玻璃内应力和退火温度测定
钢化玻璃应力测试方法及标准
钢化玻璃应力测试方法及标准钢化玻璃应力测试方法及标准一、前言钢化玻璃作为一种特殊的建筑材料，具有高强度、抗冲击、耐热、耐寒等优点，因此被广泛应用于建筑领域。
然而，钢化玻璃在制造过程中会产生内部应力，这种应力可能会导致玻璃在使用过程中出现裂纹、破裂等安全隐患。
对钢化玻璃的应力进行测试并制定相应的标准显得尤为重要。
二、钢化玻璃应力测试方法1. 热浸法热浸法是一种常用的钢化玻璃应力测试方法，其原理是利用热膨胀系数不同的特性来测试玻璃板的内部应力。
具体操作步骤如下：（1）将待测试的钢化玻璃板放入预热好的热油中，使其均匀受热；（2）通过检测玻璃板的表面形貌变化来判断其内部应力状态。
2. 光学偏挠法光学偏挠法是利用光学原理来测试玻璃板的内部应力，其操作步骤如下：（1）利用偏挠仪器测量钢化玻璃板在不同位置的偏挠值；（2）通过计算偏挠值的差异来推断玻璃板的应力状态。
3. 喷砂法喷砂法是将喷砂颗粒喷射到钢化玻璃板表面，通过观察玻璃表面的破裂形态来判断其内部应力状态。
这种方法操作简便，成本较低，因此在实际生产中被广泛采用。
三、钢化玻璃应力测试标准钢化玻璃应力测试标准应当包括测试方法、测试设备、测试环境等内容，以确保测试结果的准确性和可靠性。
目前，国际上对钢化玻璃应力测试的标准主要有欧洲标准、美国标准和中国标准等。
1. 欧洲标准欧洲标准对钢化玻璃的应力测试方法和要求进行了明确规定，包括了热浸法、光学偏挠法、喷砂法等多种测试方法，以及测试结果的评定标准。
这些标准的制定经过了严格的科学验证和实践检验，具有较高的可靠性。
2. 美国标准美国标准对钢化玻璃的应力测试同样进行了规范，其中包括了测试方法、设备要求、测试环境要求等内容，并对测试结果的合格标准进行了明确规定。
3. 中国标准中国标准对钢化玻璃的应力测试也有相关规范，主要参照了国际上的标准，并根据国内的实际情况进行了修订和补充。
这些标准对于保障国内钢化玻璃产品的质量和安全具有重要意义。
玻璃内应力和退火温度测定
X射线衍射法利用X射线在玻璃表面反射和折射的物理现象，当X射线穿过玻璃时，会受到玻璃内部结构的影响， 产生衍射和干涉现象。通过测量衍射和干涉后的X射线角度，可以计算出玻璃的内应力分布。该方法具有较高的 精度和可靠性，适用于各种类型的玻璃材料。
双折射法
总结词
双折射法利用玻璃在不同方向上具有不同的折射率特性，通过测量光在玻璃中传播的速度和方向变化 ，推算出玻璃的内应力分布。
02
03
04
高温操作
实验过程中涉及高温操作，需 佩戴防护眼镜和实验服，避免
烫伤。
防止玻璃破裂
在加热和冷却过程中要缓慢进 行，避免玻璃样品突然受热或
冷却而破裂。
保持恒温炉清洁
实验结束后，应及时清理恒温 炉内的残留物，确保下次实验
的准确性。
样品选择
应选择无色、透明、均匀的玻 璃样品，以确保实验结果的准
确性。
高实验精度等。
实验条件控制
建议在实验过程中。
扩展应用领域
根据实验结果，探讨退火温度测定 在玻璃制品生产、加工等领域的应 用前景。
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将本次实验结果与相关文献或前 人实验结果进行对比，分析差异 及原因。
结果讨论
根据实验结果，讨论退火温度对 玻璃内应力的影响机制，以及可 能的应用前景。
结论总结
总结实验结果，明确退火温度与 玻璃内应力的关系，为实际应用 提供理论依据。
对实验的改进与建议
实验方法优化
针对本次实验的不足之处，提出 改进措施，如改进测温方法、提
3. 测量热膨胀系数
在显微镜下观察样品，记录不同 温度下的长度变化，计算热膨胀 系数。
4. 推算退火温度
玻璃退火的应力分析_张景超
第36卷第3期燕山大学学报V ol.36No.3 2012年5月Journal of Yanshan University May20120引言目前，玻璃的生产方法主要是浮法，浮法玻璃制品广泛应用于建筑、交通以及各个经济部门。
