用于测定脆性-断裂材料薄片的边缘的断裂强度的方法和装置的制造方法_2

文档序号:9563160阅读:来源:国知局
以在不拉伸的情况下在带上沿型板的方向调节作用在样品上的力的平 衡,因为特别薄的样品在有些型板几何结构中也可以仅在样品自身的重力的影响下缠绕 (umschlingen)型板。
[0059] 本方法的另一种实施方式的特征在于,使用纵向延伸的样品,在该样品中待检测 的边缘形成纵边。
[0060] 这对于研究很少出现在样品边缘的每单元长度的断裂以及对于扩张的样品是特 别有利的。
[0061] 此外,根据本发明提供了一种方法,用于对样品的待检测边缘的断裂强度进行双 面的检测,其中,
[0062] -在待检测的边缘上如上所述地检测第一侧面的断裂强度,并且随后
[0063] -在待检测的边缘上如上所述地检测第二侧面的断裂强度,其中-优选
[0064] a)在样品的待检测边缘上借助型板检测第一侧面,以及
[0065] b)旋转样品或者旋转和/或移动型板,从而使样品的第一侧面和第二侧面相对于 型板的型板表面进行互换,并且随后
[0066] c)在待检测的边缘上借助型板检测样品的第二侧面。
[0067] 玻璃样品的断裂几率特别是可能与弯曲的方向有关。关键在于,在弯曲过程中哪 个侧面向外弯曲,哪个侧面向内弯曲。最后提到的实施方式实现了与该效应无关地检测样 品。
[0068] 根据本发明的方法能够测定样品的断裂应力〇b。该断裂应力在方法结束之后必 须处于样品承受的最高应力和对应于样品断裂时的规定弯曲半径的应力之间。弯曲半径R 例如能够通过使用多个具有不同型板半径&的型板来获得。如果样品在具有最大半径R的 弯曲时已经断裂,那么该样品的断裂应力σ b在所述测量范围以下;如果该样品在最小弯曲 半径R时也没有断裂,那么该样品的断裂应力σ b在所述测量范围以上。
[0069] 根据本发明的一种用来检测由脆性-断裂材料构成的平坦样品、特别是玻璃片的 断裂强度的装置,其具有第一侧面和第二侧面以及至少一个边缘,其中,第二侧面与第一侧 面相对置,并且该边缘形成第一侧面到第二侧面的过渡部,样品在该边缘具有厚度t,其针 对在机械拉伸应力σ下、特别是通过在本申请中所述的方法从该待检测的边缘开始的断 裂,该边缘包括:
[0070] -弯曲装置,用于在样品的待检测的边缘区域内强加沿着该边缘具有均匀的圆弧 形的、具有规定弯曲半径R的凸形弯曲,其中,该弯曲装置包括:
[0071] -用于通过压样品的型板表面来规定圆弧形弯曲的型板,其中,型板表面被构造为 圆柱形或圆柱扇形或圆锥形或圆锥扇形,因此该型板表面具有圆弧形的横截面并且形状稳 定地构成,以及
[0072] -压装置,用于通过施加相对于型板径向延伸的压力,将样品的第一侧面或第二侧 面以面接触方式压在型板表面上。
[0073] 此外,另一种根据本发明的装置包括用于沿着样品的待检测边缘相对于型板前进 样品的传送装置。
[0074] 通过该实施方式实现了对样品的自动检测。
[0075] 根据本发明的一种多重型板,用于测定由脆性-断裂材料构成的样品、特别是玻 璃片的机械断裂应力σ b,该样品具有第一侧面和第二侧面以及至少一个边缘,其中,第二 侧面与第一侧面相对置,并且该边缘形成第一侧面到第二侧面的过渡部,样品在该边缘具 有厚度t,其针对从该待检测的边缘开始的断裂,特别通过前述方法检测平坦样品的机械断 裂应力,该断裂应力在最小待测定的断裂应力σ ΜΙΝ至最大待测定的断裂应力σ mx的范围 内,该多重型板包括
[0076] -至少四个、优选至少五个用于检测样品断裂强度的型板,其中,
[0077] -这些型板分别具有型板表面,该型板表面为形状稳定的并且被构造为凸形的圆 柱形或圆柱扇形,其中,
