Jännitykset lasissa
Lasin kanssa pärjäämiseksi on opittava ajattelemaan kuin lasin sisällä. Lasissa on monenlaisia näkymättömiä jännityksiä, joiden hallinta on kestävän työn edellytys.Tarkastellaan ensin yleisesti mitä jännitys on. Jos sinulla on pöydällä rivissä 5 palikkakuutiota, ja nostat niistä keskimmäistä. muut jäävät paikoilleen. Jos otat kiinni rivin päistä ja puristat hiukan, voit nostaa kaikki viisi ilmaan. laitetaan kumirengas palikoiden ympäri pitämään tuota puristusta. Nyt voit nostaa keskimmäisestä palikasta koko rivin. Kumirenkaalla on puristava voima, joka pitää rivin koossa. Fysiikan kannalta on ajateltava että jokin voima vastustaa tuota puristusta, muutenhan palikat menisivät lyttyyn. Nämä voimat ovat näkymättömiä, staattisia voimia toisn kuin liikkuvan esineen voimat. Silti ne ovat todellisia. Lasin sisällä on tällaisa voimia. Lasin haurauden takia ne on pidettävä kurissa.
Pintajännitys
Pintajännitys on vaikutus nesteen pintakerroksessa joka saa pinnan käyttäytmään kuin elastinen kalvo. Pintajännityksen aiheuttaa molekyylien väliset sidosvoimat. nesteen sisällä molekyyliin vaikuttavat naapurimolekyylit joka puolelta. Pinnalla sidosvoimat jäävät yksipuoliseksi, vetävät vain sisäänpäin, koska vastakkaisella puolella ei ole sidosvoimaa.*1Leikkaaminen, kun tämä kalvo rikotaan lasiveitsellä, lasi taittuu helposti viirun kohdalta.
Reunojen pyoristyminen. lasin sulaessa pintäjännitys pyöristää terävät kulmat pois.
Paksuuden hallinta. Kun paksua lasia sulattaa, se pyrkii luonnollisesti leviämään laajemmalle. Erässä vaiheessa tule vastaan raja, jossa pintajännitys voittaa painovoiman, ja leviäminen pysähtyy. Sama toisinpäin, ohuessa lasissa pintajännitys on painovoimaa suurempi ja se vetää lasia kokoon. Sanotaankin että "lasi halua olla 6 mm paksua." Paksu lasi on siis uunissa padottava jollakin muotintapaisella. Ohut lasi taasen vetäytyessään jättää piikkimäisen reunan.
Liekkikiillotus Liekkikiillotuksessa käytetään hyväksi pintajännitystä. kun lasi on pehmeää, pintajännitys vetää ilmaa vasten olevan pinnan sileäksi.
Pintajännitys on uunityön kannalta myönteinen ilmiö. Se lisää lasin lujuutta ja vaikuttaa monella myönteisellä tavalla muovautuvuuteen. Pintajännitys ei näy tavallisessa polarisaatiotestissä.
Lämpöjännitykset
Jos kaataa kylmään lasikannuun kuumaa mehua, kannu voi särkyä. Sisäpinta kuumenee ja laajenee. kun kannun ulkopinta ei anna periksi, se halkeaa, ja halkaisee koko lasin. Tätä sanotaan lämpöshokiksi. Lämpöshokki aiheutuu lasin joustamattomuudesta. 450-520 asteen välillä lasimateriaali muuttuu joustavaksi ja lämpöshokin vaaraa ei ole. Lämpölaajenemista ja vastaavaa kutistumista tapahtuu kuitenkin koko lämpöalueella. Se tulee vastaan muottimateriaalien yhteydessä. Keraamiset muotit kutistuvat vähemmän kuin lasi. Jäähtyessään lasi irtoaa muotin sisältä. Teräsmuotti kutistuu lasia enemmän, ja kiristyy jäähtyessään lasin ympärille. Jos muotti on laakea, se kiilaa lasia ylöspäin, mutta jyrkkäseinäinen teräsmuotti voi puristua lähtemättömästi lasin ympärille. Teräsmuotti taas sopii paremmin sisäpuoliseksi muotiksi.Paksumman lasin kanssa lämpölaajeneminen aiheuttaa ongelmia toisella tavalla. Lasin pinta jäähty ja kutistuu ensin. Siirtymävaiheen aikana lasi ei enää jousta tarpeeksi, ja kun lasi sisempänä jäähtyy jäykistyneen pinnan alapuolella, siihen syntyy vetojännitys, joka pyrkii puristamaan pintalasia ja vetämään sisäosaa. Tämä voima voi olla hyvin suuri ja riittää rikkomaan lasin - joskus räjähtäen vasta vuosien päästä. Tämän takia on tärkeää jäähdyttää lasi oikein. Katso paksun lasin jäähdytys
Kun lämmön annetaan laskea nopeasti työlämpötilasta, ilma uunissa jäähtyy ensin. Se on se lämpö, jota ohjausyksikkö näyttää. Lasimassa ja muotti muodostavat uunin sisällä lämpövaraston. Tämä lämpö siirtyy hyvin hitaasti ilmaan ja sitä kautta pois uunista..
Jännityksen esto tai kuten lasinpuhaltajat sanovat jännityksen poisto.
Puhallustyössä se onkin erilainen prosessi. Lasin annetaan jäähtyä ilmassa niin
jäykäksi että se pitää muotonsa. Sitten se viedään jäähdytysuuniin ja kuumennetaan
hitaasti takaisin siihen lämpötilaan, jossa jännitykset laukeavat. Tavallisesti
sitten lasi saa jäähtyä uunissa yön yli.
