浮法玻璃应力测量
浮法玻璃应力
杭州聚能玻璃技术有限公司浙江省杭州市潮王路43号东方豪园文豪阁706号（邮编310014）Tel: +86-571-85304343 Fax: +86-571-85304359Web: . E-mail: info@浮法玻璃应力检测及一些退火概念退火一直是浮法工艺中较难把握的环节之一. 究其原因, 与工艺人员对退火及应力的一些基本概念理解不透有很大关系. 本文首先对浮法玻璃应力检测作一综合性介绍, 然后对有关退火的几个基本概念进行说明.一、 浮法玻璃中的应力类型从应力产生的原因及对玻璃的影响来分类，可分成二类：1) 平面应力：它是由退火窑横向温度不均引起。
各种在线应力仪测出的就是这种应力。
其大小与退火窑长度无关、即与玻璃带绝对降温速度无关，只取决于玻璃板横向温度分布。
如B区横向温度不均，则产生永久平面应力；C区之后的横向温差则导致暂时平面应力。
横切机前的在线应力仪测出的是永久平面应力和暂时平面应力的代数和，有些在线应力仪通过测当时玻璃板的横向温度分布间接计算出暂时平面应力，从而区分两种应力。
平面应力对玻璃带掰断、掰边影响很大。
掰断去边之后，平面应力大部消失，对玻璃进－步加工影响很小。
2) 厚度应力：又叫端面应力，是由玻璃表面与板芯在冷却时所产生的温度差所引起。
它由退火窑长度所决定，在退火窑长度一定时，各区的进出口温度即冷却速度直接决定了应力的大小。
与平面应力类似，厚度应力也有永久应力及暂时应力之分。
在线应力仪是测不出厚度应力的。
厚度应力不但对玻璃带掰断、掰边有影响，而且对后续深加工也有很大影响。
二、 浮法玻璃在线应力检测方法1. 应力测定的理论基础1.1 偏振光众所周知，光是一种电磁波，其振动方向与前进方向垂直，在所有与前进方向垂直的振动面上振动。
如在光路中引入只允许某一振动方向光线通过的偏振滤片，就可获得偏振光，简称偏光。
1.2 双折射玻璃是各向同性体，各方向的折射率相同。
如玻璃中存在应力，各向同性的性质受到破坏，引起折射率变化，两主应力方向的折射率不再相同，即导致双折射。
玻璃应力测试原理及作用
玻璃应力测试原理及作用玻璃是一种常见的材料，广泛应用于建筑、家具、电子设备等领域。
为了确保玻璃的质量和安全性，我们需要进行应力测试。
本文将介绍玻璃应力测试的原理及其作用。
玻璃应力测试是通过对玻璃进行力学测试，以确定玻璃内部的应力分布情况。
这对于评估玻璃的强度和稳定性至关重要。
下面我们将详细介绍应力测试的原理和作用。
原理：玻璃应力测试主要基于玻璃的弹性性质。
当外力施加在玻璃上时，玻璃会发生弹性变形。
通过测量玻璃上的应变，可以计算出玻璃的应力。
应力测试通常使用压力传感器或光学方法来测量玻璃上的应变。
作用：1. 质量控制：玻璃应力测试可以帮助检测玻璃制品中的内部应力分布情况。
这对于确保产品的质量非常重要。
如果玻璃内部存在过高的应力，可能会导致玻璃破裂或损坏。
通过应力测试，可以及早发现问题并采取相应措施。
2. 安全评估：应力测试可以评估玻璃的强度和稳定性，从而确保玻璃在使用过程中不会发生意外事故。
例如，在建筑领域，应力测试可以帮助评估玻璃幕墙的抗风压能力，确保建筑物在强风环境下的安全性。
3. 材料改进：通过应力测试，可以评估不同材料及制造工艺对玻璃应力分布的影响。
这有助于改进材料的制造工艺，优化产品的质量和性能。
4. 研究和开发：应力测试为研究人员提供了了解玻璃行为和性能的重要手段。
通过测试不同条件下玻璃的应力分布，可以深入了解玻璃的力学特性，并为新型玻璃材料的研发提供参考。
总结：玻璃应力测试通过测量玻璃上的应变，来确定玻璃内部的应力分布情况。
这对于评估玻璃的质量和安全性至关重要。
应力测试可以帮助进行质量控制，评估玻璃的强度和稳定性，改进材料制造工艺，并为研究和开发提供基础数据。
通过应力测试，我们可以更好地了解玻璃的性能和行为，确保玻璃在各个领域的应用安全可靠。
玻璃应力的测量方法
如果玻璃中存在垂直于光线传播方向的非均匀应力，则可观察到黑、灰、
白的干涉带，应力更高时，可见黄、红、蓝等彩色干涉条纹。无应力的玻
璃只能观察到均匀的暗场。
对于退火玻璃制品，一般仅出现灰白干涉色，此时为提高分辨率，需
