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玻璃瓶应力的测量方法
1. 应力测定的理论基础
1.1 偏振光
1.2 双折射
= σy 。_取样，使光透过玻璃端面才能测定。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。
_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_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。
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 |
0 |
565 |
灰 |
150 |
415 |
淡黄 |
250 |
315 |
黄 |
300 |
265 |
桔黄 |
450 |
115 |
红 |
500 |
65 |
紫 |
565 |
0 |
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_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，_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_相互垂直。被测样品主应力之一的方向_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_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_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_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。
3. 几个需注意的问题
3.1
所有方法测出的均是相互垂直的两主应力的差值。如果两主应力相等，即使应力值很大，测出的应力也是零，这种现象经常会产生误导，使人容易忽略实际存在的应力。因此，－般选择主应力之－为零的部位作为测量点。
3.2
只有垂直于光路的应力才能被测出。如果一维主应力平行于光透射方向，则也会得出不存在应力的错误结论。另－方面，此特性也常被用来解决上述3.1条所讨论的问题，如玻璃中存在二维应力，应使主应力之－平行于光路，从而准确测出另－主应力值。
3.3
测出的应力是光经过的玻璃内不同位置应力的代数和。如果－个玻璃瓶壁的外表面存在压应力、而内表面是张应力，光从瓶身一侧射进、从另－侧射出，则测得的应力是各处应力的平均值，各处的实际应力很可能远大于此平均值。
3.4
光的入射方向须与玻璃表面垂直。异型制品须浸入与玻璃折射率相同的液体中，以杜绝反射、折射等现象产生的光学作用，这些作用会干扰应力干涉色，影响应力测量精度。
4. 结束语
应力测定工作并不是一项高难度的工作，但它涉及的因素多，且容易混淆，稍不注意_会得出错误甚至相反的结果。在实际测定之前，_要先分析造成玻璃制品失效的应力因素，理清思路，选择合理的测定方法与步骤。应力测定的目的是反馈给玻璃生产工段，为其采用更合适的热处理设备、制定更合理的热处理工艺提供依据。因此应力测定既是检验工序的工作，更重要的应该是工艺过程控制的－环，应力测定与生产工艺应紧密结合在－起。
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 |
0 |
565 |
灰 |
150 |
415 |
淡黄 |
250 |
315 |
黄 |
300 |
265 |
桔黄 |
450 |
115 |
红 |
500 |
65 |
紫 |
565 |
0 |
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_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，_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_相互垂直。被测样品主应力之一的方向_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_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_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_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。
3. 几个需注意的问题
3.1
所有方法测出的均是相互垂直的两主应力的差值。如果两主应力相等，即使应力值很大，测出的应力也是零，这种现象经常会产生误导，使人容易忽略实际存在的应力。因此，－般选择主应力之－为零的部位作为测量点。
3.2
只有垂直于光路的应力才能被测出。如果一维主应力平行于光透射方向，则也会得出不存在应力的错误结论。另－方面，此特性也常被用来解决上述3.1条所讨论的问题，如玻璃中存在二维应力，应使主应力之－平行于光路，从而准确测出另－主应力值。
3.3
测出的应力是光经过的玻璃内不同位置应力的代数和。如果－个玻璃瓶壁的外表面存在压应力、而内表面是张应力，光从瓶身一侧射进、从另－侧射出，则测得的应力是各处应力的平均值，各处的实际应力很可能远大于此平均值。
3.4
光的入射方向须与玻璃表面垂直。异型制品须浸入与玻璃折射率相同的液体中，以杜绝反射、折射等现象产生的光学作用，这些作用会干扰应力干涉色，影响应力测量精度。
4. 结束语
应力测定工作并不是一项高难度的工作，但它涉及的因素多，且容易混淆，稍不注意_会得出错误甚至相反的结果。在实际测定之前，_要先分析造成玻璃制品失效的应力因素，理清思路，选择合理的测定方法与步骤。应力测定的目的是反馈给玻璃生产工段，为其采用更合适的热处理设备、制定更合理的热处理工艺提供依据。因此应力测定既是检验工序的工作，更重要的应该是工艺过程控制的－环，应力测定与生产工艺应紧密结合在－起。
