首页〈富联娱乐平台· 266 ·7 2017 年 年 3 3 月 第 第 5 35 卷 技术论坛 工程技术 钢化玻璃的表面应力简介 冯丽丽 北京江河幕墙系统工程有限公司，北京 101300 摘要：随着经济发展，钢化玻璃因其良好的性能而得到广泛应用，种类逐渐增多，加工技术也日趋成熟，常用于建筑外幕墙、装饰行业、电器制造业、汽车制造业和特种行业等。钢化玻璃的特点有：强度高，可达到普通玻璃 3 倍左右的强度；安全性高，由于内部预应力的存在，玻璃一旦破坏会碎裂成钝角小颗粒，减小坠落伤害。钢化玻璃的广泛使用也促使人们对其性能的要求逐步提高，本文就钢化玻璃表面应力的生成、作用及其检测进行简述。 ...

　　 266 7 2017 年 年 3 3 月 第 第 5 35 卷 技术论坛 工程技术 钢化玻璃的表面应力简介 冯丽丽 北京江河幕墙系统工程有限公司，北京 101300 摘要：随着经济发展，钢化玻璃因其良好的性能而得到广泛应用，种类逐渐增多，加工技术也日趋成熟，常用于建筑外幕墙、装饰行业、电器制造业、汽车制造业和特种行业等。钢化玻璃的特点有：强度高，可达到普通玻璃 3 倍左右的强度；安全性高，由于内部预应力的存在，玻璃一旦破坏会碎裂成钝角小颗粒，减小坠落伤害。钢化玻璃的广泛使用也促使人们对其性能的要求逐步提高，本文就钢化玻璃表面应力的生成、作用及其检测进行简述。 关键词：钢化玻璃；表面应力测定 中图分类号：TU974 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2017）35-0266-01 随着经济发展，钢化玻璃因其良好的性能而得到广泛应用，种类逐渐增多，加工技术也日趋成熟，常用于建筑外幕墙、装饰行业、电器制造业、汽车制造业和特种行业等。钢化玻璃的特点有：强度高，可达到普通玻璃 3 倍左右的强度；安全性高，由于内部预应力的存在，玻璃一旦破坏会碎裂成钝角小颗粒，减小坠落伤害。钢化玻璃的广泛使用也促使人们对其性能的要求逐步提高，本文就钢化玻璃表面应力的生成、作用及其检测进行简述。 1 钢化玻璃定义 经过热处理之后的玻璃。其特点是在表面形成预压应力层，机械强度和耐热冲击强度得到提高。 2 钢化玻璃原理 ①玻璃的抗压强度远高于其抗拉强度，利用玻璃抗压强度高这一特点，钢化玻璃通过迅速冷却在表面形成一层压应力膜，在受弯后，受拉侧需要先吸收一定的压应力，这样玻璃断面上最终的拉应力峰值就被降低了，从而提高了玻璃的强度。②表面预压应力使得玻璃表面的微裂纹受压，进而阻止了玻璃在使用过程中微裂纹的扩张，提高了安全性能。因为预应力存在，钢化玻璃在遭到破坏时，释放的应力会使玻璃爆裂成小块，而且不会产生尖锐的角。 3 表面应力的生成过程 玻璃的理论强度与硬度很高，但实际表现出高硬度，低强度，非常易碎。这是因为玻璃的粘度极大，在冷却时其原子按照应力平衡位置排列的的速度远远赶不上冷却的速度。玻璃里面很容易产生极大的应力，使玻璃表面产生了大量的微裂纹。物理钢化的工艺是加热玻璃到一定温度，然后两面均匀、快速冷却。快速冷却时，表面玻璃冷却速度快，内部冷却速度慢，内部原子位置调整时间长，体积趋向缩小，因此就会对表面玻璃产生巨大的压应力，形成预压应力。钢化玻璃是钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后加热到接近软化点的 700 度左右，再进行快速均匀的冷却而得到的（通常 5-6MM 的玻璃在 700 度高温下加热 240 秒左右，降温 150 秒左右。8-10MM 玻璃在 700 度高温下加热 500 秒左右，降温 300 秒左右。总之，根据玻璃厚度不同，选择加热降温的时间也不同）。已钢化处理好的钢化玻璃，不能再作任何切割、磨削等加工或受破损，否则就会因破坏均匀压应力平衡而碎裂。 4 表面应力对玻璃的影响 ①提高了玻璃的抗弯强度。以上已述。②会有应力斑形成：玻璃经过钢化处理后，由于钢化过程中加热和冷却的不均匀，在玻璃表面会产生不同的应力分布。由光弹理论可知，玻璃中应力的存在会引起光线的双折射现象，两束光会互相干涉进而形成明暗斑纹。光线的双折射现象通过偏振光可以看到，在日光中就有一定的偏振光，其强度受天气及入射角度的影响。③玻璃的自爆：由于玻璃中存在着微小的硫化镍结石，在热处理后一部分结石随着时间会发生晶态变化，体积增大，在玻璃内部引发微裂纹，由于钢化玻璃内力存在拉应力，从而可能导致钢化玻璃自爆。 5 表面应力的测定 测试原理： 玻璃被热处理形成预应力之后破坏了材料的各向同性性质，会形成双折射，即入射光会形成振动方向相互垂直的2 种偏振光---O 光和 E 光。O 光在同一介质中传播速度不受其传播方向影响，而 E 光在玻璃的锡扩散层中传播速度会受到其传播方向影响，即两种偏振光会产生不同的折射角。而表面应力大小不同时折射率也不同，越接近表面折射率越大，当光进入表层满足全反射时，光就会在表层弯曲折出，玻璃表面具有的这种限制和传导光波基本路径的性质称为光波导效应，见图 1。 图1：玻璃表面的光波导效应：O光与E光以不同反射角折回 组件作用：狭缝：形成宽度较小的一束细光；柱面棱镜：将光线形成平行光投射到检测面上；干涉滤光片：将两种混合的偏振光分离开，用于读取 E 光相对 O 光的偏移量。分析镜和分划板：量化光偏移量，用于应力计算；具体步骤如下：①将玻璃锡扩散层朝上水平平稳放置，柱面棱镜与被测面上涂上折射油，折射率介于柱面棱镜和玻璃之间，用于接触面之间光的传导，将棱镜贴合到玻璃面上。②调整狭缝、光源位置，使柱面棱镜中形成一道入射角为玻璃临界角的平行细光，调整反光镜角度，使视场内出现清晰的明暗台阶图像。③由测微目镜读取台阶的高度 d，精确到 0.01mm。④压应力和拉应力由图 5 确定，数值由式 1 计算。表面应力计算公式： 公式 1；其中： ：玻璃表面应力，MPa；K：仪器常数，MPa/mm，见公式 2；d：台阶高度，mm。 公式 2；其中：L：仪器望远镜系统焦距，mm；n：被测玻璃折射率；N：仪器棱镜折射率；C：玻璃的应力光学常数，MPa-1 。 参考文献 [1]玻璃应力测试方法 GB／T 18144--2008. [2]建筑用安全玻璃 第 2 部分：钢化玻璃 GB15763.2-2005. [3] 建 筑 用 安 全 玻 璃 第 4 部 分 均 质 钢 化 玻 璃 GB 15763.4-2009. [4]建筑门窗幕墙用钢化玻璃 JGT455-2014.