玻璃應(yīng)力測(cè)試方法

                                                    前言

      本標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容參考了美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTMC1279:1994《退火玻璃、半鋼化玻璃、鋼化玻璃的表面應(yīng)力和邊緣應(yīng)力無損光彈測(cè)量試驗(yàn)方法》,ASTMC1048:1992《熱處理平板玻璃一HS類、FT類涂層和非涂層玻璃》和日本工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)71S R3222:1990《半鋼化玻璃》起草。

本標(biāo)準(zhǔn)中表面應(yīng)力的測(cè)量程序參照GB ((幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》編寫。

本標(biāo)準(zhǔn)由國家建筑材料工業(yè)局提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由中國建筑材料科學(xué)研究院玻璃科學(xué)與特種玻璃纖維研究所歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國建筑材料科學(xué)研究院玻璃科學(xué)

深圳市田野儀器有限公司

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：肖鵬軍、張大順、韓 松、王 樂、李福江。

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了玻璃表面應(yīng)力和邊緣應(yīng)力測(cè)試的方法。表面應(yīng)力測(cè)試方法適用于浮法玻璃制造的鋼化玻璃、半鋼化玻璃，化學(xué)鋼化玻璃可參照使用本方法；邊緣應(yīng)力測(cè)試方法適用于鋼化玻璃、半鋼化玻璃、退火玻璃。

本測(cè)試方法為無損測(cè)量的測(cè)試方法。

2 引用標(biāo)準(zhǔn)

下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效，所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)新版本的可能性。

GB 幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃（neq ISO 7463:1990)

JC/T 汽車安全玻璃術(shù)語

3 定義

本標(biāo)準(zhǔn)采用 JC/T 632中的相關(guān)術(shù)語及下列定義。

3.1分析鏡 analysis

一種光學(xué)裝置，由光軸相互垂直的兩個(gè)偏振片構(gòu)成。放置于被測(cè)試樣和觀測(cè)者之間。

4 測(cè)試方法

4.1 表面應(yīng)力測(cè)試

4.1.1 測(cè)試原理

表面應(yīng)力儀的測(cè)試原理是利用浮法玻璃表面錫擴(kuò)散層的光波導(dǎo)效應(yīng)來進(jìn)行測(cè)量。從光源（白熾燈）發(fā)出的發(fā)散光經(jīng)過狹縫，由高折射率柱面棱鏡匯聚后變成平行光，通過調(diào)節(jié)光源位置，使一束平行光以臨界角人射至玻璃與棱鏡的交界面，由于玻璃表面存在應(yīng)力，光線分解成為兩個(gè)振動(dòng)面相互垂直的矢量光，這兩束光在浮法玻璃的錫擴(kuò)散層中傳播速度是不同的，因此以不同的全反射角折射到棱鏡。從棱鏡射出的光經(jīng)反光鏡反射進(jìn)入干涉濾光片，由望遠(yuǎn)物鏡系統(tǒng)聚焦，再經(jīng)過分析鏡后在分劃板呈像而形成一個(gè)明暗臺(tái)階圖像。通過測(cè)微目鏡可以精確測(cè)量臺(tái)階的高度。

4.1.2 測(cè)試用試劑

采用折射率為1.540 0的折射率油。

4.1.3 測(cè)試裝置

表面應(yīng)力儀主要由光源、高折射率棱鏡、望遠(yuǎn)物鏡系統(tǒng)、測(cè)微目鏡構(gòu)成，儀器的構(gòu)造如圖1所示：

4.1.4 試樣的制備和保存

以制品為試樣。如果試樣錫擴(kuò)散層的表面有涂層，如幕墻玻璃的陶瓷涂層，應(yīng)先用氫氟酸或砂布除去涂層。為了避免熱應(yīng)力的產(chǎn)生，試樣的內(nèi)部至外部應(yīng)與周圍的環(huán)境溫度保持一致。

4.1.5 表面應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)的確定

表面應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)確定。

4.1.6 測(cè)試程序

a）將被測(cè)試樣的錫擴(kuò)散層朝上水平放置；

b）在被測(cè)點(diǎn)滴上1-2滴折射率油；

c) 將儀器棱鏡部位放置在被測(cè)點(diǎn)處；

d）調(diào)整光源的位置、狹縫位置以及反光鏡角度，使視場(chǎng)內(nèi)出現(xiàn)明暗臺(tái)階圖像；

e）用測(cè)微目鏡讀出臺(tái)階的高度d，精確到0. 01 mm;

f）壓應(yīng)力和拉應(yīng)力由圖2確定。

4.1.7 測(cè)試結(jié)果計(jì)算

表面應(yīng)力的計(jì)算公式如式（1）：

σ＝Kd…………………………………………（1）

式中：σ——表面應(yīng)力，MPa;

K——儀器常數(shù)，K=352 MPa/mm;

D——臺(tái)階高度，mm,

4.1.8 測(cè)試報(bào)告

報(bào)告應(yīng)包括如下內(nèi)容：

a) 試樣名稱、種類、厚度和編號(hào)；

b）測(cè)量點(diǎn)的位置；

c）每個(gè)測(cè)量位置的臺(tái)階高度值和計(jì)算的應(yīng)力值；

d）測(cè)試單位、測(cè)試日期及測(cè)試人員簽字。

4.2 邊緣應(yīng)力測(cè)試

4.2.1 測(cè)試原理

將試樣置人平面偏振光場(chǎng)中，旋轉(zhuǎn)起偏振片及檢偏振片，使兩偏振軸保持正交并與試樣主應(yīng)力方向成45°角，試樣的主應(yīng)力方向與試樣邊部平行或垂直。將一塊 1/4波片置人靠近檢偏振片左端光路中，并使其快、慢軸與偏振軸平行。通過轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏鏡進(jìn)行補(bǔ)償，得到補(bǔ)償角度。

