- cięcie tafli szklanej do odpowiednich wymiarów i kształtu;
- obróbka termiczna (ang. tempering);
- klejenie (ang. laminated glass);

- produkcja szyb zespolonych (ang. insulating glass unit);
- obróbka krawędzi;
- wiercenie otworów;
- nałożenie powłok.
Szklana tafla może być użyta jako samodzielny element lub może być częścią szyby ze­spolonej, szkła klejonego lub innych produktów (np. szyby przeciwpożarowej, alarmowej itp.).

WZMACNIANIE SZKŁA

Wzmacnianie (termiczne lub chemiczne) szkła jest najważniejszą metodą poprawienia jego właściwości. Głównym celem tego procesu jest uzyskanie wewnętrznych naprężeń, głównie ściskających w skrajnych włóknach przekroju, które pod wpływem obciążenia zginającego są obniżone w włóknach rozciąganych, natomiast w strefie ściskania zwięk­szają się. Wiadomo, ze szkło jest bardzo wytrzymałe na ściskanie. Do propagacji rysy (i w konsekwencji zniszczenia elementu) może dojść tylko wtedy, gdy naprężenia rozcią­gające zrównoważą resztkowe naprężenia ściskające i przekroczą wartość dopuszczalną.
Wśród metod wzmacniania szkła wyróżniamy: hartowanie termiczne, wzmacnianie termiczne oraz hartowanie chemiczne. Szkło poddane tym procesom wykazuje różny po­ziom wewnętrznych naprężeń oraz różne postacie zniszczenia. Różnice te będą wyjaśnione w tym rozdziale.

Hartowanie termiczne (ang. toughening)
Proces hartowanie termicznego wykorzystuje podstawowe prawo fizyczne, które mówi, ze ciała przy podgrzaniu rozszerzają się, a przy chłodzeniu kurczą się o te same wartości. Szkło nie jest ciałem krystalicznym, ale jest cieczą w stanie stałym [1], nie istnieje zatem wyraźna temperatura krzepnięcia, przy której ciecz zamienia się w ciało stałe. Wykorzystując ten fakt, można podgrzać taflę szklaną do temperatury nieco wyższej niż ta, przy której cząsteczki przemieszczają się plastycznie, nie powodując wystąpienia wewnętrznych naprężeń. Tą temperaturę nazywamy punktem transformacji. Podgrzewając taflę szklaną do odpowiedniej temperatury, po pewnym czasie uzyskujemy stan, kiedy warstwy wewnętrzne i powierzchniowe mają tę samą temperaturę i w konsekwencji, te same odkształcenia.

Proces obróbki termicznej polega na podgrzaniu elementu szklanego do temperatury 620-675◦C (100◦C powyżej punktu transformacji). W kolejnym etapie, za pomocą stru­mieni sprężonego, chłodnego powietrza, poddaje się go procesowi gwałtownego chłodze­nia. Spadek temperatury warstw przypowierzchniowych powoduje ich nagłe zestalenie. Warstwy położone głębiej wciąż pozostają plastyczne, ponieważ panująca tam tempera­tura jest bliska punktowi pięknienia

Dalej postępujące ochładzanie powoduje zestalanie się także warstw wewnętrznych, których możliwość kurczenia jest ograniczona przez zestalone wcześniej warstwy ze­wnętrzne. W wyniku tego procesu, przy hamowanym skurczu, w wewnętrznych warstwach elementu powstają naprężenia rozciągające, a w zewnętrznych, z powodu równowagi sił wewnętrznych, powstają znaczne naprężenia ściskające (około dwukrotnie większe od na­prężeń rozciągających) . Wielkość tych naprężeń uzależniona jest od rodzaju szkła, grubości elementu oraz szybkości chłodzenia. Wartość naprężeń ściskających powstałych w procesie hartowania termicznego wynosi od 90 do 120 MPa.