[0078] -这些圆柱形的型板分别具有半径Ri,其中,i是0和(N-I)之间的数字,N是多重 型板的型板数量,其中,
[0079] -各个型板的型板半径Ri不同,满足下式:
[0085]其中,
[0086] Rliq= R,q~( U对应于具有"倍增系数" q的几何结果,其中,该"倍增系数"为
[0088] p是0和1之间的实数,优选p〈0. 99,最优选选为p〈0. 5,进一步优选p〈0. 01。
[0089] 该多重型板特别适用于确定样品的断裂应力σ b,因为该多重型板相应地分等级 地提供了所需要的型板和弯曲半径。
[0090] 另一种根据本发明的多重型板,用于检测由脆性-断裂材料构成的多个平坦样 品、特别是玻璃片的断裂强度,其中,样品分别具有第一侧面和第二侧面以及至少一个边 缘,第一侧面与第二侧面相对置,并且该边缘形成第一侧面到第二侧面的过渡部,样品在该 边缘上具有不同的厚度^(1 = 1、2、3…),其针对在机械拉伸应力σ下,特别是通过所述的 方法或者作为所述装置的组成部分,分别从各个样品的待检测边缘开始的断裂,该多重型 板包括:
[0091]-用于检测具有厚度h的平坦样品断裂强度的多个型板,其中,i是1和N之间的 整数,N是该多重型板包含的型板数量,其中,
[0092]-这些型板分别具有用于以面接触方式压样品的形状稳定的型板表面,其中,
[0093] -这些型板表面分别形成具有半径R1的凸形的圆柱形或圆柱扇形,其中,
[0094] -这些半径满足=R1JR1,0〈i〈N-l,并且
[0095] -该多重型板包括至少三个、优选至少四个型板,其中,
[0096] -该至少三个、优选至少四个型板的半径R1 [0097]-是不同的,并且
[0098] -各自相对于参考值的偏差不大于30%,优选不大于15%,最优选选不大于5%, 其中,
[0099] -该参考值选自下述集合{020 μ m、025 μ m、030 μ m、050 μ m、070 μ m、 OlOO μ m、0145 μ m、0200 μ m},其中 C 是常数,并且
[0100] -优选C = EA2*〇),其中,E是样品材料(10)的弹性模量,σ是拉伸应力,样品 (10)应该在该拉伸应力下进行检测。
[0101] 该多重型板能够在相同的拉伸应力σ下检测具有不同厚度t的玻璃样品的断裂 强度。
[0102] 在该多重型板的一种优选的实施方式中,将该型板设置为,使这些型板的圆柱轴 彼此平行地位于一个平面中,各个型板表面沿着圆柱轴轴向错开地设置,并且这些圆柱形 弯曲的型板表面
[0103] -被同心地设置,或者
[0104] -将这些型板表面设置为,它们在垂直于圆柱轴的平面中的投影在一个点上相交。
[0105] 型板的这种构造能够节省空间并简化了型板的使用,特别是简化了不同半径的型 板之间的更换。单个型板的这种几何构造在操作中是特别有利的。
[0106] 接下来根据多个实施例并参考附图详细地说明本发明。在附图中相同的附图标记 表示相同的或相应的部件。
【附图说明】
[0107] 图1示意性示出了用于实施以前使用的两点弯曲法的装置。
[0108] 图2a_c示意性示出了示例性的薄玻璃样品的边缘的横截面。
[0109] 图3a_c示出了借助被构造为圆柱扇形的型板所进行的边缘检测。
[0110] 图4a_c示出了借助转动的、圆柱形的型板所进行的边缘检测。
[0111] 图4d示出了借助构造为抛物线形的型板所进行的边缘检测。
[0112] 图5示出了用于测定样品的断裂应力的方法的流程图。
[0113] 图6a示出了同心的阶梯式滚筒(Stufenwalze)的横向投影。
[0114] 图6b示出了同心的阶梯式滚筒的纵截面。
[0115] 图7示出了非同心的阶梯式滚筒的横向投影。