增加一块灵敏色片。灵敏色片其实是一种光程差为565nm的人工双折射片，
按565 nm计。
所以用白光作光源时，玻璃就出现多彩的干涉色，可用来估计应力值。
相同的干涉色连成的色带称“等色线”，线上的应力值相等。
2.常用的应力测量方法
2.1定性、半定量测量方法
使用正交偏光观察玻璃中残余应力的方法为大家所熟知，此种方法广
泛用于定性或半定量判定玻璃中的应力情况。
最简易的应力仪通常由一个白光光源及二片偏光片组成，偏光片的光
四分之一波片的精度对此方法的测定精度有较大影响，－般要求该波
片的光程误差在+/-2nm之内。Senarmont法适用于测定己知应力方向的
玻璃制品，如平板玻璃、瓶子、玻璃管等。对于应力方向复杂的制品，采
用Tardy方法比较方便。
2.3 Tardy定量应力测试方法
与Senarmont法不同：Tardy法增加了－块四分之－波片，两块四分之
a)当β=α时，即两主应力方向分别与起偏器及检偏器方向一致时，
I=0。此黑条纹即是“等倾线”，线上所有点的应力具有相同的方向。此
原理常用来确定应力的方向。
b)当β–α=45o时，即主应力方向与偏振方向成450，在δ
= 0、1λ、2λ、3λ……Nλ处，I = 0。也就是光程差为波长的整数倍时，
出现黑色条纹。
1.应力测定的理论基础
浮法玻璃物理性能试验
一、应用范围
无色建筑用透明浮法玻璃的检验。
二、检测标准
GB11614-1999 浮法玻璃
三、主要检测设备
塞尺
读数显微镜 JC-10
千分尺 0-25mm
分光光度计 722型光栅分光光度计
四、检测操作细则：
1.尺寸测定：用最小刻度为1mm钢卷尺，测量两条平行的距离。
2.厚度测定：用符合GB/T1216规定的精度为0.01mm的外径千分尺或具有相同精度
的仪器，在距离玻璃边15mm内的四边中点测量。
同一片玻璃厚薄差为四个测量值中最大与最小值之差。
3.外观质量测定：
○1气泡、夹杂物、线道、划伤及表面裂纹测定：在不受外界光线的影响下，将试样玻璃放置垂直放置在距屏幕600mm的位置，打开荧光灯，距试样玻璃600mm 处正面进行观察。
○2光学变形测定：试样按拉引方向垂直放置，视线透过试样观察屏幕条纹，首先让条纹明显变形，然后慢慢转动试样直到试样变形消失。
此时积聚入射角度。
○3断面缺陷测定：用钢直尺测定爆边、凹凸最大部位与板边之间的距离。
缺角沿原角等分线向内测量。
○4对角线的测定：用最小刻度为1mm的钢卷尺，测量玻璃板对应角顶点之间的距离。
○5可见光透射比测定：在380-780nm范围内每隔10nm测定该波长下的透射比，然后按公式计算可见光透射比。
○6弯曲度测定：将玻璃垂直放置，不施加外力，沿玻璃表面任意放置长1000mm 的钢直尺，用塞尺测量直尺边与玻璃板之间的最大间隙
1。
玻璃应力的测定
玻璃应力的测定
概述
一般玻璃制品都须经过退火处理，以消 除其内应力。尽管如此，玻璃制品中还会不 同程度地有残余应力，称作永久应力。有时 应力大到影响玻璃(如瓶子)的使用性能，这便 是应力缺陷。
这种缺陷一方面是由于玻璃质量不良或 玻璃成分不均匀所引起的，一般称为结构应 力。例如玻璃中存在结石、条纹或玻璃成分 不均匀时，由于各组分的热膨胀系数不同， 冷却至室温便产生应力。这类由于结石、条 纹和不均质造成的应力是很难消除的，严重 时会造成制品的炸裂。
玻璃种类
I-II级光学玻璃
永久应力允许值 光程差(nm/cm)
玻璃种类
永久应力允许值 光程差(nm/cm)
2~6
空心玻璃
60
III-IV级光学玻璃 10~20
玻璃管
垂直引上平板玻璃 20~95 钢化玻璃 1350~2400
压延玻璃
20~60 航空玻璃
25
瓶罐玻璃 50~400
玻璃中的内应力可用双折射的光程差表示。当 以nm/cm表示时，其单位为“布”。每一个 “布”＝10-7cm2/kg。
在放入全波片的一级紫红色视场中放进被测 试样，转动被测试样至最大亮度的位置，呈现 一级干涉色。再把被测试样转动90°，又呈现 另一种颜色。这是由于被测试样的光程差与全 波片的光程差相互迭加或相互减少的缘故。
被测试样的干涉色与光程差的关系见下表。 根据上表，可由干涉色对紫红色的偏离程度来 决定被测试样光程差R的大小。知道R和d就可 确定玻璃的应力级别了。
