浮法玻璃应力测量课件

1、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5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6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便于客户切割和提供说明书7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

2、永久厚度应力8怎样测量应力?我们用偏振光xyz9什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10光 源偏 振 轴偏 振 片产生平面偏振光11起偏镜检偏镜光源(白光)观察者:光能透过 偏振光观察者:光无法透过 平面偏振器的视场亮平面偏振器的视场暗起偏镜检偏镜光源(白光)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13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如图所示当光线进入玻璃样品后

3、产生了相位差起偏镜产生相位差或延迟 (d)光源样板厚度 (t)主应力方向s1s2应力与光程差的关系: 光 弹 性 作 用检偏镜光束在两个互相呈90o方向上以不同的速度传播15实际上：光程差(nm)主要应力差 (MPa)厚度(mm)应力光学系数(光弹性系数) (布鲁斯特Brewsters系数) 光程差 应力 = - 样品厚度 x 2.7516我们看到什么呢?等值干涉条纹(Isoclinic fringes)告诉我们主应力的方向 条纹呈黑色 (使用暗场偏振器)等色线(Isochromatics)告诉我们应力的大小在自然光下呈现出五彩缤纷的色彩在单色光下则呈黑色17我们希望得到什么呢?对于测量玻璃的

4、应力,我们关心的是应力的大小所以只有等色线对我们才是重要的18三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19玻璃带宽度方向(1)玻璃带厚度方向(2)平 面 应 力 和 厚 度 应 力平面应力(用偏振仪在方向(1)上观察所看到的应力)厚度应力分布(用偏振仪在方向(2)上观察所看到的应力)20区域应力的测量Snarmont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 Snarmont 补偿原理起偏镜检偏镜/4 板光

5、源(单色光)观察者样品Snarmont 补偿技术装置的构造用单色光源，或者在白光源前放一个虑色镜s1s2快轴慢轴(旋转)22用于浮法玻璃平面应力在线测量的人工观察器正视图侧视图绿色滤光镜(波长540nm) 波片着色片通过这个孔观察样品分析器盘中心轴分析器刻度作成空心的部分,能让分析器自由转动23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

6、上方和正下方旋转检偏光片(即分析器)，可转向零点两侧的任何一侧，直到观察孔看见黑色(消光)条纹当黑条纹达到了观察孔的中心时，在分析器的刻度上读出光程差24应力观察板可得到一般的应力级别可以作为切割前的应力连续直接观测可以在退火窑的任何便于观察的地方使用25 应力观察板起偏镜检偏镜光源(白光)观察者样品应力观察板的构成 使用白色光源s1s2快轴慢轴波板(固定的)26我们通过应力观察板看到的典型颜色27自动应力在线测量优点全自动可以频繁测量 ，以便尽早发现问题 可以测量在线应力可以测量玻璃温度可以预测永久在线应力计算玻璃板应力28光 源起偏镜待测的玻璃镜头 波片马达光敏二极管光敏二极管输出每转2个

7、亮-暗周期轴编码器输出1000个 / 转1个 / 转以5000转/分钟旋转的检偏镜自 动 在 线 应 力 检 测 仪 的 结 构 示 意 图293031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32光源起偏镜待测玻璃样品起偏镜的偏振轴Babinet补偿器(石英楔子)样品主应力方向与起偏镜的偏振轴成45O角检偏镜检偏镜的偏振轴用Babinet补偿器(石英楔子)测量玻璃厚度应力的光学结构示意图33用Babinet补偿器(石英楔子)使用的单色光的波长一个波长的读数差测量值样品宽度

8、应力-光学常数无样品放入样品调节补偿器后的样品34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?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35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36在线平面应力的测量一般在马上要到切割控制室的上游测量如果玻璃带是平的，可以在退火窑的任何可观察的地方测量.清洗机的作用是减少暂时应力的水平用Snarmont补偿

9、器或应力观察板测量37暂时平面应力的在线测量我们可以通过温度曲线来推算暂时平面应力一种横向移动或扫描式的高温计通常用来测量温度根据已知的温度曲线、弹性模量和线性热膨胀系数，我们就可以计算暂时应力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39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.暂时平面应力的在线测量40永久平面应力的在线测量测量在线平面应力

10、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41预测切割后玻璃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42某厂 4 mm玻璃光程差 (nm)位置 (cm)温度 (OC)43在线厚度应力在线厚度应力由永久厚度应力加暂时厚度应力合成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44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

11、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45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46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)47应力在切割后玻璃中的重新分布拉张光程差TC光程差TC在线歪的48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Snarmont补偿器的校正理想的是每次测量前都进行校正49结