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玻璃瓶常用的应力测量方法

作者:hi时间:2015-05-09 09:54:35 次浏览

信息摘要:

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,偏光片的光轴互相垂直,玻璃样品置于两偏光片之

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



0


565



150


415


淡黄


250


315



300


265


桔黄


450


115



500


65



565


0



600


 


兰绿


650


 


绿黄


750


 



850


 



950


 



1050


 



1130


 


绿


1300


 


绿黄


1400


 


粉红


1500


 



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 –23.8 nm之间,直径至少30mm,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色相同,根据标准片的片数及各片光程数据,就能计算出玻璃中的应力值。


2.2 Senarmont定量应力测定法


此种方法采用的光学元件及其方向匹配关系请参照图2。
起偏器及检偏器的偏振方向均须与水平线成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水平线一致,即主应力方向须与偏振方向成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,每度相当于3.14
nm 光程差。


根据旋转方向可判断出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。


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+/- 2
nm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。


由于Tardy法要求应力方向与偏振方向一致,故可利用等倾线性质实现方向的相对调整,不必准确确定应力的实际方向。


二块四分之一波片的光轴相互垂直,对光程的作用互为补偿,所以波片的精度要求可低-些,只需控制二块波片之间的相对误差。故此方法的测量精度要好于Senarmont法。


2.4 Babinet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,在正交偏光下观察到消光黑条纹。


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。一块楔是固定的,另-块可滑动,滑动的位置由测微螺杆转换成读数,光程差值与楔滑动的距离成线性关糸。


此种方法操作较为简单,首先确定被测点的主应力方向,旋转补偿器测微螺杆,直至被测点为黑条纹所覆盖,记下测微螺杆读数并乘以补偿器常数即得到玻璃的应力值。应力的方向亦根据测微螺杆旋转方向加以确定。


此法操作简单,精度高。不足之处是补偿器价格昂贵。


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