实有程差（nm) 应力
340
285
210
张应力
155
125
0
25
120
压应力
190
不同检测环境和条件下钢化玻璃表面应力检测分析
引言玻璃作为建筑幕墙的主要材料之一，因其优良的采光、节能特点而不可替代。
为了增加玻璃的强度和安全性能，通常采用物理风冷钢化处理。
物理风冷钢化处理的玻璃按照碎片状态分为钢化玻璃和半钢化玻璃。
在国家政策和地方法规的引导下，国内建筑幕墙普遍采用钢化玻璃或半钢化夹层玻璃及其复合产品。
随着人们对人身和财产安全、产品和服务质量的注重，部分业主把钢化玻璃表面应力检测作为楼盘验收标准之一，偶有发生因出厂检测结果与安装后检测结果不同而引发纠纷。
因此，有必要厘清钢化玻璃安装后检测结果与钢化生产时检测结果存在差异的原因，为厂商和业主解决争议提供参考数据。
检测仪器介绍目前使用最广泛的钢化玻璃表面应力无损检测方法有两种，一是差量表面折射仪法，简称DSR法，常用的仪器是我国生产的SSM-II型表面应力仪；另一种是临界角表面偏光仪法，简称GASP法，常用的仪器是美国公司生产GASP应力仪。
由于两者采用的工作原理存在差异，致使仪器的构造、视场图像和读数方式存在差异。
SSM-II应力仪工作原理是利用浮法玻璃表面锡扩散层的光波导效应来测定因应力引起的玻璃折射率的变化。
图1为SSM-II应力仪光路系统图。
图1 SSM-II应力仪光路系统图GASP应力仪的工作原理是利用应力双折射效应产生的干涉条纹，通过测定干涉条纹倾角来计算应力值。
如图3所示，GASP应力仪光源散发出的激光束以临界角i c和45°偏振角入射到棱镜边缘导入玻璃表面的锡扩散层，在锡扩散层中以平行玻璃表面的方向运行一小段距离，应力双折射效应导致激光束发生干涉效应，再经过一个石英补偿片Wc和分析器A，在视镜中产生图4所示的可见且稳定的等距条纹，即干涉条纹。
通过测微目镜，手动旋转表盘，使内置的双对位线平行于等距条纹，读取表盘旋转角度θ，通过换算得到表面应力值。
GASP应力仪的对位线是平行的双线，以便于目视观察，微调幅度一般为±1°范围，即仪器测量误差在±（3～8）MPa以内，精度相对较高。
玻璃应力检测方法
玻璃应力检测方法玻璃应力是指玻璃由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在玻璃内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使玻璃从变形后的位置恢复到变形前的位置。
玻璃应力测试方法为无损测量的测试方法，需要深圳东仪精工设备有限公司专门提供的玻璃应力检测仪来完成检测。
玻璃应力检测仪因应用偏振光干涉原理检查玻璃内应力而得名，专业用于检测玻璃瓶应力指标，可用于安瓿瓶、西林瓶、输液瓶、酒瓶、罐头瓶、化妆品瓶等玻璃容器的应力指标检测，用于玻璃瓶的质量控制。
玻璃应力测试方法:1、将灵敏色片取下，将四分之一波片置入视场，调整偏光应力仪零点，使之呈暗视场。
2、把试样放入视场中，使试样的轴线与偏振平面成45°，这时侧壁上出现亮暗不同的区域。
3、旋转检偏镜直至侧壁上暗区聚会，刚好完全取代亮区为止。
4、绕轴线旋转供试品，借以确定最大应力区。
5、记录测得最大应力区的检偏镜放置角度，并用CHY-B玻璃瓶壁厚测厚仪分别测量两侧壁原的厚度(记录两侧壁壁厚之和)。
玻璃的应力直接影响到玻璃的强度。
玻璃的热炸裂是由于热应力过大而引起的；玻璃的受击破裂是由于玻璃受到机械冲击力或撞击力而产生的机械应力过大而导致的；玻璃的自爆是由于玻璃内部应力过大所致，另外，由于热钢化或化学钢化而使玻璃的强度增加，则是由于玻璃的表面压应力的增加所致。
所以，玻璃的应力与强度有着密不可分的关系。
而偏光应力仪可以检测的应力多数属于热应力。
热应力是由于温度梯度造成的。
这是因为玻璃是一种经高温熔融、快速冷却而固化的非晶态产品，所以在生产过程中，玻璃板面上各部位的温度变化不可能均匀一致，因此就会产生热应力。
正因如此，玻璃瓶需经过退火过程，但仍会有残留。
借助深圳东仪精工设备有限公司的玻璃应力检测仪，则可测定玻璃瓶的残余应力是否达到相关标准的规定。