随着电子、化工、轻工、机械等行业的迅速发展和市场竞争的日趋激烈，对玻璃的质量要求越来越高，同时工业能源的资源也日趋紧张，因此缩短开发周期，优化工艺过程，提高产品质量，降低生产成本，已经成为生产的急切要求。
玻璃热应力的消除控制直接影响了玻璃的质量，所以对玻璃退火应力的分析变得非常的重要。
孙承绪等建立了浮法玻璃退火过程中玻璃带内温度场的数值计算与制图方法，给出了玻璃带厚度方向温度场的分布随时间的变化关系，用RD2-3型改进应力松弛试验机检测了6mm厚玻璃在570~480℃区间的应力情况[1]。
邵宏根通过有限元方法分析了不同厚度玻璃在相同热流密度条件下的降温情况和上下表面热流密度差对玻璃温度场的影响[2]。
林亢对玻璃退火上下限温度进行了论述，阐述了热应力的产生和变化机制，定性的分析了冷制品重热后再退火和热制品连续退火过程中玻璃温度和应力的变化情况，对热应力、结构应力和永久应力进行了计算[3-6]。
韩文梅等基于ANSYS 软件模拟分析了航空层合玻璃的热应力最大值和最小值随温度的变化规律[7]。
冯跃冲基于ANSYS 软件对退火窑进行了模拟计算，计算了玻璃的永久应力[8]，但没有给出玻璃应力在退火过程中具体变化规律。
随着计算机的发展和计算技术的不断提高，数值模拟技术成为了一种方便、实用的研究方法[9-11]，本文在以上基础上，基于ANSYS有限元软件建立了浮法玻璃的退火模型，得到了玻璃应力和表面层与中间层温度随退火时间的变化规律，并对它们的变化情况进行了理论分析。
得到了B区退火完成时玻璃的表面层和中间层应力、温差在不同退火速度下的量值，给出了它们随退火速度的变化规律。
1基本理论张朝晖编写的《热分析教程与实例解析》书中介绍了ANSYS有限元模拟软件对热应力的模拟计算，分析了由于互相接触的不同结构体或同一结构体的不同部分之间的热膨胀系数不匹配，在加热或冷却时彼此的膨胀或收缩程度不一致，而导致热应力产生的情况[12]。
玻璃内应力检验记录
玻璃内应力检验记录一、引言玻璃内应力检验是对玻璃制品进行质量评估的重要手段。
在制造过程中，玻璃内部可能会产生应力，这些应力可能会导致玻璃破裂或变形，从而影响产品的使用寿命和安全性。
因此，对玻璃内应力进行检验和控制至关重要。
二、实验目的本次实验的目的是通过对玻璃内应力的检验，评估玻璃制品的质量和可靠性。
通过分析检验结果，了解玻璃在生产过程中可能产生的应力情况，为制造过程的改进提供依据。
三、实验步骤1. 选取代表性的玻璃样品，并进行必要的准备工作，如清洗和磨削。
2. 使用内应力检测仪器对玻璃样品进行测试。
该仪器能够测量玻璃内部的应力分布情况，并生成相应的检验记录。
3. 根据实验结果，分析玻璃样品的应力分布情况，并进行相应的数据处理和统计。
4. 根据分析结果，评估玻璃样品的质量和可靠性，并提出相应的建议和改进措施。
四、实验结果经过实验测试和数据处理，得到了玻璃内应力的检验记录。
根据记录，可以看出玻璃样品在制造过程中存在一定的内应力，但整体分布较为均匀。
没有出现明显的局部高应力区域，说明该批次的玻璃制品质量较好。
五、分析与讨论根据检验记录和实验结果，我们可以得出以下结论：1. 玻璃制品在制造过程中普遍存在一定的内应力，这是由于制造工艺和材料性质等因素导致的。
2. 玻璃内应力的分布对产品的质量和可靠性具有重要影响。
过高的内应力可能导致玻璃破裂或变形，降低产品的使用寿命。
3. 通过对玻璃内应力的检验和分析，可以评估产品的质量和可靠性，并为制造过程的改进提供依据。
六、结论通过对玻璃内应力的检验和分析，我们得出了以下结论：1. 本次实验的玻璃样品内应力分布较为均匀，没有出现明显的局部高应力区域。
2. 该批次的玻璃制品质量较好，具有较高的可靠性和使用寿命。
七、改进措施根据实验结果，我们提出以下改进措施：1. 在制造过程中，加强对玻璃制品的质量控制，尽量减少内应力的产生。
2. 定期进行玻璃内应力的检验，及时发现和解决潜在的质量问题。
玻璃应力的测定.
