平板玻璃一般以表面壓應(yīng)力大小的不同分為鋼化玻璃、半鋼化玻璃及退火玻璃,。根據(jù)美國(guó)ASTMC1048-1997b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,，各種玻璃的表面壓應(yīng)力范圍為：鋼化玻璃>69MPa(10，000psi),，半鋼化玻璃為：24MPa(3500psi)~51MPa(7500psi),。我國(guó)新近出臺(tái)的>國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)應(yīng)力作了明確要求,，半鋼化玻璃為24-69MPa,，鋼化玻璃為95MPa以上。
長(zhǎng)期以來(lái),，國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家由于長(zhǎng)期缺乏檢測(cè)手段期對(duì)國(guó)際技術(shù)的了解，僅依賴(lài)大量的抗沖擊試驗(yàn)及碎片試驗(yàn)來(lái)確定鋼化生產(chǎn)工藝參數(shù)及對(duì)玻璃質(zhì)量的控制,。不僅成本高昂，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，反饋慢,，可操作性極差，檢驗(yàn)工作往往流于形式,，無(wú)法真正將批量產(chǎn)品質(zhì)量置于有效控制之下,。對(duì)于半鋼化玻璃而言，抗沖擊及碎片試驗(yàn)無(wú)任何作用,。以低成本快速方便地實(shí)現(xiàn)全面的質(zhì)量控制,，必須采用應(yīng)力檢測(cè)方法來(lái)穩(wěn)定生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量。
表面應(yīng)力無(wú)損檢測(cè)技術(shù)有利于穩(wěn)定鋼化玻璃的生產(chǎn)及質(zhì)量,，更重要的是為檢驗(yàn)半鋼化玻璃質(zhì)量提供了切實(shí)可行的測(cè)試手段。
1,、玻璃應(yīng)力檢測(cè)原理
玻璃經(jīng)熱處理冷卻后,，表面通常形成一定的壓力,，其方向平行于玻璃表面,。因玻璃表面壓應(yīng)力與內(nèi)部張應(yīng)力相互平衡,、及應(yīng)力的各向同性，用垂直玻璃平面的透射光是無(wú)法測(cè)應(yīng)力的,。
當(dāng)偏振光通過(guò)有應(yīng)力的玻璃時(shí),，形成二束相互垂直且傳播速度不同的光束，此現(xiàn)象即通常所稱(chēng)的“雙折射”，雙折射率為：Dn=na-nb,，Dn與玻璃中的應(yīng)力s成正比，即Dn=C*s,。假設(shè)光線(xiàn)在玻璃中的傳播距離為t,，則兩光束的光程差R=Dn*t,，即應(yīng)力可由如下公式算出：
s=Dn/C或s=R/t*c
其中C稱(chēng)為應(yīng)力光學(xué)常數(shù),，對(duì)于浮法玻璃,，C=2。65,。
目前測(cè)定表面應(yīng)力的方法可歸納為二種：微分表面折射法,，和表面掠角偏光法
2,、ORIHARA折原表面應(yīng)力儀
此種儀器由日本ORIHARA折原,，中國(guó)建材院也研制成功了類(lèi)似的儀器,。ORIHARA折原表面應(yīng)力儀一般由光源、棱鏡,、濾鏡,、望遠(yuǎn)物鏡、測(cè)微目鏡等部分組成,。
DSR的工作原理見(jiàn)圖二,。當(dāng)一定入射角的光線(xiàn)到達(dá)玻璃與棱鏡的交界面時(shí)，由于雙折射率的不同,，光束會(huì)分成以不同臨界角a,，b反射返回棱鏡的兩路光束,，通過(guò)用測(cè)微目鏡測(cè)定兩光束之間的距離,，即可得到Dn數(shù)據(jù)并依據(jù)公式s=Dn/C算出應(yīng)力s值。
如果應(yīng)力s=100MPa,，浮法玻璃的C=2。65′10-12m2/N,，則依據(jù)公式Dn=C*s=0,。000265。此數(shù)據(jù)極小,，很難精確測(cè)定,，因此DSR表面應(yīng)力儀精度不高，只能用于測(cè)定高應(yīng)力玻璃,，不能用于半鋼化玻璃。ORIHARA折原公司在其儀器操作手冊(cè)中明確表示：“此儀器無(wú)意,、也不能夠用于測(cè)定應(yīng)力值小于10,，000psi（69MPa）的玻璃產(chǎn)品。”即此類(lèi)儀器做的再好,，也不能用于半鋼化玻璃,。
