Etude sur la qualité optique et la résistance des bords du verre après le processus de meulage et de polissage

Date : 22 novembre 2022

Auteurs : Paulina Bukieda, Katharina Lohr, Jens Meiberg et Bernhard Weller

Source:Structures de verre et ingénierie volume 5, (2020)

https://doi.org/10.1007/s40940-020-00121-x

Les bords du verre résultent de la découpe de feuilles de verre et d'une autre finition optionnelle. L'interférence mécanique dans le matériau fragile, le verre, provoque des défauts et des fissures sur la surface du bord. Ces défauts ont une influence sur la résistance de l'ensemble du vitrage. Dans le cadre d'un projet de recherche de l'Institut de construction de bâtiments de l'Université technique de Dresde, le processus de meulage et de polissage est examiné en termes d'effets visibles caractéristiques sur le bord du verre et sa résistance. Ainsi, un objectif particulier du projet de recherche est l'impact de diverses meules de polissage sur la surface chanfreinée du verre recuit. L'article présente quelques notions de base sur les étapes de traitement des surfaces des bords du verre, présente les meules boisseaux de meulage et de polissage considérées et donne un aperçu des examens expérimentaux effectués.

Une analyse microscopique permet une caractérisation des défauts typiques des surfaces. De plus, des essais de flexion en quatre points sont effectués pour déterminer les contraintes de traction en flexion à la rupture. La combinaison des deux méthodes permet une analyse du défaut provoquant la rupture avant destruction et une corrélation entre la qualité optique de la surface et les contraintes de traction en flexion. De plus, la microscopie pourrait être utilisée pour faciliter le réglage d’une rectifieuse et contrôler la qualité reproductible des bords. L'évaluation montre qu'un développement spécial de meules boisseaux de polissage pour le chanfrein peut améliorer la qualité de la surface et donc augmenter la résistance des bords.

Prise en compte de la résistance des bords du verre dans la conception

Les contraintes mécaniques et thermiques dans la construction de fenêtres et de façades augmentent avec les exigences architecturales modernes et les exigences strictes en matière de physique du bâtiment. Avec des formats de verre croissants et des structures de verre complexes, la superposition de charges mécaniques et surtout thermiques peut provoquer des contraintes critiques, en particulier dans les zones marginales. Selon les codes de conception actuels dans divers pays européens, la valeur de conception du verre recuit doit être réduite pour dimensionner les bords du verre (Feldmann et Kasper 2014, p. 55). Dans le cas des normes allemandes et autrichiennes (DIN 18008-1 2019 et ÖNORM B 3716-1 2016), une réduction de 80 % de la résistance à la flexion caractéristique du verre recuit est requise. Cette réduction tient compte de la forte dispersion de la résistance des bords due au traitement et représente un niveau minimum de la résistance des bords du verre.

La résistance réduite de la résistance des bords du verre recuit et le manque de scénarios de charge adaptables sur les bords du verre conduisent à des insécurités. Afin de garantir un certain niveau de sécurité dans la conception des structures vitrées et des vitrages sans dommages, un examen plus approfondi des bords du verre est nécessaire. Actuellement, les planificateurs utilisent souvent du verre trempé, qui présente une résistance des bords plus élevée. Cependant, la résistance supérieure des bords s'accompagne d'un risque de rupture spontanée due à une inclusion de sulfure de nickel et d'une réduction de la qualité optique car des anisotropies peuvent être visibles. De plus, l’utilisation du verre trempé est très coûteuse. Une utilisation plus efficace du verre recuit est souhaitable. Pour cette raison, une approche de conception sécurisée et une production de verre recuit avec une résistance des bords acceptable et une faible diffusion sont nécessaires.

Géométries et types de bords de verre

Les bords du verre résultent de la découpe d'une feuille de verre et d'autres finitions optionnelles. Le processus de découpe définit la géométrie et la taille des vitres. Au cours du processus de meulage et de polissage suivant, le matériau est érodé au niveau de la surface du bord et des marges, pour garantir la précision de la taille et améliorer la qualité optique. Les bords dits traités réduisent le risque de blessure et permettent une trempe thermique supplémentaire des vitres.