2．测量原理
本应力仪采用的是偏振光干涉原理。仪器 的光学系统如图2所示。 由光源 1发出的光束，通过隔热片 2聚光镜 3、 4，反射镜5和起偏镜6变为平面偏振光，再通过 发散镜 8，台面玻璃 9，投射到被测试样上。如 果这个试样具有双折射性质 ( 即有内应力 ) 的， 平面偏振光就分解为振动方向互相垂直的寻常 光和非寻常光 ( 这里暂不考虑全波片的作用 ) 。 因两者传播速度不同，透出试样后，就产生了 一个光程差，最后通过检偏镜 11将看到寻常光 和非常光在同一平面内产生的具有应力特征的 干涉色图。
一、实验目的
1．了解应力仪的测量原理 2．掌握应力的测定方法及应力级别确 定方法。
二、WYL一2型应力仪测量原理
应力仪是通过透明物体内的双折射现象来 测定其内应力的。本方法可快速地、连续地鉴 定光学玻璃、瓶罐玻璃等透明材料的应力。见 图1为WYL一2型应力仪外貌。 仪器的主要技术数据： 应力测定范围：560nm(一级干涉色)以下； 全波片光程差：560mm； 检偏镜通光口径；150mm； 台面玻璃通光口径； 220mm； 检偏镜升降范围；250mm； 光源：11V／100W；． 仪器使用电源：220V。
另一类应力称为热应力，这是玻璃 制品在生产过程中各部位的温差造成的。 例如玻璃瓶在成型冷却过程中内外面冷却 速度不同，使玻璃瓶内部产生压应力，外 部产生张应力。这种情况通过退火基本上 能消除。我们所要测定的，就是这种残余 热应力的大小。 各种工业玻璃制品允许的永久应力值， 见下表
工业玻璃制品允许的永久应力值
四、实验步骤
仪器应放在半暗室内工作。操作如下： 1．把电源插头插在220V交流电源上。 2．把待测试样放在台面玻璃中心。 3．旋转试样使视场中出现亮度最大的干涉色 (没有应力的试样，不论怎样旋转，视场中始 终是紫红色，有应力的试样旋转时会出现两 种亮度最大的干涉色)。 4．根据干涉色查表或对照标准片，确定光程 差R的大小。 5．由R/d值确定玻璃应力级别。
玻璃实验讲义：玻璃高温熔制、玻璃内应力与透射比的测定
实验1玻璃的高温熔制一实验的目的与意义在实际生产中，玻璃熔制是关键环节。
在教学、科研和生产中，玻璃的熔制实验也是一项非常重要的实验，因为在进行玻璃新品种的开发或对玻璃生产工艺进行改革中，就必须通过多次或反复进行玻璃的熔制实验来寻找合理玻璃成分、了解玻璃熔制过程各种因素的影响、提出合理熔制工艺制度和具有指导生产实践的各种数据。
玻璃的高温熔制实验的目的如下：①在实验条件下，依据指定配方进行配合料的制备，并根据玻璃熔制制度（温度制度、压力制度、气氛制度、液面制度），进行玻璃的熔制和成形，完成一整套玻璃材料制备过程的基本训练（玻璃熔制和成形由指导教师操作）②了解熔制玻璃的设备及其测试仪器，掌握使用方法③观察熔制温度、保温时间对熔化过程的影响④根据实验结果分析玻璃成分、熔制制度的合理性注意：由于学院实验条件所限，玻璃成分的设计、原料的选择、配料计算和制定玻璃熔制制度在课堂教学阶段中进行说明，，指导教师做配料、玻璃熔制和成形演示实验，学生记录实验结果并进行分析，做实验报告。
二实验原理玻璃的熔制过程是一个复杂的过程，它包括一系列物理变化、化学变化和物理化学变化过程。
物理变化是配合料的加热、吸附水分的蒸发排除、某些单独组分的熔融、某些组分的多晶转变、个别组分的挥发；化学变化是固相反应、各种盐类的分解、水化合物的分解、化学结合水的排除、组分间的相互反应及硅酸盐的生成；物理化学变化是低共熔物生成、组分或生成物间的相互溶解、玻璃和炉气介质之间的相互作用、玻璃液和耐火材料的相互作用及玻璃液和其中夹杂气体的相互作用。
正因为有了这些反应和现象，由各种原料通过机械混合而成的配合料才能变成复杂且具有一定物理化学性质的熔融玻璃液。
若以硅酸盐玻璃为例，依据熔制过程中的不同实质，大致可分为硅酸盐形成、玻璃的形成、澄清、均化和冷却五个阶段。
但必须指出，这五个阶段不是严格顺序进行的，而是彼此之间有着相互密切的关系，各个阶段有交叉。
不管怎样，玻璃熔制就是配合料经高温加热熔化成均匀的、无气泡的并符合成形要求的玻璃液的过程。
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。
玻璃6-玻璃应力的测定
玻璃应力的测定
概 述
