浮法玻璃應(yīng)力測量課件

1、浮法玻璃生產(chǎn)中的應(yīng)力測量浮法玻璃專欄1為什么要測量應(yīng)力?測量應(yīng)力是為了控制應(yīng)力.測量方法必須具有可重復(fù)性和可再生性.2我們需要控制:切割后玻璃板上的橫向應(yīng)力為了便于客戶切割或說明使用3我們需要控制:玻璃板上的橫向應(yīng)力橫向的在線應(yīng)力以達到最小的退火窯損失和良好的在線切割4我們需要控制:玻璃板上的橫向應(yīng)力在線橫向應(yīng)力在線邊部應(yīng)力保證好的在線切割質(zhì)量5我們需要控制:玻璃板橫向應(yīng)力在線橫向應(yīng)力在線邊部應(yīng)力在線厚度應(yīng)力保證最小的退火窯損失6我們需要控制:玻璃板橫向應(yīng)力在線橫向應(yīng)力在線邊部應(yīng)力在線厚度應(yīng)力永久厚度應(yīng)力便于客戶切割和提供說明書7我們需要控制:玻璃板橫向應(yīng)力在線橫向應(yīng)力在線邊部應(yīng)力在線厚度應(yīng)力

2、永久厚度應(yīng)力8怎樣測量應(yīng)力?我們用偏振光xyz9什么是偏振光光是一種電磁波我們把電電磁波在其中傳播的面叫做偏振面在白光(自然光)中有許多不同的偏振面偏振光只選用其中一個偏振面10光 源偏 振 軸偏 振 片產(chǎn)生平面偏振光11起偏鏡檢偏鏡光源(白光)觀察者:光能透過 偏振光觀察者:光無法透過 平面偏振器的視場亮平面偏振器的視場暗起偏鏡檢偏鏡光源(白光)12雙折射一些晶體在不同方向有不同的折射率在這些物質(zhì)內(nèi),光在不同的偏振軸上的傳播速度是不同的我們稱它們具有雙折射性質(zhì)13光測彈性學(xué)玻璃是一種光彈性物質(zhì)光彈性物質(zhì)在受到應(yīng)力的作用后會產(chǎn)生雙折射雙折射大小與受到的應(yīng)力成比例14如圖所示當(dāng)光線進入玻璃樣品后

3、產(chǎn)生了相位差起偏鏡產(chǎn)生相位差或延遲 (d)光源樣板厚度 (t)主應(yīng)力方向s1s2應(yīng)力與光程差的關(guān)系: 光 彈 性 作 用檢偏鏡光束在兩個互相呈90o方向上以不同的速度傳播15實際上：光程差(nm)主要應(yīng)力差 (MPa)厚度(mm)應(yīng)力光學(xué)系數(shù)(光彈性系數(shù)) (布魯斯特Brewsters系數(shù)) 光程差 應(yīng)力 = - 樣品厚度 x 2.7516我們看到什么呢?等值干涉條紋(Isoclinic fringes)告訴我們主應(yīng)力的方向 條紋呈黑色 (使用暗場偏振器)等色線(Isochromatics)告訴我們應(yīng)力的大小在自然光下呈現(xiàn)出五彩繽紛的色彩在單色光下則呈黑色17我們希望得到什么呢?對于測量玻璃的

4、應(yīng)力,我們關(guān)心的是應(yīng)力的大小所以只有等色線對我們才是重要的18三維空間的應(yīng)力為了簡化我們對應(yīng)力分布的測量方法，我們把玻璃分解為：橫向應(yīng)力厚度 (固化) 應(yīng)力19玻璃帶寬度方向(1)玻璃帶厚度方向(2)平 面 應(yīng) 力 和 厚 度 應(yīng) 力平面應(yīng)力(用偏振儀在方向(1)上觀察所看到的應(yīng)力)厚度應(yīng)力分布(用偏振儀在方向(2)上觀察所看到的應(yīng)力)20區(qū)域應(yīng)力的測量Snarmont補償器這是一種補償設(shè)備補償器是引入一個大小已知而方向相反的延誤，把樣品所產(chǎn)生的延誤調(diào)回到“0”. 對浮法玻璃的橫向應(yīng)力測量，假定其主要應(yīng)力沿橫向分布并與拉引方向平行是合理的.21 Snarmont 補償原理起偏鏡檢偏鏡/4 板光