以上就是深圳东仪精工设备有限公司关于玻璃应力检测方法的分享。
玻璃应力检测，在玻璃质量检测环节非常重要。
浮法玻璃应力检测系统及其应用
ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｏ ｘ ｒ ｓ ｉ ｓ ａ ｌ ａ ａ ｋ ｏ ｎ ｌ ｔｃ ｌ ｔａ ｉ ｇ ｏ ｒ ｓ ｎ ａ ｉ ｎ ｏｆｅ ｐ ｅ ｓｏｎ ｓ ｗｅ ｌ ｓ ｌ ｃ ｆ ａ ａ ｙ ｉ ａ ｒ ｃ ｎ ｆ
［ 武 汉 建 筑 材 料 工业 学 院 等 编 ． ４］ 玻璃 工 艺 原 理 【 】 京 ： Ｍ． 北 中
国建 筑 工业 出版 社，９ １ ２ — ２ ． １８ ， ３ ３ ３ ２ ［５ ｈｔ：ｅ ．ｉｉｅ ｉ． ｇ ｉｉ ｉｓ ｉ—ｅａｉ 一 （ｋ ｅｉ ］ ｔ ／ ｎｗ ｋｐ ｄａ ｒ／ ｋ／ ｎｔ ｎ ｒｌｔ ｎ ｐ／ ｏ ｗ Ｅ ｅ ｏ ｉ ｔ ｎ ｃ
中图 分 类号 ：Ｔ ７ 文献 标 识码 ：Ａ 文章 编 号 ：１ ０ Ｑ１ １ ０ ３—１ ８ ２ １ ４—０ ２ ０ ９ ７（ ０ １Ｊ ０ ０ ５— ３
玻 璃 退 火 工 艺 是 玻璃 生产 线 中重 要 的生 产 环
节 。平 板玻璃 在生 产过程 中由于温度 的变化会产 生
品质量 和企业 发 出 的光 束经过 透镜 和起偏 片 ，透 过被测 玻璃进
或减 少平板 玻璃 中热 应力 ，使其 达到允 许值 范 围。 热应 力是 由于温度 差造 成 的 ，分 为永久 应力 和暂 时
应 力 。 而 玻 璃 带 在 退 火 过 程 中 出现 横 炸 、纵 炸 及 切
割困难等 与玻 璃表层 平 面应 力 的大小 与分 布密切 相 关 ，因此在 浮法 玻璃 生产线 上通 过安 装在线 应力 检 测设 备系统 ，测 量 出玻璃带 横板 平面综 合应 力 、暂
玻璃应力测试方法
玻璃应力测试方法前言本标准技术内容参考了美国材料试验协会标准ASTMC1279:1994《退火玻璃、半钢化玻璃、钢化玻璃的表面应力和边缘应力无损光弹测量试验方法》,ASTMC1048:1992《热处理平板玻璃一HS类、FT类涂层和非涂层玻璃》和日本工业技术标准71S R3222:1990《半钢化玻璃》起草。
本标准中表面应力的测量程序参照GB 17841-1999((幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃》编写。
本标准由国家建筑材料工业局提出。
本标准由中国建筑材料科学研究院玻璃科学与特种玻璃纤维研究所归口。
本标准起草单位：中国建筑材料科学研究院玻璃科学与特种玻璃纤维研究所。
本标准主要起草人：肖鹏军、张大顺、韩松、王乐、李福江。
中华人民共和国国家标准玻璃应力测试方法1范围本标准规定了玻璃表面应力和边缘应力测试的方法。
表面应力测试方法适用于浮法玻璃制造的钢化玻璃、半钢化玻璃，化学钢化玻璃可参照使用本方法；边缘应力测试方法适用于钢化玻璃、半钢化玻璃、退火玻璃。
本测试方法为无损测量的测试方法。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 17841-1999 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃（neq ISO 7463:1990)JC/T 632-1996 汽车安全玻璃术语3 定义本标准采用JC/T 632中的相关术语及下列定义。
3.1分析镜analysis一种光学装置，由光轴相互垂直的两个偏振片构成。
放置于被测试样和观测者之间。
4 测试方法4.1 表面应力测试4.1.1 测试原理表面应力仪的测试原理是利用浮法玻璃表面锡扩散层的光波导效应来进行测量。
从光源（白炽灯）发出的发散光经过狭缝，由高折射率柱面棱镜汇聚后变成平行光，通过调节光源位置，使一束平行光以临界角人射至玻璃与棱镜的交界面，由于玻璃表面存在应力，光线分解成为两个振动面相互垂直的矢量光，这两束光在浮法玻璃的锡扩散层中传播速度是不同的，因此以不同的全反射角折射到棱镜。
玻璃应力测试方法
玻璃应力测试方法
玻璃应力测试方法通常有以下几种：
