【中玻網(wǎng)】一、標準概況

　　經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國已經(jīng)成為世界上很大的平板玻璃生產(chǎn)國和出口國，擁有360余條浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)能已經(jīng)達到12.91億重量箱，2017年的平板玻璃產(chǎn)量達到了7.9億重量箱。然而，我國平板玻璃的內在質(zhì)量與國外高質(zhì)量的玻璃相比還有不小的差距。

　　近些年平板玻璃原片應力的標準較為缺失、廠(chǎng)商對玻璃原片應力的有效質(zhì)量控制不夠，導致玻璃原片在殘余應力方面的質(zhì)量存在不足。為此，國家市場(chǎng)監督管理總局和中國國家標準化管理委員會(huì )批準發(fā)布了《平板玻璃應力檢驗方法》，標準號為GB/T 36405-2018，將于2019年5月1日實(shí)施。

　　玻璃的導熱性較差，且有一定的熱膨脹系數。在退火過(guò)程中，不論是板厚方向還是板面方向，只要有溫度梯度存在，又不能做到理想退火，就會(huì )產(chǎn)生殘余應力。殘余應力過(guò)大會(huì )嚴重影響后續加工的質(zhì)量。一般殘余應力分為板面應力和板厚應力，二者都是影響平板玻璃原片質(zhì)量的重要參數。

　　該標準對平板玻璃板面應力和板厚應力的檢驗方法給出了詳細規定，有助于提高平板玻璃質(zhì)量、化解過(guò)剩產(chǎn)能。

　　二、標準主要內容

　　2.1適用范圍

　　該標準規定了平板玻璃的板面應力和板厚應力檢驗的有關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義、檢驗原理、檢驗方法和測試報告。

　　該標準的方法適用于退火平板玻璃板面應力和板厚應力的檢驗。

　　2.2術(shù)語(yǔ)和定義

　　該標準定義了表征平板玻璃殘余應力的“板面應力”和“板厚應力”兩個(gè)術(shù)語(yǔ)，也對檢驗裝置中的部件“起偏器”、“檢偏器”和光學(xué)參數“雙折射光程差”進(jìn)行了定義。

　　2.3檢驗原理

　　透明材料的應力檢驗方法有多種，目前適用于小應力的檢驗方法有簡(jiǎn)式偏光法、四分之一波片法、旋轉偏光法等。

　　該標準結合了平板玻璃的特點(diǎn)和對兩種應力檢驗的需求，規定板面應力的檢驗采用基于數字圖像處理技術(shù)的旋轉偏光法，板厚應力的檢驗采用基于數字圖像處理技術(shù)的簡(jiǎn)式偏光法。這兩種檢驗方法的基本原理是一致的，都是通過(guò)測量應力雙折射光程差來(lái)表征平板玻璃中應力的大小。實(shí)際測量中，一般難以對雙折射光程差進(jìn)行直接測量，而是對相位差進(jìn)行測量，再通過(guò)相應計算得出雙折射光程差，再由雙折射光程差計算出應力值。

　　2.4應力檢驗方法

　　2.4.1板面應力檢驗方法

　　板面應力是在玻璃板面不同區域之間存在的應力或壓應力，是由退火窯橫向溫度不均引起的，應力方向與玻璃拉引方向一致，玻璃板面應力分布示意圖見(jiàn)圖1。板面應力并非只存在于玻璃表面，而是將玻璃當作二維平面時(shí)存在的應力。

　　圖1玻璃板面應力分布示意圖

　　對于板面應力，簡(jiǎn)式偏光法不易定量測量，更難測量應力分布；四分之一波片法適合定量測量某一點(diǎn)的應力，操作過(guò)程復雜，測量應力分布較為困難，測大板面玻璃時(shí)對波片要求很高；傳統的旋轉偏光法是單點(diǎn)測量，測量板面不同區域間的應力分布較為困難，且難以找到應力很大點(diǎn)。

　　該標準采用基于數字圖像處理技術(shù)的旋轉偏光法測量平板玻璃的板面應力。使用該方法，可以同時(shí)對視場(chǎng)內的各點(diǎn)應力進(jìn)行定量測量，并實(shí)現自動(dòng)化測量。由于不使用四分之一波片，使得檢驗裝置易于實(shí)現并有利于測量大板面玻璃。

