热弯玻璃应力测试方法

玻璃应力测定需专门知识及测试技巧 将测定结果用于指导生产工艺或分析产品失效原因更需 对玻璃工艺 生产设备 应力性质 使用要求 玻璃应力分析技术等综合知识及经验 本公司 供应各种应力测定仪器 同时也提供来样测试 玻璃应力分析 问题诊断 现场培训等服务 一 应力简介 玻璃制品在生产过程中 经受激烈的 不均匀的温度变化时 将产生热应力 这种热应力 能降低制品的强度和热稳定性 高温成形或热加工的制品 若不经退火令其自然冷却 很可能 在成形后的冷却 存放 加工甚至使用过程中自行破裂 退火 就是消除或减小玻璃中热应力至允许值的热处理过程 对于光学玻璃和某些特种玻璃 对退火的要求十分严格 它须通过退火 使玻璃结构均匀 以达到要求的光学性能 这种退火 称为精密退火 薄壁制品 灯泡等 和玻璃纤维在成形后 由于热应力很小 除适当地控制冷却速度外一 般不再进行退火 玻璃表面层具有规律 均匀分布的压应力 能提高玻璃的机械强度和热稳定性 玻璃的物 理钢化增强就是利用这一原理 平板玻璃切割问题 热弯鱼缸弯角附近易裂 玻璃杯冲开水炸裂 安瓿瓶消毒时底部脱落等 等 均与玻璃应力过大存在密切关糸 另一方面 人为控制良好的玻璃应力又可改善某些制品 的性能 甚至得到价值几倍于原制品的新型产品 典型的例子是钢化玻璃 在普通玻璃中人为 引入均匀内应力 玻璃就成为钢化玻璃 其强度是一般玻璃的 4 倍 耐温度冲击 万一破碎 碎片也不会伤人 钢化碎片不好实际上就是应力太小或应力不均匀 二 应力测量方法 定性方法定性方法 在正交偏光下观察玻璃 玻璃会出现五颜六色的区域 不同大小的应力对应不同的颜色 且颜 色按 定顺序排列 如黑色代表此处应力为零 黄色代表 300nm 应力光程差 红色代表 500nm 紫色代表 565nm 绿色代表 700nm 等等 此方法只能大至判定应力大小 适合对应力 要求不太精确且较有经验的厂家 优点是仪器价格较低 定量方法 定量方法 定量方法有许多 最简单且常用的方法是 Senarmont 法 测定应力角 每度相当于 3 14nm 的光 程差 依据此方法的应力仪主要包括光源 散射器 起偏器 样品台 四分之一波片 旋转检 偏器等部分 测定时 先转动被测样品 找出明暗交替最明显处 此处即为应力最大点 使被 测点的应力方向与仪器基准线垂直 顺时针转动检偏器 直到被测点变得最暗 或最近的条纹盖 住被测点 读出角度读数即可 转动检偏器时 若低级条纹移向被测点 则该点是张应力 反 之是压应力 热弯玻璃应力测试方法详细介绍 热弯玻璃应力测试方法 1 热弯玻璃的应力 1 1 厚度应力 玻璃的冷却总是由表面开始 故冷却过程中在玻璃厚度方向总是存在温度梯度 由这种温度梯度导致的玻璃内应力就是厚度应力 厚度方向上不同位置的应力大小是不一样的 玻璃表面存在压应力 板芯则是张应力 1 2 平面应力 玻璃板的各个区域 由于形状 模具等因素的影响 冷却速度是不一样的 即 存在平面温度梯度 玻璃板平面上各区域的温差所导致的应力就是平面应力 在玻璃厚度方向 上平面应力的大小是不变的 2 应力指标 2 1 厚度应力以板芯最大张应力为准 不同厚度玻璃的应力最大允许值如下 玻璃厚度 mm 345681012 19 应力 Mpa 0 700 901 201 401 702 202 40 厚度应力是反映退火好坏的重要指标 用于玻璃失效原因分析 2 2 平面应力的允许值如下 玻璃板任意部位 压应力不大于 3Mpa 张应力不大于 1 5Mpa 平面应力用于工厂检验 因玻璃破碎后 平面应力大部分被释放 故不宜用于失效原因分析 3 玻璃应力测试方法 3 1 玻璃应力测试仪器 推荐使用 Senarmont 应力测定法 此种方法采用的玻璃应力仪器的各光学元件及其方向匹配关系请参照附图 起偏器及检偏 器的偏振方向均须与基准线成 45o 它们之间必须相互垂直 被测样品主应力之一的方向必须 与基准线一致 即主应力方向须与偏振方向成 45o 检偏器是可以旋转的 转动角度由刻度指示 使用时 先将检偏器转至 0 刻度处 然后放 置被测样品 调整样品方向 使被测点主应力的方向与偏振方向成 45o 再转动检偏器 直到 被测点变得最暗 记下转角读数 每度相当于 3 14 nm 光程差 根据旋转方向可判断出与水平线方向一致的应力是压应力还是张应力 如顺时针转动检偏器能 使被测点变暗 则为张应力 反之为压应力 需要指出 如四分之一波片转动 90o安装 则检 偏器旋转方向所代表的应力性质正好相反 读数绝对值不变 如果对仪器有疑问 可取 25 X 200mm 的平板玻璃测其板芯应力 已知板芯应力是张应力 故能用来验证仪器的应力测试方向 3 2 用 SM 100 型玻璃应力仪测定应力的方法 厚度应力 从热弯玻璃上取样裁切样品 尺寸为 25 x 200 mm 将样品立放在仪器上 样品的 200mm 方向与仪器面板上的 0 180 度刻度线方向一致 样品的 25 mm 方向为高度 使光线透射 过样品的上下端面 顺时针转动检偏器 直到端面中心部位由蓝色刚刚变到棕色 读取检偏器 上的旋转角度读数 平面应力 1 非边部 将热弯玻璃放到应力仪上 玻璃的边线之一最好与应力仪面板上的 0 180 度刻度线 平行 从检偏器中观察玻璃 如看到亮暗相间应力斑纹 则调整玻璃放置方向 使应力斑纹平 行于面板上的 0 180 度刻线 张应力 顺时针旋转检偏器 可观察到暗区向亮区移动 直至亮区被测区域由蓝色刚刚变到棕 色 记下检偏器上的旋转角度读数 压应力 逆时针旋转检偏器 可观察到暗区向亮区移动 直至亮区被测区域由蓝色刚刚变到棕 色 记下检偏器上的旋转角度读数 2 边部应力 将热弯玻璃的被测边与应力仪面板上的 0 180 度刻度线平行 从检偏器中观察 玻璃边部及附近区域 可看到边线较亮 如应力较大 则边线处出现黄色甚至绿色 红色 玻璃 须重新退火