1. 直接测量法：使用应变计或拉力计等仪器，在玻璃材料上施加力，测量其应变或应力。
根据背后的原理和计算方法，可以得出玻璃的应力值。
2. 热弯测试法：先将玻璃材料加热至一定温度，然后快速对其施加压力，使其弯曲。
通过测量弯曲后的玻璃形状变化，可以推算出应力分布。
3. 压片法：将玻璃材料封装到两片硅胶或聚酰亚胺膜中，然后通过加热和压力使其接触到的两个膜变形。
膜的变形情况可以通过光学或电子方法来测量，从而计算出玻璃的应力值。
4. 光学法：使用偏光显微镜或其他光学设备，通过测量玻璃材料的折射率、双折射等光学性质的变化，来推断出玻璃的应力状态。
这些方法各有利弊，适用于不同类型的玻璃材料和应力状态的测试。
具体选择什么方法，需要根据实际情况进行评估和确定。
玻璃应力测试原理及作用
玻璃应力测试原理及作用
玻璃应力测试是一种常用的测试方法，用于评估玻璃的强度和耐久性。
该测试方法基于玻璃的物理特性，通过施加压力和热量来模拟玻璃在
使用过程中可能遇到的应力情况，从而确定玻璃的强度和耐久性。
玻璃应力测试的原理是利用热处理技术对玻璃进行加工，使其表面和
内部形成不同的应力状态。
在玻璃制造过程中，玻璃会受到各种应力
的影响，如热应力、机械应力等。
这些应力会导致玻璃的强度和耐久
性下降，从而影响其使用寿命和安全性。
通过玻璃应力测试，可以检测玻璃的应力状态，并确定其强度和耐久性。
测试过程中，玻璃样品会被加热到一定温度，然后迅速冷却，使
其表面和内部形成不同的应力状态。
然后，对样品施加压力，观察其
是否会破裂或变形，从而确定其强度和耐久性。
玻璃应力测试的作用是评估玻璃的质量和安全性。
玻璃是一种广泛应
用于建筑、汽车、电子等领域的材料，其质量和安全性对于人们的生
命和财产安全至关重要。
通过玻璃应力测试，可以确保玻璃的质量符
合标准要求，并且能够承受各种应力的影响，从而保证其使用寿命和
安全性。
此外，玻璃应力测试还可以用于研究玻璃的物理特性和应力状态。
通过对不同条件下的玻璃样品进行测试，可以了解其在不同应力状态下的强度和耐久性，从而为玻璃的设计和制造提供参考。
总之，玻璃应力测试是一种重要的测试方法，可以评估玻璃的强度和耐久性，保证其质量和安全性。
在玻璃制造和应用过程中，应该重视玻璃应力测试的作用，确保玻璃的质量符合标准要求，为人们的生命和财产安全提供保障。
浮法玻璃的应力与退火
低 于退 火 上 限温度 ，玻 璃呈 弹性 状 态 ，各 个分 子 间不再 有 位置 的移 动 ，玻 璃带 中依 然存 在温 度梯
度 。随着 温度 不 断 降低 ，玻 璃开 始收 缩 ，逐渐 从 弹
变化会产生热应 力 ，按其存在 的特点分为暂时应力 和
永久应力 。玻璃 因化学组成不均匀 导致 结构上 的不均
关， 一般浮法玻璃的退火上限温度为５０ ５０ ４～ ６ ℃。
３ 永 久 应 力 和 暂 时 应 力
３１ 永 久 应 力 ．
的残余 内应 力 ，使其在允许值 范围 内且 分布合理 。
平板玻璃 中的应 力通常 分为３ ，即 ：热应力 、 类
结构应力 和机 械应力 。在生产 中玻 璃受不均匀 的温度
．
， 。
／一 、 ／ ’ 、
是 端 面应 力 值 ，主要 是为考 核 玻璃 的拉 引速度 与退 火 窑 的降温 速度 的关 系 。它 的检 测是 将玻 璃切 成一
定 宽度 的窄条 ，沿 厚度 方 向逐点 测量 。它 的分 布形 式 一般 为 中间张应 力 ，两个 表 面为大 小相 同 的压 应
个退 火 区玻璃 带 的横 向温 度 分布 。平 面应力 通常几 倍或 十几倍 于端 面应 力 ，以平 面应 力 和端 面应 力在 玻璃 中的存 在形 式 和特性 比较 ，平 面应 力 的破坏性
当玻 璃 处 于 硬 性 状 态 分 子 间不 再 有 位 置 移 动 时 ，由于 外界 温度 的影 响 ，玻璃 会 产生热 涨冷 缩 的 现象 ，假 如玻璃 板上 的这 种温度 分 布不均 匀 ，那 么
臣 垂困Βιβλιοθήκη 图１ 玻璃 温度 分布 曲线示意 图
全国性建材科技期刊—— 《 玻璃 》 ２ １ 年 ０ １
浮法玻璃在线应力检测及相关退火概念
浮法玻璃在线应力检测及相关退火概念
吴晓
【期刊名称】《玻璃》