Wzmacnianie termiczne (ang. heat-strengthening)
Wzmacnianie termiczne jest podobnym procesem do hartowania termicznego, ale różnią się mniejszą intensywnością schładzania. Naprężenia wewnętrzne generowane w tym procesie są relatywnie mniejsze, wahając się w granicach od 40 do 80 MPa. Z faktu, ze gradient naprężeń wewnętrznych zależy od grubości szkła oraz proces chłodzenia odbywa się wolno, wynika, ze proces wzmacniania termicznego może być stosowany tylko dla tafli szklanych o grubości mniejszej niż 12 mm.

Praktyczne wnioski
Postać zniszczenia elementu szklanego zależy od zmagazynowanej energii wewnętrz­nej, zależnej od wstępnego stanu naprężenia (uzyskanego w trakcie obróbki) oraz stanu naprężenia od obciążeń zewnętrznych. Szkło hartowane termicznie ma najwyższy poziom wstępnych naprężeń i zazwyczaj pęka w postaci małych, stosunkowo niegroźnych kawałków o powierzchni około 100 mm2. Z tego powodu szkło hartowane nazywane jest często szkłem bezpiecz­nym, co jednak może wprowadzać błąd, ponieważ nawet małe odłamki szkła spadające z wysokości kilku metrów mogą spowodować poważne zranienie. Pomimo, że szkło harto­wane jest najbardziej wytrzymałe, jego postać poawaryjna (ang. ´post-failure performance), z powodu małych kawałków na które sie rozpada, jest słaba. Interesującym kompromi­sem jest szkło termicznie wzmocnione, które pomimo około dwukrotnie mniejszej wytrzymałości, prezentuje lepsza postać po zniszczeniu. Szkło hartowane chemicznie prezentuje podobną postać po zniszczeniu jak szkło wzmocnione termicznie, jednak z powodu wad (przedstawionych wcześniej) nie jest szeroko stosowane w budownictwie. Szkło zwykłe, nie poddane żadnej obróbce posiada najmniejszą wytrzymałość, a po zniszczeniu rozpada się w postaci dużych kawałków o ostrych krawędziach. Poddane jednak znacznym obciążeniom (szczególnie w płaszczyźnie) pęka i przypomina w zachowaniu szkło poddane obróbce termicznej.

Badania Guesgena i Laufsa dowiodły, ze rozkład naprężeń ściskających, uzyskanych w procesie wzmacniania szkła, nie jest równomierny [8]. W zależności od metody i prze­biegu hartowania szkła możemy wyróżnić kilka stref, m. in. krawędziową oraz stref w okolicy otworów, które wywierają na siebie wpływ. Z tego powodu Laufs zapropono­wał minimalne odległości pomiędzy tymi strefami. W przypadku szkła wzmacnianego ter­micznie minimalna odległość otworu od krawędzi nie powinna być mniejsza niż trzykrotna grubość elementu d. Dla szkła hartowanego wartość ta jest ograniczona do 2.
Każda próba obróbki szkła hartowanego termicznie lub wzmacnianego termicznie po­woduje jego nagłe kruche zniszczenie. Z tego powodu jakiekolwiek cięcia, wiercenie otwo­rów lub szlifowanie musi być przeprowadzone przez zabiegami wzmacniania szkła. Skut­kuje to także mniejszymi tolerancjami geometrycznymi.

Obróbka krawędzi
Jak przedstawiono wcześniej szkło posiadałoby wielokrotnie większą wytrzymałość, gdyby nie skazy i mikrorysy, powstałe w fazie produkcji oraz obróbki mechanicz­nej szkła. Mikrorysy skoncentrowane są najczęściej przy krawędziach, co jest spowodo­wane cięciem tafli szklanej na mniejsze fragmenty. Wyniki badan pokazują, ze metoda cięcia tafli szklanych ma znaczący wpływ na ich wytrzymałość. Przy­kładowo, próbki 6 mm cięte mechanicznie w porównaniu do cięcia ręcznego, wykazują wyższą wytrzymałość o około 27%.

Również obróbka krawędzi ma znaczący wpływ na wytrzymałość szkła. Wyniki badań pokazują, że wytrzymałość próbek, których krawędzie zostały wyszlifowane, jest większa o około 60% w porównaniu do próbek porównawczych.