《平板玻璃應力檢驗方法》標準發布

【中玻網】一、標準概況

　　經過多年的發展，我國已經成為世界上很大的平板玻璃生產國和出口國，擁有360余條浮法玻璃生產線，產能已經達到12.91億重量箱，2017年的平板玻璃產量達到了7.9億重量箱。然而，我國平板玻璃的內在質量與國外高質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、廠商對玻璃原片應力的有效質量控制不夠，導致玻璃原片在殘余應力方面的質量存在不足。為此，國家市場監督管理總局和中國國家標準化管理委員會批準發布了《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日實施。

　　玻璃的導熱性較差，且有一定的熱膨脹系數。在退火過程中，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，就會產生殘余應力。殘余應力過大會嚴重影響后續加工的質量。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量、化解過剩產能。

　　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術語和定義、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術語和定義

　　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”兩個術語，也對檢驗裝置中的部件“起偏器”、“檢偏器”和光學參數“雙折射光程差”進行了定義。

　　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的簡式偏光法。這兩種檢驗方法的基本原理是一致的，都是通過測量應力雙折射光程差來表征平板玻璃中應力的大小。實際測量中，一般難以對雙折射光程差進行直接測量，而是對相位差進行測量，再通過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的應力，操作過程復雜，測量應力分布較為困難，測大板面玻璃時對波片要求很高；傳統的旋轉偏光法是單點測量，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。

　　該標準采用基于數字圖像處理技術的旋轉偏光法測量平板玻璃的板面應力。使用該方法，可以同時對視場內的各點應力進行定量測量，并實現自動化測量。由于不使用四分之一波片，使得檢驗裝置易于實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示意圖。

　　(2)應力計算

　　由面陣相機記錄的光場圖像信號強度計算出被測樣品的雙折射相位差，并通過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、無附著物。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產生的溫差所引起，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，測量方法有簡式偏光法和旋轉偏光法。傳統的簡式偏光法原理簡單、易于實現，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處的應力，但測量多點應力時工作量非常大。

　　該標準采用基于數字圖像處理技術的簡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、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示意圖。并對樣品的檢驗位置進行了圖示說明。

　　(2)光強標定

　　測量板厚應力時，需進行光強分布的標定。

　　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的應力雙折射相位差。

　　(4)應力計算和板厚應力分布曲線

　　由樣品檢驗點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的板厚應力值。并規定了板厚應力分布曲線的計算。

　　(5)樣品

　　樣品尺寸為300mm×25mm，其中300mm為板寬方向。對樣品的兩個通光的長端面精磨并拋光，拋光面相互平行。應清洗樣品，保證表面潔凈、無附著物。

　　(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、板厚應力很大值表示。

　　三、標準的特點

　　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，沒有可直接采用的國外先進標準。

　　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會的標準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），該標準是通過測量雙折射光程差計算得到板厚應力，操作起來較為復雜，且每次測量只能得到一個檢驗位置的應力。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，實現簡單、快速、自動化的檢驗。同時，該標準規定的檢驗方法均采用面陣相機采集測量整個檢驗區域的圖像信號，一次測量就能得到多點的應力值和應力分布，可大大提高檢驗效率。

　　四、結語

　　GB/T 36405-2018《平板玻璃應力檢驗方法》是平板玻璃行業基礎的內在質量測試方法標準。該標準頒布實施后，將促進平板玻璃行業重視內在質量的提高，同時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量水平。