ORIHARA折原工作原理圖,。入射偏振光束進(jìn)入玻璃表面薄層，平行玻璃表面運(yùn)行一段距離t后離開(kāi)玻璃,，由于玻璃表面壓應(yīng)力作用,，光束產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，其光程差可借助石英楔精確測(cè)出,。石英楔可制成多種精度等級(jí),，因此無(wú)論應(yīng)力大小如何，ORIHARA折原均可精確地予以測(cè)定,。
3,、儀器校驗(yàn)方法
ORIHARA折原提供了一種校驗(yàn)表面應(yīng)力儀的方法，采用機(jī)械機(jī)構(gòu)在玻璃條上施加恒定的機(jī)械應(yīng)力,，將計(jì)算得到的機(jī)械應(yīng)力數(shù)值與儀器測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,，就能得到校驗(yàn)結(jié)果。
將寬為W,，厚度等于t的玻璃條兩端簡(jiǎn)支并在離兩端L,。距離的位置上施加F力，則玻璃中間段表面應(yīng)力S=F′6L0/wt2,。
此種方法的校驗(yàn)精確度主要取決于裝置各部分的幾何尺寸,。L0數(shù)值誤差必須小于1%，這樣才能獲得1%精度的校驗(yàn)結(jié)果,。玻璃斷面形狀也是非常重要的,，斷面為10mm′75mm的玻璃作2mm′45°磨邊，則會(huì)減少斷面模量約1%,，實(shí)際應(yīng)力比計(jì)算結(jié)果將同樣增加1%左右,。
4、應(yīng)用
（1）鋼化玻璃
傳統(tǒng)檢驗(yàn)鋼化玻璃的方法是沖擊試驗(yàn),，GB9963及GB9656規(guī)定在50mm′50mm范圍內(nèi)的碎片數(shù)須大于40粒,。試驗(yàn)表明，在鋼化玻璃應(yīng)力范圍內(nèi)，表面應(yīng)力值與碎片數(shù)存在著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，根據(jù)Jacobs給出的圖表,，40粒碎片數(shù)對(duì)應(yīng)的表面應(yīng)力值約為82MPa。
(2)熱增強(qiáng)玻璃
熱增強(qiáng)玻璃在我國(guó)常被稱(chēng)為“半鋼化玻璃”,。國(guó)外在建筑上應(yīng)用非常普遍,，有較好的抗風(fēng)壓能力。此種玻璃受自然災(zāi)害破壞后傾向于留在窗框內(nèi)不掉落,，同時(shí)又可確保不會(huì)自爆,。
需要指出，熱增強(qiáng)玻璃與鋼化玻璃是二種不同類(lèi)型的玻璃,，不能因?yàn)樗追Q(chēng)“半鋼化玻璃”而簡(jiǎn)單地認(rèn)為它是一種性能劣于鋼化玻璃的玻璃,。一般說(shuō)來(lái)，鋼化玻璃適用于人體能接觸到的部位及低層建筑,。由于普通鋼化玻璃的自爆特性是難以*避免的（玻璃中的硫化鎳雜質(zhì)引起自爆）,，大量應(yīng)用中必定有一些在使用過(guò)程中自爆，碎片落下易傷人,，因此高層建筑上應(yīng)盡量避免使用熱增強(qiáng)玻璃,。如因其它原因必須使用鋼化玻璃，則應(yīng)選用經(jīng)老化處理的鋼化玻璃,。
因碎片狀態(tài)類(lèi)似于退火玻璃,，半鋼化玻璃只能采用應(yīng)力測(cè)定的方法檢驗(yàn)其質(zhì)量。需要注意的是：ASTM規(guī)定熱增強(qiáng)玻璃的應(yīng)力范圍是24-51Mpa,，鋼化玻璃的應(yīng)力須大于69MPa。應(yīng)力為51-69MPa范圍內(nèi)的玻璃是廢品,，它既不能用作鋼化玻璃,，也不能作為熱增強(qiáng)玻璃使用。
(3)鋼化安全玻璃
大量經(jīng)驗(yàn)表明,，當(dāng)鋼化玻璃用于安全玻璃用途時(shí),，其表面應(yīng)力值通常大于103MPa。常見(jiàn)的例子是汽車(chē)玻璃,，如應(yīng)力小于103MPa,，雖然碎片數(shù)仍能滿(mǎn)足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，但玻璃強(qiáng)度略嫌不夠,。在安裝及使用過(guò)程中,，由于應(yīng)力不足以確保玻璃邊部不受損傷，常常發(fā)生玻璃碎裂的情況,。
（4）熱彎玻璃
熱彎玻璃是一種退火玻璃,，要求玻璃內(nèi)應(yīng)力盡可能小，確保玻璃不會(huì)因過(guò)大的不均勻應(yīng)力而破裂。典型的用途是魚(yú)缸玻璃,，在彎曲部分應(yīng)力較集中,，測(cè)定到的表面應(yīng)力一般在15MPa左右，易導(dǎo)致玻璃碎裂,。通過(guò)檢測(cè)應(yīng)力值并有針對(duì)性地調(diào)整玻璃冷卻模式,，最終可將局部應(yīng)力降至7MPa以下，基本解決彎角破裂問(wèn)題,。
