Schott Technische Gläser

chem.
techn.
Großgeräte
Rechenwert
für normale
Glaskonstruktionen
99
95
80
60
50
40
20
10
6
4
2
F / % ––>
σ . = 0,01 0,1 1 10 100 1000 N/(mm 2 ·s)
σE / N/mm2 3 5 7
1
10 20 30 50 70 100
––>
200 300
Glaskeramikartikeln im Bereich von 20–200 N/mm 2 , je
nach Oberflächenzustand (Abb. 7) und Belastungsbedingungen.
Dabei findet man für Silicatgläser nur eine
geringe, in der Regel vernachlässigbare Abhängigkeit von
der chemischen Zusammensetzung.
Belastungsgeschwindigkeit
Bei der Prüfung und Anwendung von Zugfestigkeitswerten
erweisen sich besonders Belastungsgeschwindigkeit
und Größe der maximal angestrengten Glasfläche als
bedeutsam. Im Gegensatz zum schnellen Spannungsanstieg,
wie er beispielsweise beim Stoß vorliegt, können
bei langsamer Zugspannungszunahme oder bei Dauerbelastung
von Gläsern oberhalb gewisser Grenzwerte kritische
Oberflächenverletzungen und Risse infolge Spannungsrißkorrosion
weiterlaufen und damit ihre Kerbwirkung
steigern. Dadurch entsteht eine Zeitabhängigkeit
der Zugfestigkeit sowie eine Abhängigkeit von der Lastanstiegsrate
– vornehmlich wichtig bei Prüfbelastungen –
wie sie in Abb. 8 dargestellt ist. Unabhängig von Oberflächenschädigungen
bzw. Ausgangszugfestigkeit führt
hiernach ein Anstieg der Belastungsgeschwindigkeit um
eine Zehnerpotenz zur Festigkeitssteigerung um ca. 15%.
Dauerbelastung
Bruchmechanische Analysen über die Wirkung und das
Verhalten von Rissen in Gläsern und Glaskeramiken
ermöglichen weitere Aussagen über den Zusammenhang
von einer experimentell ermittelten Zugfestigkeit σ E, die
σ D / N/mm 2 ––>
100
80
60
40
20
Abb. 8 Abhängigkeit der Verteilungsfunktion
(Ausfallwahrscheinlichkeit F)
bei unterschiedlichen Spannungsanstiegsraten
σ . für eine Vorschädigung
mit 600er Korn und einer
belasteten Fläche von 100 mm 2 .
Lebensdauer:
10 2 s (1,7 min)
10 5 s (1,2 Tage)
10 8 s (3,17 Jahre)
10 11 s (3170 Jahre)
σE / N/mm2 0 20 40 60 80 100 120 140
––>
Abb. 9 Zeitstandsfestigkeit σ D (Festigkeit bei Dauerbelastung) in
Abhängigkeit von der experimentellen Festigkeit σ E bei 10 N/(mm 2 ·s)
Spannungsanstieg mit der Lebensdauer t L als Parameter in normaler
Luftfeuchte (Natron-Kalk-Glas).
normalerweise bei rasch zunehmender Belastung gemessen
wird, mit der bei Dauerbelastung zu erwartenden Zugfestigkeit
(= Zeitstandfestigkeit) σ D (Abb. 9).
Je nach Glasart kann hiernach als Festigkeit für Dauerbelastung
σ D (Belastung über Jahre) nur etwa 1/2 bis 1/3
der experimentellen Zugfestigkeit σ E in Rechnung gestellt
werden.
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Prüfung und Bedeutung wichtiger Glaseigenschaften