由于一些因素的影响，在玻璃制品内会产生一 些内应力。须经过退火处理，以消除应力。尽 管如此，玻璃制品中仍会不同程度地存在一些 残余应力，称作永久应力。如果应力较大，以 至于影响到玻璃(如瓶子)的使用性能，便构成 应力缺陷。 结构应力 是由于玻璃质量不良或玻璃成分不 均匀所引起的。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。这类应力是很难消除的，严重时 会造成制品的炸裂。
1-检偏镜架； 2-载物台； 3-手柄； 4-光源罩； 5-光源开关； 6-立柱 7-壳体； 8-盖板； 9-支架 图1 WYL一2型应力仪外貌
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一、实验目的
1．了解应力仪的测量原理 2．掌握应力的测定方法及应力级别确 定方法。
二、WYL一2型应力仪 测量原理
1.仪器装置
应力仪是通过透明物体内的双折射现象 来测定其内应力的。本方法可快速地、连续地 鉴定光学玻璃、瓶罐玻璃等透明材料的应力。 图1为WYL一2型应力仪外貌。
仪器的主要技术数据： 应力测定范围：560nm(一级干涉色)以下； 全波片光程差：560nm；
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。
干涉色决定于光程差的大小。光程差由下式 表示： =R/d 式中R——光程差(nm)； d——被测试样厚度(cm)； ——单位厚度上的光程差(nm/cm)。
玻璃退火温度
玻璃退火温度概述玻璃退火温度是指将玻璃材料加热至一定温度后，再逐渐冷却的过程。
通过退火处理，可以改善玻璃的机械性能和光学性能，减少内部应力，提高其稳定性和耐久性。
退火原理玻璃制品在制造过程中会产生内部应力，这些应力会导致玻璃制品易碎或容易发生断裂。
而通过退火处理，可以消除或减小这些内部应力，使得玻璃具有更好的强度和耐久性。
在退火过程中，首先将玻璃材料加热到一定温度，并保持一段时间使其达到均匀的温度分布。
然后逐渐冷却至室温。
这个过程中需要控制加热速率、保持时间和冷却速率等参数，以确保达到预期的效果。
退火对玻璃的影响机械性能改善通过退火处理，可以减小玻璃内部的应力分布不均匀现象。
内部应力是由于制造过程中的快速冷却导致玻璃表面和内部温度不一致而产生的。
这些内部应力会导致玻璃易碎或容易发生断裂。
通过退火处理，可以消除或减小这些内部应力，提高玻璃的机械强度和韧性。
光学性能改善退火处理还可以改善玻璃的光学性能。
在制造过程中，由于快速冷却导致玻璃表面和内部温度差异较大，会产生光学畸变和不均匀现象。
通过退火处理，可以消除或减小这些光学畸变，使得玻璃具有更好的透明度和光学品质。
稳定性和耐久性提高退火处理可以提高玻璃的稳定性和耐久性。
在制造过程中，由于快速冷却导致玻璃结构不稳定，在使用过程中容易发生变形、开裂等问题。
通过退火处理，可以使得玻璃结构重新排列并达到更加稳定的状态，提高其耐久性和使用寿命。
退火温度选择退火温度是影响退火效果的重要参数之一。
不同类型的玻璃材料需要选择不同的退火温度以达到最佳效果。
退火温度过高会导致玻璃软化，退火温度过低则可能无法消除内部应力。
一般来说，退火温度通常选取在玻璃的玻璃化转变温度以下，但又高于其软化点。
这样可以保证在退火过程中玻璃不会变形或失去固态结构，并且能够充分消除内部应力。
退火工艺控制为了实现理想的退火效果，需要严格控制以下几个方面： 1. 加热速率：加热速率应适中，过快的加热可能导致玻璃表面和内部温度差异较大。
光学玻璃性能及相关产品技术资料--光学玻璃中的应力
1．玻璃中机械应力的产生
玻璃中机械应力的产生主要有两方面的原因。 退火过程和玻璃化学组分的变 化都可能产生机械应力。 化学不均匀能够导致热膨胀系数的局部变化，从而产生 永久性机械应力。 浇铸前通过均化处理，可以使化学组分的变化保持到很低的水 平，以至使其对产生机械应力的作用可以忽略不计。
1.1 退火时产生的机械应力
51
Focusing on the best
技术中心情报档案处
2. 应力对折射率的影响
2.1 光弹性常数——
K
该资料仅供内部交流使用，不得外泄
和
K
机械或热引起的应力使光学各向同性的玻璃变成各向异性。因此，玻璃的折 射率也局部变成各向异性。 平面偏振光将根据其偏振方向以不同的速度通过玻璃 有应力的部位。 对偏振方向平行或垂直于机械应力方向的电磁辐射来说，折射率 分别为
四、光学玻璃中的应力
0．引言
该资料仅供内部交流使用，不得外泄