5、源(單色光)觀察者樣品Snarmont 補償技術(shù)裝置的構(gòu)造用單色光源，或者在白光源前放一個慮色鏡s1s2快軸慢軸(旋轉(zhuǎn))22用于浮法玻璃平面應(yīng)力在線測量的人工觀察器正視圖側(cè)視圖綠色濾光鏡(波長540nm) 波片著色片通過這個孔觀察樣品分析器盤中心軸分析器刻度作成空心的部分,能讓分析器自由轉(zhuǎn)動23使用人工式應(yīng)力觀察器測量平面應(yīng)力在玻璃下面設(shè)置一個能在整個板寬上移動的光源,其偏振方向與玻璃的拉引方向成45。 對于切割后的玻璃，這個光源的移動架只要中等長度確定使用了綠色濾光器(540 nm) 或已知波長的單色光源與板帶下的光源同步移動的人工測量裝置安裝在板帶之上，而且光源和測量裝置分別位于測量點的正

6、上方和正下方旋轉(zhuǎn)檢偏光片(即分析器)，可轉(zhuǎn)向零點兩側(cè)的任何一側(cè)，直到觀察孔看見黑色(消光)條紋當(dāng)黑條紋達到了觀察孔的中心時，在分析器的刻度上讀出光程差24應(yīng)力觀察板可得到一般的應(yīng)力級別可以作為切割前的應(yīng)力連續(xù)直接觀測可以在退火窯的任何便于觀察的地方使用25 應(yīng)力觀察板起偏鏡檢偏鏡光源(白光)觀察者樣品應(yīng)力觀察板的構(gòu)成 使用白色光源s1s2快軸慢軸波板(固定的)26我們通過應(yīng)力觀察板看到的典型顏色27自動應(yīng)力在線測量優(yōu)點全自動可以頻繁測量 ，以便盡早發(fā)現(xiàn)問題 可以測量在線應(yīng)力可以測量玻璃溫度可以預(yù)測永久在線應(yīng)力計算玻璃板應(yīng)力28光 源起偏鏡待測的玻璃鏡頭 波片馬達光敏二極管光敏二極管輸出每轉(zhuǎn)2個

7、亮-暗周期軸編碼器輸出1000個 / 轉(zhuǎn)1個 / 轉(zhuǎn)以5000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)的檢偏鏡自 動 在 線 應(yīng) 力 檢 測 儀 的 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖293031永久厚度應(yīng)力的測量要測量厚度應(yīng)力，我們必須在厚度上穿過待測玻璃樣品的寬度觀測我們要取一塊樣品玻璃理想的樣品的寬度為厚度的6倍用Babinet 補償器來測量樣品的應(yīng)力32光源起偏鏡待測玻璃樣品起偏鏡的偏振軸Babinet補償器(石英楔子)樣品主應(yīng)力方向與起偏鏡的偏振軸成45O角檢偏鏡檢偏鏡的偏振軸用Babinet補償器(石英楔子)測量玻璃厚度應(yīng)力的光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖33用Babinet補償器(石英楔子)使用的單色光的波長一個波長的讀數(shù)差測量值樣品寬度

8、應(yīng)力-光學(xué)常數(shù)無樣品放入樣品調(diào)節(jié)補償器后的樣品34切割后玻璃板的平面應(yīng)力的測量在哪兒測?在生產(chǎn)線的末端的一塊冷卻均勻的玻璃板上在玻璃板長度的中間測量多大的玻璃板?理想的玻璃板應(yīng)該是長度是玻璃帶毛寬的1.5倍最好是帶邊子的35切割后玻璃板的平面應(yīng)力的測量實際上玻璃板應(yīng)該長于4.7米而且沒有彎曲起拱等關(guān)鍵是保持樣品的一貫性我們要保證玻璃板的大小要一致，這樣就能得到有重復(fù)性的目標(biāo)應(yīng)力值如果第一次使用去了邊的玻璃板，那就一直要用這樣的玻璃板36在線平面應(yīng)力的測量一般在馬上要到切割控制室的上游測量如果玻璃帶是平的，可以在退火窯的任何可觀察的地方測量.清洗機的作用是減少暫時應(yīng)力的水平用Snarmont補償

