玻璃应力的测量方1

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1、玻璃应力的测量方法2004-6-17   来源：中国玻璃网   作者：佚名   点击数：1547次更多玻璃应力测量方法新闻控制应力是玻璃生产工艺中极其重要的－环，应用适当热处理来控制应力的方法已为玻璃技术人员所熟知。然而，如何准确测定玻璃应力仍是困挠广大玻璃厂的难题之一，传统的经验性估计已越来越不适应当今社会对玻璃制品质量的要求。本文全面地介绍了常用的应力测定方法，希望对大家有所帮助和启发。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

2、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。折射率与应力值的关糸由下式确定：nx-ny=CB(σx–σy)式中：nx、ny分别为x及y方向的折射率。σx、σy分别为x及y方向的应力。CB为应力光学常数，它是物性常数，仅与玻璃品种有关。1.3光程差当偏光透过厚度为t的有应力玻璃时，光矢会分裂为两个分别在x及y应力方向振动的分量。如vx、vy分别为两光矢分量的速度，则透过玻璃所需的时间分别为t/vx和t/vy，

3、两分量之间不再同步，而是存在光程差δ：δ=C(t/vx-t/vy)=t(nx-ny)式中C为真空中光速。结合上述二式，即得如下公式：  (σx–σy)=δ/(tCB)即应力与光程差存在一定关系，一般借助光干涉原理测出光程差，从而计算出应力值。需要强调的是，得出的不是应力的绝对值，而是二主应力之差，有时虽然测出的应力为零，但实际上二主应力均存在，只不过二者相等而已。典型例子是平板玻璃，从平面上看，存在各向相等的表面压应力及板芯张应力，表面压应力在数值上等于2倍板芯张应力，但采用平面透射光并不能测出应力，原因就是σx=σy。必须取样，使光透过玻璃端面才能测

4、定。因此，对不同制品，根据工艺情况，设计适当的应力测试方法是极为重要的。 1.4  干涉色两光矢分量透过检偏器后，在同－平面内振动，且存在一定光程差，满足相干条件，会发生干涉。干涉作用产生的光强I由下式决定：I=a2Sin22(β–α)Sin2(pδ/λ)式中各符号的意义见图1。由此式可得出如下结论：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、3

5、λ……Nλ处，I=0。也就是光程差为波长的整数倍时，出现黑色条纹。c)     当β–α=45o时，下列波长的光能较好地透过：Sin2(pδ/λ)=1,即λ=2δ、2δ/3、2δ/5、2δ/7、……。而以下波长的光被阻：Sin2(pδ/λ)=0,即λ=δ、δ/2、δ/3、δ/4、……。白光是波长从400—700nm范围内多种颜色光波的混合物，有效波长－般按565nm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

6、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，偏光片的光轴互相垂直，玻璃样品置于两偏光片之间，主应力方向与偏振轴成450。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，相当于人为将总光程差增加或减少565nm，使视域中出现彩色干涉

7、色，提高肉眼对干涉色的分辩能力。表1：干涉色与光程差对照表干涉色o:p>无灵敏色片时的光程差nm灵敏色片时的光程差nm黑0565灰150415淡黄250315黄300265桔黄450115红50065紫5650兰600 兰绿650 绿黄750 黄850 桔950 红1050 紫1130 绿1300 绿黄1400 粉红1500 紫1695 另一种较为精确的颜色对比法是采用一套至少包括6片的标准光程片组，将被测玻璃样品在偏光下与标准片对比干涉色，从而判断应力大小。标准光程片是一种均匀的双折射片，每片的光程差人为控制在21.8–23.8nm之间，直径至少30

8、mm，同－组内各片的光程差基本一致。通过增减标准光程片数目，使玻璃样品的干涉色与标准片组的干涉