【年(卷),期】2005(032)001
【摘要】退火一直是浮法工艺中较难把握的环节之一.究其原因,与工艺人员对退火及应力的一些基本概念的理解有很大关系.本文首先对浮法玻璃在线应力检测作一综合性介绍,然后对有关退火的几个基本概念进行说明.
【总页数】5页(P18-21,30)
【作者】吴晓
【作者单位】中国凯盛国际工程有限公司,上海市,200063
【正文语种】中文
【中图分类】TQ171
【相关文献】
1.普通工业玻璃退火与应力的几个问题：Ⅳ浮法玻璃在退火过程中产生的结构应[J], 林亢
2.基于有限元法的浮法玻璃在退火过程中的残余应力研究 [J], 刘资宇
3.基于有限元法的浮法玻璃在退火过程中的暂时应力研究 [J], 刘资宇
4.基于“模糊逻辑”和补偿模型的PDP浮法玻璃退火窑在线优化控制系统 [J], 张范斌;温治;苏福永;豆瑞锋;刘训良;楼国锋
5.浮法玻璃退火过程中应力变化的数值模拟 [J], 张范斌;温治;苏福永;豆瑞锋;刘训良;楼国锋
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中文名称应力测试规定
中文名称：玻璃应力测试方法英文名称：Test method for measurement of stress in glass颁布单位：国家质量技术监督局实施日期：2000-12-01 实施发布日期：2000-07-24发布标准号：GB/T 18144-20001 范围本标准规定了玻璃表面应力和边缘应力的测试方法。
表面应力测试方法适用于浮法玻璃制造的钢化玻璃、半钢化玻璃、化学钢化玻璃可参照使用本方法；边缘应力测试方法适用于钢化玻璃、半钢化玻璃、退火玻璃。
本测试方法为无损测量的测试方法。
2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示版本均为有效，所有标准都会被修订，使用本标准的各方探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 17841-1999 幕墙用钢化玻璃与半钢化玻璃(neq ISO 7463l：1990)JC/T 632-1996 汽车安全玻璃术语3 定义本标准采用JC/T 632 中的相关术语及下列定义。
3.1 分析镜analysis一种光学装置，由光轴相互垂直的两个偏振片组成。
放置于被测试样和观测者之间。
4 测试方法4.1 表面应力测试4.1.1 测试原理表面应力仪的测试原理是利用浮法玻璃表面锡扩散层的光波导效应来进行测量。
从光源发出的发散光经过狭缝，由高折射率柱面棱镜汇聚后变成平行光，通过调节光源位置，使一束平行光以临界角入射至玻璃与棱镜的交界面，由于玻璃的表面存在应力，光线分解成为两个振动面相互垂直的矢量光，这两束光在浮法玻璃的锡扩散层中传播速度是不同的，因此以不同的全反射角折射到棱镜。
从棱镜射出的光经反光镜反射进入干涉滤光片，由望远物镜系统聚焦，再经过分析镜后在分划板呈像而形成一个明暗台阶图象。
通过测微目镜可以精确测量台阶的高度。
4.1.2 测试用试剂采用折射率为1.5400的折射率油。
4.1.3 测试装置表面应力仪主要由光源、高折射率棱镜、望远物镜系统、测试目镜构成，仪器的构造如图1所示：4.1.4 试样的制备和保存以制品为试样。
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38
某位置的在线暂时平面应力的计算步骤
先计算玻璃带横向宽度上的平均温度 再计算测量点和平均温度之间的温度差
(Tave – Tp) 然后，用上面计算出的温差乘以线性热膨
胀系数，得出玻璃的应变量 最后把应变量乘以弹性模量得出应力
10
光源
偏振轴
偏振片
产生平面偏振光
11
偏振光
光源 (白光)
起偏镜
光源 (白光)
起偏镜
检偏镜
观察者: 光能透过
平面偏振器 的视场亮
检偏镜
观察者: 光无法透过
平面偏振 器 的视场暗
12
双折射
一些晶体在不同方向有不同的折射率 在这些物质内,光在不同的偏振轴上的传播
速度是不同的 我们称它们具有双折射性质
浮法玻璃生产中的 应力测量
浮法玻璃专栏
1
为什么要测量应力?