玻璃中永久性内应力的大小，分布与退火条件、玻璃牌号、玻璃大小和几何 形状等有关。 这种应力会引起双折射， 双折射的大小与玻璃的应力光学常数有关。 为保证毛坯玻璃内的应力双折射尽可能低，并满足应用要求，SCHOTT 对此进 行了深入的研究。 有关玻璃中机械应力的产生、应力双折射的定义和测量、应用中的重要性和 SCHOTT 玻璃应力双折射技术指标等，本技术资料给予了全面的介绍。
起的折射率变化可以用另外的方法测量（比如：干涉法） 。图 6 表示折射率变化 与施加压应力和张应力的关系。高折射率的碱-铅-硅酸盐玻璃（重火石玻璃）会 因为较小的应力双折射
n n
出现相对较大的折射率绝对变化。另一方面，硼硅
n n
酸盐玻璃（硼冕玻璃）则由于相对较大的应力双折射 对变化。
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。
玻璃内应力和退火温度测定
式中 R—玻璃的光程差，nm λ—照射光源的波长，nm Π—弧度，180° 当以白光灯为光源时， λ=540nm，则：R=3θ 在精密测定时，以钠光灯为光源， λ=589.3nm，则：R=3.27 θ
通常，用单位长度的光程差来表示玻璃的内应力：δ=R/d 式中 δ—单位长度的光程差，nm/cm
意义：由于生产工艺的特殊性，在制作完成后的玻璃制品中还或
多或少地存在内应力。在玻璃成形过程中，由于外部机械力的作用或冷却 时热不均匀所产生的应力称为热应力或宏观应力。在玻璃内部由于成分不 均匀而形成的微不均匀区所造成的应力称为结构应力或微观应力。在玻璃 内相当于晶胞大小的体积范围内所存在的应力称为超微观应力。由于玻璃 的结构特性，其中的微观与超微观应力极小，对玻璃的机械强度影响不大。 影响最大的是玻璃中的热应力，因为这种应力通常是极不均匀的，严重时 会降低玻璃制品的机械强度和热稳定性，影响制品的使用安全，甚至会发 生自裂现象。因此，为了保证使用时的安全，对各种玻璃制品都规定其残 余的内应力不能超过某一规定值。对于光学玻璃，较大的应力的存在将严 重影响光透过和成像质量。因此，测量玻璃的内应力是控制质量的一种手 段，特别是质量要求较高的、贵重的或精密的产品尤为重要。
布儒斯特（Brewster）等研究得出，玻璃的双折射程度与玻 璃内应力强度成正比，即：
R=Bσd* 10-5
式中 R—光程差 B—布儒斯特常数（应力光学常数），布，1布=10-12Pa-1 σ—单向应力 ，Pa d—光在玻璃中的行程长度，cm
2、光程差的测量原理
本实验采用补偿器测定法测量。
1
2
3
6
炉温用校正好的镍铬-镍铝热电偶及电位差组合测定，热电偶的热端刚好置于 试样的顶上，尽量靠近试样，但不要接触试样，用调压器控制升温速度。
玻璃应力的测量方法
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
与偏振方向成45o，如样品是瓶子等圆柱形制品，则将瓶子水平放置、使
瓶子轴线与水平线重合即可。
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，
故此方法的测量精度要好于senarmont24babinet补偿器法babinet补偿器是一种光程差可调的双折射元件相当于在应力仪中加入一个应力值可调的人工应力片其方向与被测玻璃样品中的应力方向相反当两者数值相等时应力相互抵消在正交偏光下观babinet补偿器般由两块石英楔构成二者尺寸相同光轴互相垂直
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
一波片的光轴均与偏振方向成45o，两块波片均能从光路中移走；玻璃样
品中的主应力方向与偏振方向重合。其余部分与Senarmont法类似。
测试时，先将两块四分之－波片撤离光路；然后放入被测样品，此时
可从检偏器中看见样品上黑色的应力等倾线，即在此线上，应力方向均相
同并与偏振方向一致；再调整样品的放置方向，使等倾线通过被测点；将
二块四分之－波片推入光路，等倾线即消失；此时可旋转检偏器，直至被
测点光线最弱；后面步骤同Senarmont法。
玻璃的设计与性能分析退火温度测定
3.综合设计性实验是对某种材料的设计、制备、测
试进行综合性的研究，使理论与实际联系更加紧密。
4. 综合设计型实验有一定难度，需要较宽的理论 知识，还需要多种的实验技能。
综合设计实验
三、玻璃材料的综合设计实验内容与流程 以“微晶玻璃的制备”为题目。 内容要求: (1)制出质量较好的玻璃试样; (2)完成该玻璃试样的一系列测试; (3)写出实验(总结)报告。
1
目的和意义
许多玻璃材料的成分是由多种氧化物组成。
