【中玻網(wǎng)】鋼化玻璃具有較高的抗沖擊能力、熱穩(wěn)定性和安全性，被廣泛應(yīng)用于建筑材料、交通工具和生產(chǎn)生活等很多領(lǐng)域。鋼化玻璃的安全性體現(xiàn)在其破碎時(shí)，整塊玻璃會(huì)碎裂成沒(méi)有鋒利邊角的小顆粒，不易傷人。

　　在生產(chǎn)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)碎片狀態(tài)不合格的鋼化玻璃產(chǎn)品，破碎時(shí)可能產(chǎn)生尖銳的長(zhǎng)條碎片，對(duì)人造成傷害。為此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼化玻璃碎片狀態(tài)有相應(yīng)規(guī)定。

　　表1鋼化玻璃碎片數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定

　　此外，上述標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了試樣在50×50mm區(qū)域內(nèi)允許有少量長(zhǎng)條形碎片，長(zhǎng)度不超過(guò)75mm。

　　生產(chǎn)過(guò)程中，鋼化玻璃表面形成均勻的壓應(yīng)力層，使其產(chǎn)生遠(yuǎn)高于普通玻璃的抗沖擊能力。鋼化玻璃的抗沖擊能力是退火玻璃的3～5倍，半鋼化玻璃則是退火玻璃的2～3倍。

　　鋼化玻璃的抗沖擊能力通常由表面應(yīng)力這一參數(shù)表征。一般來(lái)說(shuō)，表面應(yīng)力越大，抗沖擊能力越強(qiáng)。

　　標(biāo)準(zhǔn)文件中對(duì)鋼化玻璃表面應(yīng)力的規(guī)定如下：

　　包括小編在內(nèi)的不少人都很好奇——鋼化玻璃的碎片數(shù)和表面應(yīng)力之間有什么關(guān)系呢？是不是表面應(yīng)力越大，碎片數(shù)就一定越多呢？

　　為此我們和客戶合作做過(guò)一些實(shí)驗(yàn)，暫未發(fā)現(xiàn)鋼化玻璃的碎片數(shù)和表面應(yīng)力之間存在特定的關(guān)系。下圖是對(duì)1000片鋼化玻璃先測(cè)量表面應(yīng)力再進(jìn)行碎片實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果，可見表面應(yīng)力在100～135MPa的鋼化玻璃碎片數(shù)分布在45～65片之間，從該圖不能明顯看出二者之間的關(guān)聯(lián)。

　　注：應(yīng)力值前面的負(fù)號(hào)表示壓應(yīng)力。

　　圖1 1000片鋼化玻璃表面應(yīng)力與碎片數(shù)的關(guān)系

　　碎片數(shù)和表面應(yīng)力都是衡量鋼化玻璃質(zhì)量的重要指標(biāo)。在標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15763.2《建筑用安全玻璃第2部分:鋼化玻璃》中，碎片狀態(tài)是安全性能指標(biāo)，表面應(yīng)力是一般性能指標(biāo)。

　　對(duì)于建筑玻璃和汽車玻璃，鋼化質(zhì)量和安全性能都是需要關(guān)注的，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定碎片狀態(tài)和表面應(yīng)力都要檢驗(yàn)。

　　對(duì)于太陽(yáng)能用壓花玻璃，主要關(guān)注的是產(chǎn)品抗沖擊強(qiáng)度。通過(guò)碎片實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)抗沖擊強(qiáng)度時(shí)，成本較高不宜進(jìn)行大規(guī)模測(cè)試，較難反映某批產(chǎn)品整體的實(shí)際鋼化質(zhì)量。此外，碎片實(shí)驗(yàn)只適用于生產(chǎn)過(guò)程中的檢驗(yàn)，不適合用來(lái)檢驗(yàn)成品，也不能用于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，具有一定的局限性。

　　表面應(yīng)力能直觀地反映產(chǎn)品的鋼化質(zhì)量，采用光學(xué)測(cè)量方法可以在不破壞樣品的情況下進(jìn)行快速準(zhǔn)確的測(cè)量。相比于碎片實(shí)驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量表面應(yīng)力檢驗(yàn)壓花玻璃的抗沖擊性能更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保，且適用于更多場(chǎng)合的測(cè)試。

　　市面上應(yīng)用比較廣泛的鋼化玻璃表面應(yīng)力檢驗(yàn)儀器大多基于光波導(dǎo)法和臨界光線折射法。

　　光波導(dǎo)法利用浮法玻璃錫面的光波導(dǎo)特性進(jìn)行表面應(yīng)力的測(cè)量。在生產(chǎn)過(guò)程中，浮法玻璃有一個(gè)表面和錫溶液接觸，玻璃中的鈉離子和錫離子進(jìn)行交換，形成一層折射率比玻璃高的錫面。

　　由于錫面位于空氣和玻璃之間，且折射率大于空氣和玻璃的折射率，所以能夠形成光波導(dǎo)，為表面應(yīng)力測(cè)量提供了有利條件。為了保證光的射入與射出，光路中需要使用高折射率的光學(xué)棱鏡。光波導(dǎo)法光路示意圖見圖2。

　　圖2光波導(dǎo)法光路示意圖

　　光波導(dǎo)法要求被測(cè)玻璃有光波導(dǎo)特性，所以相應(yīng)的儀器必須在錫面測(cè)量，不適用于浮法玻璃的空氣面和沒(méi)有錫面的玻璃。

　　臨界光線折射法的原理類似于光波導(dǎo)法，但不需要被測(cè)玻璃具有光波導(dǎo)特性，能夠測(cè)量浮法玻璃的空氣面和沒(méi)有錫面的玻璃。

　　采用這兩種方法均可以測(cè)得玻璃的表面應(yīng)力，但不能直接測(cè)出玻璃在板厚方向上的應(yīng)力分布，且操作較為復(fù)雜，需要一定操作經(jīng)驗(yàn)才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量。

　　散射光彈性法是用于測(cè)量透明材料內(nèi)部應(yīng)力的一種技術(shù)。透明材料的表面被施加壓力時(shí)會(huì)進(jìn)入應(yīng)變狀態(tài)，入射到材料中的線偏振光會(huì)改變偏振態(tài)，部分被外圍成為散射光。散射光具有與原始光束在其分散位置處的偏振特性相對(duì)應(yīng)的角分布，光程差的大小和主次應(yīng)力差成比例。因此，當(dāng)從一定方向觀察光束的路徑時(shí)，可以根據(jù)來(lái)自該路徑的散射光強(qiáng)度變化估算偏振特性的變化和原始光束光程差的變化。散射光彈性法測(cè)量玻璃應(yīng)力的光路示意圖見圖3。

　　圖3散射光彈性法光路示意圖

　　散射光彈性法不僅可以測(cè)量玻璃的表面應(yīng)力，而且可以較為完整地測(cè)出玻璃在板厚方向的應(yīng)力分布，適用于鋼化玻璃、半鋼化玻璃和退火玻璃的應(yīng)力測(cè)量。

　　GlasStress SCALP便攜式智能應(yīng)力分析儀正是基于這一原理，能夠從浮法玻璃的空氣面進(jìn)行應(yīng)力測(cè)量，并能測(cè)量壓花玻璃、中空玻璃、汽車玻璃、光伏組件等產(chǎn)品。