4.2.2 測(cè)試裝置

邊緣應(yīng)力儀主要由光源、起偏振片、檢偏振片、1/4波片等四部分構(gòu)成。儀器的構(gòu)造如圖3所示。

4.2.3 試樣

以制品為試樣，如果試樣邊部有涂層，如幕墻玻璃的陶瓷涂層、汽車用安全玻璃的釉面，先用氫氟酸或砂布去除涂層。為了避免熱應(yīng)力的產(chǎn)生，試樣的內(nèi)部至外部應(yīng)與周圍的環(huán)境溫度保持一致。

4.2.4 邊緣應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)的確定

邊緣應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)取每條邊的中部。

4.2.5 測(cè)試程序

a）接通儀器光源，使起偏振片和檢偏振片相互垂直并處于初始位置，此時(shí)視場(chǎng)為均勻黑暗。

b)在起偏振片和1/4波片之間放人被測(cè)試樣。使試樣主應(yīng)力方向與偏振軸方向成45°角。

c）此時(shí)在視場(chǎng)中可以看到試樣邊緣由于應(yīng)力而產(chǎn)生的光干涉圖，見圖4a。距邊緣一定距離處有一條與邊緣相平行的粗黑條紋，這是應(yīng)力為零的區(qū)域。黑條紋的下方區(qū)域?yàn)閴簯?yīng)力區(qū)，黑條紋的上方區(qū)域?yàn)槔瓚?yīng)力區(qū)。拉應(yīng)力或壓應(yīng)力方向也可由檢偏振片補(bǔ)償時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向來確定。檢偏振片往“＋”號(hào)方向旋轉(zhuǎn)表示所測(cè)應(yīng)力為拉應(yīng)力，反之，往“一”方向旋轉(zhuǎn)表示所測(cè)應(yīng)力為壓應(yīng)力。

d）將檢偏振片往“一”方向旋轉(zhuǎn)，使黑色零級(jí)條紋的中心線移動(dòng)到試樣的邊緣 ，見圖 4b。此時(shí)得到轉(zhuǎn)角θ1。如果試樣的邊部經(jīng)過磨邊或倒角處理，直接得到θ1是不可能的；因此可以采取距離試樣邊部等間距處測(cè)量，得到轉(zhuǎn)角，通過延長線的方法得到θ1。例如，磨邊厚度距邊部 0. 4 mm，則可以在距邊部0.5 mm, l. 0 mm, l. 5 mm, 2. 0 mm, 2. 5 mm處測(cè)量，得到相應(yīng)的角度，通過光滑曲線將各點(diǎn)連接并延長與θ軸相交于θ1，見圖5。

e）將檢偏振片往“十”方向旋轉(zhuǎn)，使黑色零級(jí)條紋遠(yuǎn)離邊部，直至黑色零級(jí)條紋的上方狹長區(qū)域變?yōu)榘禐橹?，見圖4c。此時(shí)得到轉(zhuǎn)角θ2

f) 當(dāng)試樣邊部出現(xiàn)多級(jí)條紋時(shí)，零級(jí)條紋為黑色，以后條紋顏色變化由紅到紫，再變?yōu)楹?，其顏色?huì)重復(fù)出現(xiàn)，依次出現(xiàn)的紫色條紋級(jí)數(shù)依次為 1級(jí)，2級(jí)，3級(jí)……。移動(dòng)靠近測(cè)量點(diǎn)的低級(jí)紫色條紋到所需的測(cè)量點(diǎn)，得到轉(zhuǎn)角θ3。如果彩色條紋有二條，紫色條紋的整級(jí)數(shù)應(yīng)為2，見圖4d。此時(shí)角度0的計(jì)算公式如式（2）。

θ＝n×180°+θ0……………………（2）

式中：n——條紋整級(jí)數(shù)；

θ0——取θ1或θ2或θ3, θ1為邊部大壓應(yīng)力對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角；θ2為邊部大拉應(yīng)力對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角；θ3為邊部應(yīng)力對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角。

注：如條紋級(jí)數(shù)超過二級(jí)以上時(shí)，可增加干色濾光片以便觀察。

4.2.6 測(cè)試結(jié)果計(jì)算

邊緣應(yīng)力的計(jì)算公式如式（3）：

σ＝Kθ/t……………………………………（3）

式中

σ——試樣的大邊緣應(yīng)力，MPa ;

K——儀器常數(shù)，K=1. 11 MPa/m;

θ——邊部大應(yīng)力對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角，（°）；

t——試樣測(cè)量點(diǎn)處的厚度，mm,

注：夾層玻璃測(cè)量點(diǎn)處的厚度應(yīng)為試樣總厚度減去膠片厚度。

4.2.7 測(cè)試報(bào)告

a）試樣名稱、種類、厚度和編號(hào)；

b) 測(cè)量點(diǎn)的位置；

c）每個(gè)測(cè)量位置的轉(zhuǎn)角和被測(cè)點(diǎn)的厚度；

d）計(jì)算的應(yīng)力值；

e) 測(cè)試單位、測(cè)試日期及測(cè)試人員簽字。

相關(guān)產(chǎn)品：FSM-6000LE玻璃應(yīng)力測(cè)試方法即執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)