测量应力是为了控制应力. 测量方法必须具有可重复性和可再生性.
2
我们需要控制:
切割后玻璃板上的横向应力
• 为了便于客户切割或说明使用
3
我们需要控制:
玻璃板上的横向应力 横向的在线应力
• 以达到最小的退火窑损失和良好的在线切割
所以只有等色线对我们才是重要的
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三维空间的应力
为了简化我们对应力分布的测量方法，我 们把玻璃分解为：
• 横向应力 • 厚度 (固化) 应力
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玻璃带宽度
方向(1)
厚度应力分布(用偏 振仪在方向(2)上观 察所看到的应力)
玻璃带厚度 方向(2)
平面应力(用偏振仪在 方向(1)上观察所看到 的应力)
所以切割后玻璃片中的横向应力要小于 同等温度下生产线上的玻璃带内的应力
由于形变, 在玻璃板宽度方向上会形成张 应力(如下一页图示)
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应力在切割后玻璃中的重新分布
T
光程差
歪的
C
T
光程差
C
在线
拉张
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产生误差的原因
主轴变化
• 我们作的假设是主轴是一条直线并且与玻璃 边部垂直.
平整度 (变化的光程)
• 不平整的玻璃会产生光程的变化
Sénarmont补偿器的校正
• 理想的是每次测量前都进行校正
49Байду номын сангаас
结论 1：
偏振光和光测弹性力学 普通的测量方法
• Senarmont(1/4波板)补偿 • 应力观察板 • 自动应力测仪量 • Babinet补偿(石英楔子)
50
结论 2：
测量和计算
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使用人工式应力观察器测量平面应 力
在玻璃下面设置一个能在整个板宽上移动的光源,其偏振 方向与玻璃的拉引方向成45°。
对于切割后的玻璃，这个光源的移动架只要中等长度
确定使用了绿色滤光器(~540 nm) 或已知波长的单色 光源
与板带下的光源同步移动的人工测量装置安装在板带之 上，而且光源和测量装置分别位于测量点的正上方和正 下方
4
我们需要控制:
玻璃板上的横向应力 在线横向应力 在线边部应力
• 保证好的在线切割质量
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我们需要控制:
玻璃板横向应力 在线横向应力 在线边部应力 在线厚度应力
• 保证最小的退火窑损失
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我们需要控制:
玻璃板横向应力 在线横向应力 在线边部应力 在线厚度应力 永久厚度应力
• 理想的玻璃板应该是长度是玻璃带毛宽的 1.5倍
• 最好是带边子的
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切割后玻璃板的平面应力的测量
实际上
• 玻璃板应该长于4.7米 • 而且没有弯曲起拱等
关键是保持样品的一贯性
• 我们要保证玻璃板的大小要一致，这样就能 得到有重复性的目标应力值
• 如果第一次使用去了边的玻璃板，那就一直 要用这样的玻璃板
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暂时平面应力的在线测量
平均来说，温度每变化一度，在线暂时横向 平面应力大约变化 0.566 MPa 这相当于光程差变化约 1.5 nm每mm样品 厚度.