　　本部分內容主要包括檢驗裝置、應力計算、樣品及檢驗區域、檢驗步驟和結果表示。

　　(1)檢驗裝置

　　規定了板面應力的檢驗光路，給出了板面應力檢驗裝置的光學(xué)示意圖。

　　(2)應力計算

　　由面陣相機記錄的光場(chǎng)圖像信號強度計算出被測樣品的雙折射相位差，并通過(guò)計算得到相應的雙折射光程差，再根據光程差計算出樣品的板面應力值。

　　(3)樣品和檢驗區域

　　樣品尺寸為600mm×600mm。應清洗樣品，保證表面潔凈、無(wú)附著(zhù)物。樣品中部直徑500mm為檢驗區域。

　　(4)檢驗步驟

　　規定了檢驗平板玻璃板面應力的操作和步驟。

　　(5)檢驗結果表示

　　檢驗結果以板面應力分布圖、板面應力平均值和很大值表示。

　　2.4.2板厚應力檢驗方法

　　板厚應力是由玻璃表面與板芯在冷卻時(shí)產(chǎn)生的溫差所引起，在板厚方向由于溫度梯度造成的應力，靠近玻璃兩表面處為近似相等的壓應力，在板芯區域為張應力，板厚應力分布示意圖見(jiàn)圖2。

　　圖2板厚應力分布示意圖

　　對于板厚應力，由于已知張壓應力的大致分布和應力方向，測量方法有簡(jiǎn)式偏光法和旋轉偏光法。傳統的簡(jiǎn)式偏光法原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現，但定量測量較為困難；傳統的旋轉偏光法可以定量測量某一點(diǎn)處的應力，但測量多點(diǎn)應力時(shí)工作量非常大。

　　該標準采用基于數字圖像處理技術(shù)的簡(jiǎn)式偏光法測量平板玻璃的板厚應力。使用該方法的檢驗裝置簡(jiǎn)單，并可以快速、準確地測量板厚應力分布。

　　本部分內容主要包括檢驗裝置、光強標定、相位差測量、應力計算及板厚應力分布曲線(xiàn)、樣品、檢驗步驟和結果表示。

　　(1)檢驗裝置

　　規定了板厚應力的檢驗光路，給出了板厚應力檢驗裝置的光學(xué)示意圖。并對樣品的檢驗位置進(jìn)行了圖示說(shuō)明。

　　(2)光強標定

　　測量板厚應力時(shí)，需進(jìn)行光強分布的標定。

　　同一批次相同裁切尺寸的被測樣品只需標定一次光強。

　　(3)相位差測量

　　根據面陣相機檢驗到的光強分布和標定的光強分布計算樣品檢驗點(diǎn)的應力雙折射相位差。

　　(4)應力計算和板厚應力分布曲線(xiàn)

　　由樣品檢驗點(diǎn)的雙折射相位差計算得到相應的雙折射光程差，再根據光程差計算出該檢驗點(diǎn)的板厚應力值。并規定了板厚應力分布曲線(xiàn)的計算。

　　(5)樣品

　　樣品尺寸為300mm×25mm，其中300mm為板寬方向。對樣品的兩個(gè)通光的長(cháng)端面精磨并拋光，拋光面相互平行。應清洗樣品，保證表面潔凈、無(wú)附著(zhù)物。

　　(6)檢驗步驟

　　規定了檢驗平板玻璃板厚應力的操作和步驟。

　　(7)檢驗結果表示

　　檢驗結果以板厚應力分布曲線(xiàn)、板厚應力很大值表示。

　　三、標準的特點(diǎn)

　　該標準是平板玻璃殘余應力定量測試方法標準，既考慮了平板玻璃的板面應力，也考慮了板厚應力，沒(méi)有可直接采用的國外先進(jìn)標準。

　　目前，國外的退火玻璃殘余應力定量測試方法標準有美國材料與試驗協(xié)會(huì )的標準ASTM C 978-04《Standard Test Method for Photoelastic Determination of Residual Stress in a Transparent Glass Matrix Using a Polarizing Microscope and Optical Retardation Compensation Procedures》（使用偏光顯微鏡和光程差補償測定透明玻璃原片殘余應力的光彈法），該標準是通過(guò)測量雙折射光程差計算得到板厚應力，操作起來(lái)較為復雜，且每次測量只能得到一個(gè)檢驗位置的應力。如需測量應力分布，則必須測量多次才能完成。此外，該標準沒(méi)有提到板面應力及其檢驗方法。

　　與上述標準相比，GB/T 36405-2018《平板玻璃應力檢驗方法》規定了板面應力和板厚應力的檢驗方法，并可按照該標準由軟件完成測量和計算，實(shí)現簡(jiǎn)單、快速、自動(dòng)化的檢驗。同時(shí)，該標準規定的檢驗方法均采用面陣相機采集測量整個(gè)檢驗區域的圖像信號，一次測量就能得到多點(diǎn)的應力值和應力分布，可大大提高檢驗效率。

　　四、結語(yǔ)

　　GB/T 36405-2018《平板玻璃應力檢驗方法》是平板玻璃行業(yè)基礎的內在質(zhì)量測試方法標準。該標準頒布實(shí)施后，將促進(jìn)平板玻璃行業(yè)重視內在質(zhì)量的提高，同時(shí)也有利于檢驗和控制水平的不斷完善，從而提升我國平板玻璃的總體質(zhì)量水平。