Uunityössä pyrkimyksenä on estää jännitysten muodostuminen. Tämä edellyttää että
lasi jäähdytetään niin hitaasti, että pinnan ja ytimen välillä ei koskaan ole
5 C astetta suurempaa eroa. Silloin ei muodostu voimakkaita jännityksiä. Paksussa esineessä on suurempi lämpömassa ja lämmön on
kuljettava pidempi matka ytimestä pintaan. Siksi jäähdytysajat pitenevät jyrkästi
lasin paksuuden kasvaesa.
IKEA case on varoittava esimerkki
jännityksen eston tärkeydestä.
Karkaistu lasi on erikoistapaus. Siinä koko lasi kuumennetaan ensin ja sitten molemmat pinnat jäähdytetään nopeasti kylmän ilman puhalluksella. Kun ydinosa jäähtyy ja kutistuu, syntyy lasiin hallittu stressi joka puristaa pintalasia. Tällainen lasi on n. 4-5 kertaa lujempaa kuin tavallinen, mutta hajoaa sitten kerralla pieniksi muruiksi. Prosessi on vaikea. Karkaisulaitteen vieressä on tehtaalla aina valtava kasa lasinmuruja.
Yhteensopimattomuus
Samalla tavoin kun eri tahtiin jäähtyvien ja kutistuvien lasin osien välille synty jännityksiä, niitä syntyy myös yhteensopimattomien lasien välille. Jos kaksi yhteensopimatonta lasia on fuusattu yhteen, molemmat voivat jäähtyä samaan tahtiin mutta kutistuvat eri matkan. Tästä aiheutyy stressi, jota ei voi purkaa millään tavalla.Ikkunalasin kanssa työskentelevät joutuvat jatkuvasti painimaan yhteensopimattomuuden kanssa. Brian Blanthorn, joka on vuosikymmeniä työstänyt erilaisia laseja neuvoo ympäröimään huonosti yhteensopivan lasin molemmilta puolilta peruslasilla. Tämä edellyttää systemaattista testausta . Brianin ohje: Yhteensopimattomuus on niin tärkeä asia että lue lisää
Geometrinen stressi
Tämä on vähän keskusteltu alue. Lani Mc Gregor käytti nimitystä "design-riippuvainen stressi" mutta geometrinen stressi on mielestäni helpommin tunnistettava nimike.Asia tuli esille kun ihmettelin Artistan ja Bullseyen yhteesopivuutta. Niillä on varsin suuri ero laajenemiskertoimessa, mutta myös eroa viskositeetissa joka sopivissa olosuhteissa jossain määrin kompensoi laajenemiseroa. Kokemus on ollut että Artistan päälle voi sulattaa päälilasin BE:sta mutta ei toisinpäin. Juoksevampana lasina BE venyy Artistan päällä. : Lanin selitys
Omissa töissäni olen havainnut toisen geometrisen stressin lähteen. Kun olen valanut reliefejä keraamiseen muottiin, syntyy paikkoja jossa savi on ikäänkuin sisäpuolisena muottina. Jos nämä kohdat ovat jyrkkäreunaisia, lasi kiristyy saven ulkoneman päälle ja muodostuu jännitys joka ei pääse purkautumaan.
Vastaavasti teräsmuotin sisään slumpatess teräs kutistuu enemmän ja saattaa kiristyä lähtemättömästi lasin ympärille. Jos muotti pannaa uudelleen ylösalaisin uuniin n 200 C lämpöön, teräs laajeneee enemmän ja lasi pääsee putoamaan irti. Loivareunaiseen teräsmuottiin (wok-pannu) voi hyvin slumpata. Loivien reunojen ansiosta teräs kutistuessaan kilaa lasia ylöspäin muotista.
Ulkoiset syyt
Valmis työ voi altistua ulkoisille jännityksille. Kylmässä lasissa ne ovat lyhytaikaisia, jos syy poistuu lasin särkymättä, niistä ei jää jälkivaikutuksia.Taivutus:
jos lasitaulu kiinnitetään seinään enemmän kuin yhdestä pisteestä, saattaa kireä kiinnitys aiheuttaa taivutusta lasiin. Vaikkei se särkyisi heti, taivutettu lasi on arempaa kolhuille ja muille rasituksille. Jos kahden pisteen kiinnitys on välttämätön, pitäisi niihin saada joustoa.
Lämpöjännitys:
- kun lasiruukussa poltetaan kynttilää, se kuumenee enemmän yläreunasta.
- Suurelle lasiesineelle saattaa epätasainen auringonpaistekin aiheuttaa lämpöshokin.
- Luonnollisesti kuumat ruuat tai juomat altistavat lasia lämpöshokille. - Minulta on kerran A4 kokoinen paksu lasireliefi katkennut, kun se oli nojallaan kulmää ikkunaa vasten ja alareuna oli patterin lämmittämä.
Mekaaninen rasitus:
Kolhut, mutta myös värähtely saattaa rasittaa lasia murtumiseen asti.
Leikkautuvuus: *2
Leikattaessa lasin sisäisten voimien tasapaino järkkyy. Juuri tämä tekee leikkaamisen mahdolliseksi. leikkausviirulla on kuitenkin taipumus "parantua". Vaikka lasi on kylmää, sen sisäinen jännityskenttä muuttuu. Leikkaus on syytä avata heti. Jo puolen tunnin kuluttua stressikuvio on toisenlainen.
Leikkausneste (öljy) tunkeutuu lasin murtokohtaan, ja ylläpitää jännityseroa. Vielä 24 tunnin kuluttua hyvällä öljyllä leikattu sauma aukeaa melkein kuin tuore.
Lähteet:
*1 Wikipedia
*2 Silberschnitt
Geometrinen stressi
| Copyright 2007,2010 Lauri Levanto URL http://lauri.lsd.dk/lasi/ |
| Tämän osion suunnistus | Seuraava sivu Yhteensopimattomuus |