На многих интернет-ресурсах, посвященным витражам достаточно подробно освещается тема резки стекла. Но простое руководство, пусть даже самое подробное, не дает понимания зачем мы выполняем некоторые действия и какую они несут смысловую нагрузку. Поэтому мне хотелось бы затронуть такую сложную, но интересную и полезную для понимания процессов, происходящих в разрезаемом стекле тему, как внутренние напряжения в стекле. Важной особенностью стекла как физического тела является наличие внутренних напряжений, вследствие которых технология его резки кардинально отличается от резки других материалов.
Внутренние напряжения возникают в стекле по следующим причинам: стекло обладает низкой теплопроводностью (свойство материала распространять тепло по соседним слоям), высокой вязкостью, медленно уменьшающейся при очень высоких температурах, и аморфной структурой (в отличие от кристаллического строения, где соблюден и ближний порядок, и дальний, это отсутствие дальнего порядка в расположении молекул при наличии ближнего порядка). Возникают внутренние напряжения в стекле при его затвердевании, когда стекло остывает после варки.
Рассмотрим как ведет себя стекло в остывающем листе, который вышел с формовки. Остывание начинается с наружных слоев. Пока их температура не опустилась до значения, при котором вязкость не увеличилась и не затруднила пластическую деформацию, структура, изменяющаяся с охлаждением, имеет возможность выравниваться. С застыванием внешних слоев (около 600°С), когда эта возможность пропадает, во внешних слоях появляется напряжение растяжения, так как они стремятся сжаться вследствие охлаждения, а не успевшие отдать тепло внутренние слои с уменьшением объема запаздывают. Когда же внутренние слои отдают излишек тепла и начинают застывать, уже затвердевшие фиксирующие их внешние слои не позволяют им сжаться в нужной степени. Таким образом получается, что напряжение во внешних слоях, которые затвердевали при объеме, соответствующем более высоким температурам, меняет свое значение, и по мере остывания стекла переходит из напряжения растяжения в напряжение сжатия. Во внутренних же слоях, которым застывшие внешние слои не позволили занять меньший объем, формируется напряжение растяжения.
Теперь посмотрим, что происходит в толще стекла, когда мы производим действия по его резке. Сначала мы проводим по поверхности стекла линию стеклорезом. Стеклорез оставляет на поверхности V-образную канавку, правильность геометрии которой зависит и от используемого инструмента, и от навыка работающего с ним. Канавка, оставленная стеклорезом — источник микротрещин, одна или несколько из них увеличатся и распустят наше стекло. После проведения линии реза рекомендуется простучать стекло с обратной стороны. Ударные волны от простукивания, идущие снизу, со стороны окончаний микротрещин способствуют их раскалыванию и дальнейшему продвижению в толщу стекла. Жидкость для стеклореза так же способствует расхождению трещин. Она как по капилляру забирается между стенками трещины, продвигаясь с каждой ударной волной все глубже, и на молекулярном уровне не дает возможности трещине сойтись обратно. И когда такая постепенно увеличивающаяся микротрещина добирается до слоя, где стекло испытывает напряжение растяжения, то внутренние слои уже сами растягивают эту трещину, раскалывая стекло по всей толщине.
![Как разламывается стекло](http://vitrag-studio.ru/wp-content/uploads/P-461-300x213.jpg)
Как разламывается стекло при неверном приложении усилий — результат наличия разнонаправленных напряжений в стекле
Правда, часто трещина доходит до границы, где напряжения растяжения внутренних слоев сменяются напряжениями сжатия внешнего слоя и там останавливаются. Тогда чтобы распустить стекло его приходится разламывать. Если же вместо разламывания растягивать стекло в направлении его плоскости, результат будет как на фотографии, которая наглядно демонстрирует границу разнонаправленных напряжений в стекле.
Теперь посмотрим как средневековые мастера резали стекло, используя вышеперечисленные свойства. Обратимся к Теофилу, глава 18 книги 2.
Теофил рекомендует резать стекло, используя точечный нагрев, который, усиливая имеющиеся в наружном слое напряжения сжатия, разрушает поверхность стекла. В случае, если не удается получить разрушение внешнего слоя с помощью точечного нагрева, Теофил предлагает быстрое точечное охлаждение места нагрева, которое вызовет в резко охлаждаемой небольшой области напряжения растяжения, которые уже наверняка победят силы, соединяющие материал.
Очень профессионально и в то же время понятно написано.
вообще ничего не понял …
Здравствуйте.
Очень полезная статья! Спасибо Вам за эту информацию.
Хорошо написано. Отчетливо показана физика процесса.