制备性能
原料、熔化……
使用性能
光学、稳定、装饰……
对于玻璃制品需要综合考虑制备与使用两个方面 的性能，偏重一方，结果会怎样呢？ 制品将制备？使用？ 成分设计在生产、研究中具有重要意义。
1
目的和意义
多数玻璃材料的制备用的是高温熔融法。
制备性能
综合设计实验
具体实验流程为： 资料查阅（材料的用途与特点） 实验方案确定 成分设计 配料、熔制、成形（水淬） 性能测试 → 软化温度的测定 → 析晶温度测定 → 化学稳定性 → 内应力及退火温度 → 热膨胀系数、强度…… 实验报告（数据分析与比较）
知识点回顾
［BO3］、［BO4］，［AlO4］、［AlO6］
知识点回顾
粘度参考点
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即应力能在几小时内消除的 温度，也称退火下限温度
应变点，粘度约为1013.6 Pa · s 转变点（Tg），粘度约为1012.4 Pa · s 即应力能在几分钟内消除的 退火点，粘度约为1012 Pa · s 温度，也称退火上限温度 变形点，粘度约为1010～1011 Pa · s （玻璃丝）软化点， 无荷重玻璃丝
玻璃退火点实验报告
一、实验目的1. 了解玻璃退火点的概念及其重要性；2. 掌握玻璃退火点的测定方法；3. 分析玻璃退火点与玻璃成分之间的关系。
二、实验原理玻璃退火点是指在玻璃制品成型过程中，由于受到剧烈的温度变化，使内外层产生温度梯度，导致制品中产生不规则的热应力。
这种热应力会降低制品的机械强度和热稳定性，影响制品的光学均一性。
退火是一种热处理过程，可使玻璃中存在的热应力尽可能消除或减小至允许值。
本实验采用ASTM C-336标准方法测定玻璃退火点，即通过拉伸玻璃纤维，在一定重量的作用下，以一定的速度降温，当玻璃纤维伸长速度达到0.14mm/min时的温度即为玻璃的退火点温度。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：玻璃纤维（直径0.65mm，长度235mm）2. 实验仪器：- 退火点应变点仪（ANS-800/ANS-1000）- 炉子- 砝码- 准直LVDT- 计时器四、实验步骤1. 将玻璃纤维放置到预先加热的炉子中，底部加上砝码；2. 准直LVDT，开始测试；3. 以4℃/min的速度降温，观察玻璃纤维的伸长速度；4. 当玻璃纤维的伸长速度达到0.14mm/min时，记录此时的温度，即为玻璃的退火点温度；5. 重复实验，取平均值。
五、实验结果与分析1. 实验结果经过多次实验，得到玻璃纤维的退火点温度为（例如）620℃。
2. 结果分析根据实验结果，可知本实验所测得的玻璃退火点温度与玻璃成分有关。
玻璃成分中，SiO2、Al2O3、CaO等含量越高，玻璃的退火点温度越高；而Na2O、K2O等含量越高，玻璃的退火点温度越低。
六、实验结论1. 本实验成功测定了玻璃纤维的退火点温度，验证了玻璃退火点与玻璃成分之间的关系；2. 通过掌握玻璃退火点的测定方法，为玻璃制品的生产和质量控制提供了理论依据。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意炉子的温度控制，确保玻璃纤维处于均匀加热状态；2. 实验过程中，观察玻璃纤维的伸长速度，确保实验数据的准确性；3. 实验结束后，及时清理实验仪器，确保下次实验的顺利进行。
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
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目的：
① 进一步了解玻璃内应力产生的原因 ② 掌握测定玻璃内应力的原理和方法
1、玻璃中的内应力与光程差
包括玻璃与塑料在内的许多透明材料通常是一种均质体， 具有各向同性的性质，当单色光通过其中时，光速与其传播 方向与光波的偏振面无关，不会发生双折射现象。但由于内 应力的作用，各项同性的玻璃在光学上就变成了各项异性， 单色光通过玻璃时就会变成两束光。
1、试样制备 （1）块状试样的制备 用玻璃刀或切片机将待测玻璃切成尺寸为10mm*10mm的方块玻璃，选取无 砂子、条纹、气泡、裂纹等缺陷的小块为试块。试块需经淬火处理，即将 选取的试块置于马弗炉中，在稍高于玻璃退火温度下保温0.5~1h，取出在 空气中自然冷却到室温。 （2）棒状试样的制备 若试样为棒状时，可选取Φ6mm的玻璃棒为试样。用薄砂轮片将玻璃棒切成 约30mm长的棒状试体，然后按上述方法进行淬火处理。
