Mục lục bài viết
Vì sao một tấm kính cường lực có thể chịu được lực ấn khá mạnh theo phương vuông góc từ vật cứng, nhưng lại nứt toác chỉ vì khung máy phía dưới bị cong nhẹ trong lúc va đập? Câu trả lời nằm ở chỗ kính cường lực không chịu lực nén và lực uốn theo cùng một cách, và chính sự khác biệt này quyết định phần lớn kiểu vỡ của màn hình khi điện thoại rơi.
Kính cường lực mạnh khi bị nén, yếu khi bị kéo giãn
Quá trình tôi nhiệt hoặc trao đổi ion trong sản xuất kính cường lực tạo ra một lớp ứng suất nén ở bề mặt ngoài và một lớp ứng suất kéo cân bằng ở phần lõi bên trong tấm kính. Cấu trúc này khiến bề mặt kính chịu được lực ấn, va chạm hoặc trầy xước tốt hơn nhiều so với kính thường, vì lực tác động theo phương vuông góc chủ yếu chuyển thành lực nén mà lớp bề mặt đã được gia cố sẵn để chống lại.
Vấn đề xuất hiện khi tấm kính không chỉ chịu lực nén thẳng mà còn bị uốn cong, chẳng hạn khi khung máy phía dưới biến dạng nhẹ lúc va đập hoặc khi lực tập trung vào một điểm khiến kính võng xuống cục bộ. Khi bị uốn, một mặt của kính bị nén thêm nhưng mặt đối diện lại bị kéo giãn ra ngoài phạm vi mà lớp ứng suất nén bề mặt có thể bù trừ. Ngưỡng chịu lực kéo của kính vốn thấp hơn đáng kể so với ngưỡng chịu lực nén, nên vết nứt gần như luôn khởi phát từ mặt kính đang bị kéo giãn trong tình huống uốn hoặc xoắn, chứ không phải từ điểm tiếp xúc trực tiếp với vật va chạm.
Đây cũng là lý do một số vết nứt màn hình xuất phát từ vị trí cách khá xa điểm rơi chạm đất thực tế, vì lực uốn truyền qua khung có thể tạo ra điểm ứng suất kéo cao nhất ở một vị trí khác trên tấm kính, không trùng với điểm va đập ban đầu.
Điều nhiều người hiểu sai
“Kính càng cường lực cao thì càng khó vỡ theo mọi hướng lực tác động” là cách hiểu chưa đầy đủ. Cường độ cường lực chủ yếu cải thiện khả năng chịu lực nén và chống trầy ở bề mặt, chứ không làm thay đổi bản chất kính vẫn là vật liệu giòn, yếu trước lực kéo và lực uốn. Một tấm kính cường lực cao cấp vẫn có thể nứt dễ dàng nếu bị uốn cong do khung máy biến dạng, trong khi một tác động nén trực diện mạnh hơn nhiều lại có thể không để lại dấu vết nào trên cùng tấm kính đó.
Xem thêm
Nội dung này thuộc cụm bài Trọng lượng & độ bền khung máy: tổng hợp bài viết. Xem thêm Kính mặt trước và mặt lưng: vì sao mặt lưng dễ vỡ hơn khi rơi úp.
Zalo