9、器或應(yīng)力觀察板測量37暫時平面應(yīng)力的在線測量我們可以通過溫度曲線來推算暫時平面應(yīng)力一種橫向移動或掃描式的高溫計通常用來測量溫度根據(jù)已知的溫度曲線、彈性模量和線性熱膨脹系數(shù)，我們就可以計算暫時應(yīng)力38某位置的在線暫時平面應(yīng)力的計算步驟先計算玻璃帶橫向?qū)挾壬系钠骄鶞囟仍儆嬎銣y量點和平均溫度之間的溫度差(Tave Tp)然后，用上面計算出的溫差乘以線性熱膨脹系數(shù)，得出玻璃的應(yīng)變量最后把應(yīng)變量乘以彈性模量得出應(yīng)力39平均來說，溫度每變化一度，在線暫時橫向平面應(yīng)力大約變化 0.566 MPa這相當(dāng)于光程差變化約 1.5 nm每mm樣品厚度.暫時平面應(yīng)力的在線測量40永久平面應(yīng)力的在線測量測量在線平面應(yīng)力

10、計算在線暫時平面應(yīng)力在線永久平面應(yīng)力 = 在線應(yīng)力 - 暫時應(yīng)力41預(yù)測切割后玻璃的應(yīng)力當(dāng)玻璃被切割后，有相當(dāng)量的應(yīng)力會被釋放剩余的應(yīng)力則會重新分布，并可能造成玻璃的形變這種應(yīng)力的計算是很復(fù)雜的不過通過計算機，使用數(shù)學(xué)模型我們可以預(yù)測切割成給定大小的玻璃板的應(yīng)力42某廠 4 mm玻璃光程差 (nm)位置 (cm)溫度 (OC)43在線厚度應(yīng)力在線厚度應(yīng)力由永久厚度應(yīng)力加暫時厚度應(yīng)力合成永久厚度應(yīng)力主要由退火窯的設(shè)計(退火區(qū)的冷卻速度)所決定，而暫時厚度應(yīng)力取決于后退火區(qū)的冷卻速度因此，我們通常都認(rèn)為，對冷卻速度的測量足以控制在線厚度應(yīng)力44測量錯誤的原因彎曲起拱等變形釋放過度的壓應(yīng)力任何測量方

11、法顯示的應(yīng)力級別都低于引起彎曲起拱等變形的應(yīng)力結(jié)論： - 應(yīng)力測量及其所有的后續(xù)計算都是不正確的45高溫計的排布和它的響應(yīng)時間由于暫時應(yīng)力的測量和計算嚴(yán)格要求溫度計的位置和反應(yīng)的溫度要準(zhǔn)確，所以這樣才可以避免錯誤或誤差一旦溫度測量出錯，就會導(dǎo)致后續(xù)的應(yīng)力計算出錯46切割后玻璃板應(yīng)力的釋放當(dāng)玻璃被切割后，有相當(dāng)量的應(yīng)力會被釋放釋放的量取決于切割后玻璃板的大小和它原有的應(yīng)力大小所以切割后玻璃片中的橫向應(yīng)力要小于同等溫度下生產(chǎn)線上的玻璃帶內(nèi)的應(yīng)力由于形變, 在玻璃板寬度方向上會形成張應(yīng)力(如下一頁圖示)47應(yīng)力在切割后玻璃中的重新分布拉張光程差TC光程差TC在線歪的48產(chǎn)生誤差的原因主軸變化我們作的假設(shè)是主軸是一條直線并且與玻璃邊部垂直. 平整度 (變化的光程)不平整的玻璃會產(chǎn)生光程的變化Snarmont補償器的校正理想的是每次測量前都進行校正49結(jié)