La
trempe thermique
 Objectif
La trempe est un traitement thermique qui a pour but de mettre
les couches extérieures du verre en compression, améliorant
ainsi la résistance mécanique du verre.
Une glace trempée peut être assimilée
à une poutre en béton précontraint.
x : partie en compression
y : partie en extention
• Figure a : poutre en béton reposant
sur 2 appuis, sous une pression P, la poutre fléchit,
la partie supérieure X est en compression, la partie
inférieure en extension.
Comme le béton est plus résistant à
la compression qu'à l'extension, la rupture se produire
en Y.
• Figure b : la même poutre, percée
pour recevoir une tige d'acier, serrée aux extrémités
à l'aide de boulons. Le béton est comprimé
si l'on place cette poutre sur 2 appuis et qu'une force P est
appliquée (la même que précédemment).
La poutre ne casse pas car, la partie supérieure n'étant
qu'un peu plus comprimée, la partie inférieure
se décompresse. Il faut que la décompression annule
la compression due à la barre d'acier pour retomber dans
les conditions de la figure a.
Ce gain qui sépare la compression préalable et
la rupture à l'extension de la poutre est le même
que celui obtenu entre une glace recuite et une glace trempée.
Principe
de la trempe thermique du verre
 Il
repose sur les deux propriétés suivantes du verre
:
• Propriété 1 :
Le verre est plastique (c'est-à-dire déformable)
au-dessus de 550° et élastique (c'est-à-dire
rigide) au-dessous.
• Propriété 2 :
Il se dilate ou se contracte en fonction de la température
et en fonction des forces de traction ou de compression qu'on
lui applique.
La
technique de la trempe se décompose en 3 phases :
• Phase 1 : la chauffe
On chauffe le verre à une température de 620°C
(t ) (figure 2)
• Phase 2 : la trempe
On le refroidit ensuite brutalement, les peaux du verre vont
se refroidir plus vite que le cœur, elles vont se rétrécir
plus que le cœur, elles fluent sur le cœur car nous
sommes en zone plastique (t0).
• Phase 3 : le refroidissement
Lors du refroidissement complet, le cœur plus chaud va
avoir tendance à se contracter plus que les peaux, mais
cette fois le verre est élastique(t1),
le cœur ne va pas pouvoir se contracter autant qu'il le
voudrait car il est lié rigidement aux peaux. Il va se
mettre en extension et, par réaction, les peaux seront
en compression.
Ces forces antagonistes s'annulent en un point O (figure
3). Ce point détermine l'épaisseur de la
peau (la couche en compression est égale à 20/100
de l'épaisseur du verre. La surface hachurée au-dessus
de la ligne représente la partie en extension. Elle est
égale à la surface qui est au-dessous de la ligne
O qui, elle, est en compression.
Domaine
d'application de la trempe thermique
Elle se réalise sans problème sur des
verres d'épaisseur comprise entre
4 et 15 mm (épaisseurs commerciales du bâtiment).
Sous réserve de certaines précautions le verre
d’épaisseur 3 mm est trempable.
A partir du 15 mm, des précautions draconiennes doivent
être prises sur l'entretien des rouleaux du four de
trempe et du contrôle de la température.
Pour certaines applications, la trempe verticale est conseillée
pour éviter les marques des rouleaux.
Caractéristiques
spécifiques de la trempe thermique
Comme nous venons de le voir, pour obtenir un verre
trempé thermiquement, nous faisons subir au verre un
chauffage à près de 630°C puis un refroidissement
rapide.
Ce traitement communique au verre trempé 3 caractéristiques
essentielles inhérentes au procédé :
- déformation optique
- fleur de trempe
- casse instantanée due à une pollution de sulfure
de nickel.
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