2、仪器的调整 在前述的双折射仪中，用管式退火炉替代载物台，并进行调整，使炉管的 中轴与光学系统的轴一致。
块状试样的测试方法
在试样支架上装上玻璃试体（即被测试样），推入炉管中央，边调整支架的位 置，边观察试样，直至试样的四周边缘出现四个月牙形的亮域为止，此时检偏镜 旋转角度为Φ0.按照上述测定内应力的方法测出相应于内应力最大时的光程差， 即旋转检偏镜使试体左右两侧边缘出现月牙形小暗域（上、下无月牙形），定出 应力值最大时的初始角度Φmax。 炉温用校正好的镍铬-镍铝热电偶及电位差组合测定，热电偶的热端刚好置于 试样的顶上，尽量靠近试样，但不要接触试样，用调压器控制升温速度。 检查管式炉电路，接通电源，从室温至退火温度以下150℃左右（对工业玻璃 来说，约在350℃一下）升温速度不限制，当达300℃以后，开始用调压器控制升 温速度为3℃/min，注意观察视域内试样干涉色的变化。当试样进入最低温度时 ，光程差（即干涉色）开始显著平稳地减小，试样两侧的月牙形小暗域往边部移 动。此时，每3min慢慢旋转偏镜，使月牙形亮域出现于试体边部两侧，以保持原 始Φmax时月牙亮域的大小。并记下此时的角度Φi和温度Ti；如此下去，直到试 体内的光程差为“0”，此时正好检偏镜转回到Φ0的位置上，视域全为灰暗，即 应力完全消除。 待炉子凉后，换上一个试样，重复实验一次。
玻璃中内应力的消除与玻璃的粘度有关，粘度越小，应力松弛 越快，应力消除也越快，退火处理的安全温度，常称为最高退火温度或 退火点，它是指在此温度下维持3min能使玻璃内的应力消除95%，相当于 玻璃粘度为1012Pa*s时的温度。最低退火温度是指在此温度下维持3min 仅能使应力消除5%，即相当于玻璃粘度为1015Pa*s时的温度。玻璃退火 温度与化学组成有关，普通工业玻璃的最高退火温度为400~600℃，一般 采用的最低退火温度比这个温度低50~150℃。 理论和实践都证明，在玻璃的退火温度范 围内，玻璃试样退火时的剩余应力δi与初始应 力δ0的比值δi /δ0，与温度呈线性关系，因此 根据上述定义就可以求出玻璃的最高退火温度 和最低退火温度，如图。
1、数据记录
测定记录 实验持 续时间 炉内温度 检偏镜刻度盘的 读数 /℃ Φ0/ （°） 结果计算 加热试样 试样加热 试样加热 时每次检 前所存在 后各测点 偏镜的转 的光程差 的光程差 角 Φi/（°） δ0/nm*c m-1 δi
δi/δ0
时 分
Φmax
2、图解法 在直角坐标纸上以温度为横坐标，δi/δ0 为纵坐标作图。在“δi/δ0-T”的直线上 取δi/δ0在0.95和0.05的点所对应的温度值 即分别为该玻璃的最低退火温度和最高 退火温度。
棒状试样的测试方法
若采用Φ6mm*30mm棒状试体，其退火温度的 测定步骤同上述步骤一样，只是观察的现象有 所不同。当角度Φ0时，试样周围视场呈“深 灰色”，试样中央呈现一条最亮线。将检偏镜 旋转，当看到试样中的亮线变成原来视域所呈 现的“深灰色”为止，测出检偏镜度盘上的角 度为Φmax。控制3℃*min-1的升温速度，当接 近最低退火温度时，开始观察试样干涉色的变 化。旋转检偏镜以维持中央的原始“深灰色” ，每3min观察记录一次，直到视场与试样呈现 相同颜色为止。此时，检偏镜刻度盘的位置正 好回到Φ0时的位置为止，应力全部消除。
主讲：高晨晓
目的意义 基本原理
实验器材
测定步骤 测试记录与数据处理
意义：由于生产工艺的特殊性，在制作完成后的玻璃制品中还或
多或少地存在内应力。在玻璃成形过程中，由于外部机械力的作用或冷却 时热不均匀所产生的应力称为热应力或宏观应力。在玻璃内部由于成分不 均匀而形成的微不均匀区所造成的应力称为结构应力或微观应力。在玻璃 内相当于晶胞大小的体积范围内所存在的应力称为超微观应力。由于玻璃 的结构特性，其中的微观与超微观应力极小，对玻璃的机械强度影响不大。 影响最大的是玻璃中的热应力，因为这种应力通常是极不均匀的，严重时 会降低玻璃制品的机械强度和热稳定性，影响制品的使用安全，甚至会发 生自裂现象。因此，为了保证使用时的安全，对各种玻璃制品都规定其残 余的内应力不能超过某一规定值。对于光学玻璃，较大的应力的存在将严 重影响光透过和成像质量。因此，测量玻璃的内应力是控制质量的一种手 段，特别是质量要求较高的、贵重的或精密的产品尤为重要。
光程差。测出这种光程差的大小，就可计算玻璃的
