Tempera do Vidro

Tempera do Vidro

Para entendermos o que é a têmpera vamos entender como é o comportamento do vidro.

A maioria dos materiais em altas temperaturas se encontra no estado líquido. Ao se esfriarem passando abaixo de uma temperatura determinada, que é única para cada substância e definida como ponto de fusão, o material se solidifica.

A água, por exemplo, no nosso dia a dia é líquida. Mas se a colocarmos no freezer que apresenta temperaturas abaixo de zero, sua temperatura de fusão, ela se solidifica formando o gelo.

Quando uma substância esta líquida significa que as suas moléculas não tem uma forte ligação entre si e desta forma elas podem rolar umas sobre as outras escoando, como a água faz a temperatura ambiente.

Mas quando a substância passa para o estado sólido as moléculas se unem através de ligações químicas que organizam as moléculas de forma ordenada e repetitiva como soldados marchando em um batalhão.

Com substâncias que geram o vidro ocorre o mesmo. Em altas temperaturas elas são líquidas porem apresentam uma característica de alta viscosidade, como o mel, por exemplo. Quando elas se esfriam sua viscosidade aumenta e quando chegam ao ponto de fusão suas moléculas não conseguem se organizar devido à dificuldade de se deslocarem umas em relação às outras e se o esfriamento é suficientemente rápido acabam chegando numa temperatura na qual a viscosidade é tão alta que as moléculas ficam congeladas com a mesma estrutura bagunçada dos líquidos.

Esta estrutura bagunçada ou amorfa, que é o termo científico, é que confere todas as propriedades que conhecemos dos vidros.

Porem dependendo da velocidade do esfriamento pode haver um princípio de organização. E quanto mais organização menor volume o vidro ocupa.

É como quando fazemos uma mala. Se a arrumamos com bastante tempo e cuidado as roupas cabem perfeitamente. Mas se estamos com pressa e enfiamos todas as roupas sem dobrar pode acontecer da mala nem fechar, pois a mesma roupa, que por estar bagunçada, vai ocupar um espaço maior.

Com o vidro ocorre o mesmo: alta velocidade de esfriamento, maior desorganização e maior volume ocupado. Baixa velocidade de esfriamento maior organização e menor volume ocupado.

Outro aspecto do vidro é que para quebra-lo são necessárias duas coisas: um início de trinca que pode ser um risco ou um defeito na superfície e uma força de tração que gere uma trinca a partir do defeito rompendo a peça.

O princípio da têmpera é provocar tensão de compressão em toda a superfície do vidro que é a região onde começam as trincas e desta maneira dificultar sua propagação. Como o núcleo ocorre o oposto e ele fica tracionado, mas como não há defeito nesta região que inicie uma trinca, o material permanece íntegro.

Para se conseguir essa distribuição de tensões se aquece a peça do vidro até em torno de 600oC e em seguida se esfria rapidamente com jatos de ar em toda a sua superfície.

A superfície, a pele do vidro, vai então se esfriar rapidamente enquanto que o núcleo, protegido pela mesma pele, se esfria mais lentamente. Resultado: a pele fica com mais desorganização e, portanto com um volume maior do que o núcleo que se esfriou mais lentamente podendo se organizar um pouco mais e vai apresentar volume menor.

Essa briga de volumes faz com toda a pele fique comprimida dificultando a propagação de trincas e aumentando a resistência mecânica da peça. Vidro temperado costuma ter resistência de 3 a 5 vezes superior do que o vidro recozido.

Outra característica do vidro temperado é que se por alguma razão uma trinca atingir a parte interna que está em tração ele quebra imediatamente se dividindo em centenas de pequenos pedaços. Por esta razão é chamado de vidro de segurança, pois os pedaços pequenos são menos suscetíveis de causar ferimentos.

Outra forma de têmpera, chamada de química, é produzida colocado o vidro em um banho de sais de potássio aquecido. Isso faz com que parte do sódio que há no vidro passe para o banho e parte do potássio passe para o vidro. Como as moléculas de potássio tem tamanho maior que as de sódio a superfície aumenta de volume causando o mesmo efeito de compressão da têmpera térmica só que numa profundidade muito menor.

Este processo se aplica aos vidros dos smartfones e tablets. A resistência do vidro aumenta muito, inclusive contra riscos, e quando se quebra diferentemente da tempera térmica não faz em pedaços tão pequenos, pois ela só atinge uma fina camada superficial.

A têmpera é uma maneira muito interessante de utilizar as características do vidro para melhorar ainda mais suas qualidades.

Mauro Akerman
Maio 2017

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