Bagaimana tegangan permukaan tekan pada kaca tempered meningkatkan ketahanannya terhadap benturan dan guncangan termal?

Tegangan permukaan tekan pada kaca tempered secara signifikan meningkatkan ketahanannya terhadap benturan dan guncangan termal, menjadikannya lebih kuat dan tahan lama dibandingkan kaca non-temper atau anil. Begini cara kerjanya:

Ketahanan terhadap Dampak:
Kompresi dan Kekuatan Permukaan:
Selama proses temper, kaca dipanaskan hingga suhu tinggi (sekitar 620–700°C) dan kemudian didinginkan dengan cepat (dipadamkan) dengan semburan udara dingin. Pendinginan yang cepat ini menyebabkan lapisan luar kaca mengeras lebih cepat dibandingkan lapisan dalam, sehingga menimbulkan tegangan tekan pada permukaan dan tegangan tarik pada bagian dalam.
Efek yang dihasilkan: Tegangan tekan pada permukaan berfungsi sebagai penahan retakan. Saat kaca tempered dipukul, tegangan tekan membantu mencegah penyebaran retakan karena permukaannya terkompresi dan kecil kemungkinannya pecah.
Resistensi Dampak: Artinya kaca tempered jauh lebih tahan terhadap kerusakan akibat benturan. Bahkan ketika gaya diterapkan pada permukaan, tegangan tekan mencegah kaca mudah retak. Jika terjadi retakan, retakan tersebut cenderung kecil dan tumpul, sehingga mengurangi risiko cedera dibandingkan kaca tradisional, yang dapat pecah menjadi pecahan tajam.

Ketahanan terhadap Kejutan Termal:
Pendinginan Diferensial:
Proses pendinginan menciptakan perbedaan suhu antara permukaan dan inti kaca. Permukaan mendingin dan berkontraksi lebih cepat dibandingkan lapisan dalam, menyebabkan penumpukan tegangan tekan di permukaan dan tegangan tarik di dalam inti.
Keseimbangan Stres Termal: Kaca, seperti kebanyakan material, memuai saat dipanaskan dan menyusut saat didinginkan. Jika sepotong kaca terkena perubahan suhu yang cepat (kejutan termal), lapisan dalam akan lebih mengembang atau berkontraksi dibandingkan lapisan luar.
Kompresi Melindungi dari Kejutan Termal: Pada kaca tempered, tegangan permukaan tekan menahan gaya internal ini. Jika kaca mengalami perubahan suhu secara tiba-tiba (misalnya air panas yang memercik ke jendela yang dingin), tegangan tekan membantu mencegah kaca retak. Tegangan tarik internal (yang biasanya membuat kaca lebih rentan retak akibat tekanan termal) dilawan dengan kompresi permukaan. Inilah sebabnya mengapa kaca tempered dapat menahan perbedaan suhu yang jauh lebih tinggi (seringkali 3 hingga 4 kali lebih besar dibandingkan kaca anil) tanpa retak.

Peningkatan Daya Tahan Secara Keseluruhan:
Kombinasi kompresi permukaan dan tegangan internal menjadikan kaca temper lebih keras dan lebih tahan terhadap tekanan fisik dan termal. Ia mampu menyerap dan mendistribusikan stres dengan lebih efisien, sehingga ideal untuk digunakan dalam aplikasi yang memerlukan ketahanan terhadap benturan dan kemampuan menangani fluktuasi suhu sangat penting—seperti pada jendela mobil, pintu oven, dan penutup pancuran.