内应力。 布儒斯特（Brewster）等研究得出，玻璃的双折射程度与玻 璃内应力强度成正比，即： R=Bσd* 10-5 式中 R—光程差 B—布儒斯特常数（应力光学常数），布，1布=10-12Pa-1 σ—单向应力 ，Pa d—光在玻璃中的行程长度，cm
试样 编号
1 2 3
试样尺寸（cm）
检偏镜刻度盘读数 （°）
单位光程 应力值 差 （Pa） （nm*cm-1）
厚度
h
宽度
d
无试样
Φ0
有试样 δ=3（Φ-Φ0） σ=δ/B* d 10-7
Φ
测试结果
目的意义 基本原理
实验器材
测定步骤 测试数据及数据处理
意义：为了消除热不均匀所产生的热应力，在生产中绝大多数
1、双折射仪一台。 仪器由镇流器箱、光源及起偏镜、载物台、检偏 振镜和目镜等组成。
2、玻璃试体若干（10~20）mm*（100~120）mm 长方条玻璃。
1、测定前将仪器检查一遍，接通电源，调节检偏振片与起偏 振片成正交消光位置，使视野为黑暗，此时检偏镜指针应当 在刻度盘的“O”位，若有偏离应记下偏离角度Φ0,1/4波片长 也放在“O”位。 2、将具有内应力的玻璃试样放入载物台，其定位应使偏振光 束垂直通过试体的端面（片状试体）。 3、观察检偏器的现场，可以看到片状试体端面有两条平行黑 线，说明此位置不存在应力，而在黑线两侧有灰色背景，这 就是双折射引起的干涉色，沿两条线的外侧是压应力，内侧 是张应力。慢慢向反方向旋转检偏镜，在两条暗线之间就会 形成一个小小的间隙，然后接触，使两条黑线集合成一条棕 褐色的线，即由应力产生的双折射已被检偏镜补偿。记下旋 转角度Φ。
2、光程差的测量原理
本实验采用补偿器测定法测量。
1
2
6
3
4
5
1—光源；2—起偏镜；3—有应力的玻璃试样；4—1/4波长片；5—检偏镜；6—眼睛
由光源1发出的光经起偏镜2后，变成平面偏振光（假设其振动方向为垂直 方向），当旋转检偏镜5与之正交时，偏振光不能通过，用眼睛6观察时视 场呈黑色。若在光路中放入有应力的玻璃试样3时，该偏振光通过玻璃后 被分解为具有程差的水平偏振光和垂直偏振光。当两束偏振光通过1/4玻 片4后，被合成为平面偏振光，但此时的平面偏振光的偏振面对起偏镜产 生的平面偏振光的振动方向有一个θ角的旋转。因此，在现场中就可看到 两条黑色条纹隔开的明亮区。旋转检偏镜，重新使玻璃中心变黑，根据检 偏镜的角度差θ，就可计算出玻璃的光程差。 由理论推导可知，玻璃试样的光程差与偏转角成正比，即： R=λθ/Π 式中 R—玻璃的光程差，nm λ—照射光源的波长，nm Π—弧度，180° 当以白光灯为光源时， λ=540nm，则：R=3θ 在精密测定时，以钠光灯为光源， λ=589.3nm，则：R=3.27 θ 通常，用单位长度的光程差来表示玻璃的内应力：δ=R/d 式中 δ—单位长度的光程差，nm/cm d—光在玻璃中的行程长度，cm 即可得σ=δ/B 对于普通工业玻璃，B=2.55*10-12Pa-1.
玻璃最高退火温度和最低退火温度的测定 装置与测定玻璃内应力的装置相同。所用设备及需要 增加的附件如下。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
双折射仪，1台。 管式电炉，1台。 电位差计，1台。 时钟和秒表，1个。 自耦变压调压器，1台。 热电偶1支（镍镉-镍铝热电偶）。 待测试样：10mm*10mm的方块状玻璃；或者， Φ6mm*30mm的棒状玻璃。
O光
入射光
出射光 入射光 E光
无应力的玻璃
有应力的玻璃
O光
入射光
O光在玻璃内的光速及其传播方向、光波的偏振面都 不变，所以沿原来方向传播，到达低二个表面时所 需的时间较少，所经过的路程较短；E光在玻璃内的
有应力的玻璃
光速及其传播方向、光波的偏振面都发生变化，因
此偏离原来的入射方向，到达第二个面的时间较多， 所经过的路程较长。O光和E光的这种路程之差称为
1、什么叫应力？什么叫主应力？什么叫内 应力？ 2、退火的目的和实质是什么？
3、什么是最高退火温度和最低退火温度？
4、本实验的原理是什么？为提高测试的 准确性，实验过程中应注意什么事项？
双折射仪
管式电路
超 电位差计
玻璃制品都需作退火处理（少数薄壁的小件制品，有时省去退火工具）， 以期减少或消除玻璃中的内应力，提高制品的机械强度和热稳定性，减 少生产过程中的破损，提高产品质量。测定玻璃的退火温度上、下限， 可以合理地确定退火工艺制度，对生产控制有很大作用。
目的：
① 进一步了解玻璃退火的实质 ② 掌握测定玻璃退火温度的原理和方法