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永久平面应力的在线测量
测量在线平面应力 计算在线暂时平面应力 在线永久平面应力 = 在线应力 - 暂时应
力
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预测切割后玻璃的应力
永久厚度应力主要由退火窑的设计(退火 区的冷却速度)所决定，而暂时厚度应力 取决于后退火区的冷却速度
因此，我们通常都认为，对冷却速度的 测量足以控制在线厚度应力
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测量错误的原因
弯曲起拱等变形
• 释放过度的压应力 • 任何测量方法显示的应力级别都低于引起弯曲
起拱等变形的应力
结论： - 应力测量及其所有的后续计算都 是不正确的
• 横向应力
在线应力 暂时应力 永久应力 切割后玻璃板应力
• 厚度应力
永久 在线
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结论 3：
测量错误和误差
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操作练习
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公开讨论
应力的测量
• 在线应力仪 • MPa / nm • 建立应力质量标准
怎样在不同的地点测量应力？
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高温计的排布和它的响应时间
由于暂时应力的测量和计算严格要求温度 计的位置和反应的温度要准确，所以这样 才可以避免错误或误差
一旦温度测量出错，就会导致后续的应力 计算出错
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切割后玻璃板应力的释放
当玻璃被切割后，有相当量的应力会被 释放
释放的量取决于切割后玻璃板的大小和 它原有的应力大小
起偏镜
s2
s1
慢轴
样品
/4 板
用单色光源，或者在白光源前放一个虑色镜
快 轴
检偏镜
(旋转)
观察者
Sénarmont 补偿技术装置的构造
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着色片
绿色滤光镜 (波长540nm)
¼ 波片
通过这个孔 观察样品
分析器盘
中心轴
作成空心的部分,能 让分析器自由转动
侧视图
正视图
分析器刻度
用于浮法玻璃平面应力在线测量的人工观察器
平面应力和厚度应力
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区域应力的测量
Sénarmont补偿器
• 这是一种补偿设备 • 补偿器是引入一个大小已知而方向相反的延误，
把样品所产生的延误调回到“0”.
对浮法玻璃的横向应力测量，假定其主要 应力沿横向分布并与拉引方向平行是合理 的.
21
Sénarmont 补偿原理
光源 (单色光)
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如图所示当光线进入玻璃样品后产生了相位差
主要应力差 (MPa)
光程差 (nm)
σ1
σ2
δ Ct
应力光学系数(光弹性系数) (布鲁斯特Brewsters系数)
厚度 (mm)
实际上：
光程差 应力 = -------------------------------
样品厚度 x 2.75
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光测弹性学
玻璃是一种光弹性物质 光弹性物质在受到应力的作用后会产生双
折射 双折射大小与受到的应力成比例
14
光弹性作用
光源
起偏镜
主应力方向 s1
应力与光程差的关系:
s
1
s
2
d Ct
光束在两个互相呈90o方向
s2
上以不同的速度传播
样板厚度 (t)
检偏镜
产生相位差 或延迟 (d)
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轴编码器输出 1000个 / 转
1个 / 转
以5000转/分钟 旋转的检偏镜
马达
光敏二极管输出 每转2个亮-暗周期 光敏二极管
¼ 波片
镜头
待测的玻璃
光源
起偏镜
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自动在线应力检测仪的结构示意图
30
31
永久厚度应力的测量
要测量厚度应力，我们必须在厚度上穿 过待测玻璃样品的宽度观测
我们要取一块样品玻璃 理想的样品的宽度为厚度的6倍 用Babinet 补偿器来测量样品的应力
当玻璃被切割后，有相当量的应力会被 释放
剩余的应力则会重新分布，并可能造成 玻璃的形变
这种应力的计算是很复杂的 不过通过计算机，使用数学模型我们可
以预测切割成给定大小的玻璃板的应力
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R光eta程rda差tio(nn(nm)m) Te温mp度er(atOurCe)
50 30 10 -10 0 -30 -50 -70 -90 -110 -130 -150
• 便于客户切割和提供说明书
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我们需要控制:
玻璃板横向应力 在线横向应力 在线边部应力 在线厚度应力 永久厚度应力
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怎样测量应力?
我们用偏振光
y
x z
9
什么是偏振光
光是一种电磁波 我们把电电磁波在其中传播的面叫做偏振
面 在白光(自然光)中有许多不同的偏振面 偏振光只选用其中一个偏振面
N无o S样am品ple
放Sam入p样le 品
调Sa节m p补le偿af t器er a后dju的stm样en品t
1 0 1
σ1 σ2
应力-光学常数
δ Ct
样品宽度
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切割后玻璃板的平面应力的测量
在哪儿测?
• 在生产线的末端的一块冷却均匀的玻璃板上 • 在玻璃板长度的中间测量
多大的玻璃板?
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光源
起偏镜
待测玻璃样品
Babinet补偿器 (石英楔子)
起偏镜的偏振轴
样品主应力方向与起偏 镜的偏振轴成45O角