa sì che gli strati esterni del vetro si solidifichino più velocemente degli strati interni, creando stress di compressione sulla superficie e stress di trazione all'interno.
Effetto risultante: lo stress di compressione sulla superficie agisce come una barriera contro le crepe. Quando il vetro temperato viene colpito, lo stress di compressione aiuta a prevenire la propagazione delle crepe perché la superficie è compressa e ha meno probabilità di rompersi.
Resistenza agli urti: questo significa vetro temperato è molto più resistente alla rottura sotto impatto. Anche quando viene applicata una forza alla superficie, lo stress di compressione impedisce al vetro di fratturarsi facilmente. Se si formano delle crepe, tendono ad essere piccole e smussate, riducendo il rischio di lesioni rispetto al vetro tradizionale, che può frantumarsi in schegge taglienti.

Resistenza allo shock termico:
Raffreddamento differenziale:
Il processo di tempra crea una differenza di temperatura tra la superficie e il nucleo del vetro. La superficie si raffredda e si contrae più velocemente degli strati interni, portando ad un accumulo di stress di compressione sulla superficie e di stress di trazione all'interno del nucleo.
Bilancio dello stress termico: il vetro, come la maggior parte dei materiali, si espande quando riscaldato e si contrae quando viene raffreddato. Se un pezzo di vetro è esposto a un rapido cambiamento di temperatura (shock termico), gli strati interni tendono ad espandersi o contrarsi più degli strati esterni.
La compressione protegge dallo shock termico: nel vetro temperato, la sollecitazione superficiale di compressione resiste a queste forze interne. Se il vetro è soggetto a un improvviso cambiamento di temperatura (ad esempio, spruzzi di acqua calda su una finestra fredda), lo stress di compressione aiuta a prevenire la rottura del vetro. Lo stress di trazione interno (che normalmente renderebbe il vetro più suscettibile alla rottura sotto stress termico) è contrastato dalla compressione superficiale. Questo è il motivo per cui il vetro temperato può sopportare differenze di temperatura molto più elevate (spesso da 3 a 4 volte maggiori di quelle del vetro ricotto) senza rompersi.

Durata complessiva migliorata:
La combinazione di compressione superficiale e tensione interna rende il vetro temperato più tenace e resistente sia alle sollecitazioni fisiche che termiche. È in grado di assorbire e distribuire lo stress in modo più efficiente, il che lo rende ideale per l'uso in applicazioni in cui la resistenza agli urti e la capacità di gestire le fluttuazioni di temperatura sono fondamentali, come nei finestrini delle auto, nelle porte dei forni e nelle cabine doccia.