[0116] 图8示出了具有根据本发明确定的弯曲半径的玻璃带辊。
[0117] 图9至图11示出了与从断裂测试获得的统计参数相关的、用于玻璃制品的弯曲检 测的最大弯曲半径和最小弯曲半径。
[0118] 图12示出了玻璃片形式的玻璃制品,其被局部地强加具有通过滚筒预先限定的 弯曲半径的弯曲。
【具体实施方式】
[0119] 图1示出了用于实施已知的两点弯曲法的测量装置。在该方法中薄玻璃样品10 在两个支承板51、52之间张紧,随后通过这两个支承板51、52的聚拢而弯曲。
[0120] 在此在样品10上产生不均匀的应力状态,在样品10的中心IOm处应力最大。相 应地,样品10的弯曲半径在两个支承板51、52之间在中心IOm处也最小。
[0121] 通过测定断裂时的最小弯曲半径Rni以及根据该值确定边缘上的相应拉伸应力,能 够测定断裂应力。在此,拉伸应力σ与弯曲半径成反比。弯曲半径1?_就其而言与两个支 承板51、52的间距a有关。即,为了测定样品10的断裂应力,可以记录下在断裂时间点时 两个支承板51、52的间距a。这种装置具有前述的缺陷。
[0122] 图2a示意性示出了样品边缘13的横截面。薄玻璃样品10具有第一侧面11和第 二侧面12。样品10的边缘13在这里具有镶边13b。样品10从图示平面往外继续扩张。
[0123] 图2b示出了类似于图2a的另一个示例性的样品边缘13。该边缘包括端面13s, 并在第一侧面11到端面13s的过渡部上具有第一棱角131,在第二侧面12到端面13s的过 渡部上具有第二棱角132。
[0124] 替代棱角131和132地,在图2c中示出的样品边缘13具有倒圆形的端面13s。
[0125] 这对于专业人员来说是很平常的,在这里被命名为"边缘" 13的样品10的区域也 被称为"边"。这与是否具有棱角13U132或者例如是倒圆的无关。
[0126] 接下来根据图3a至3d说明根据本发明的方法的一个实施例。该实施例所讨论的 是在机械拉伸应力σ下检测具有厚度t的示例性脆性-断裂样品10的边缘强度。样品的 材料具有弹性模量E。在样品I 0的边缘13p上,正如前面在等式(1)中所描述的那样,在所 述参数之间存在关系式σ =E*V(2*R)。在此,R是样品10在"中性面" IOn中的弯曲半 径,即,在位于样品中心的无应力平面IOn中的弯曲半径,在该平面中拉伸应力和压应力相 互抵消。通过该关系式,可以在预先设定弯曲半径R的情况下测定对应的拉伸应力σ,以及 在预先设定拉伸应力σ的情况下测定对应的、将要强加给样品10的弯曲半径R。
[0127] 图3a示出了所述示例性的薄玻璃样品10在弯曲装置23中在弯曲之前的立体图。 弯曲装置23包括型板20以及可弯曲的带31。
[0128] 型板20被构造为圆柱形;其表面21具有恒定的弯曲半径&,在这里通过从该弯曲 的以叉号示出的中心点出发的箭头表示。该型板形状稳定,使得型板在压力作用下不会变 形。这里示出的型板20由金属构成。该型板支撑在框架6上。
[0129] 矩形的样品10由厚度t的薄玻璃构成。该样品具有四个边缘13。应该针对前面 的边缘13p检测其断裂强度。样品的厚度t通常在5 μπι和500 μπι之间。
[0130] 在样品的第一侧面11上粘附有粘结带31。该粘结带与待检测的边缘13ρ具有一 定的间距并且基本上平行于该待检测的边缘。已经证实:带31不仅应当是可弯曲的,而且 是柔性的和/或能扩张的。由薄塑料制成的不同类型的商用粘结带已证明是特别适用的。 粘结带31具有多种功能。一方面,伸出的末端31a和31b使得操作者能够容易地用手抓住 样品,将样品放置在型板20的表面21上,并在那里通过沿箭头32方向的拉伸在型板20上 弯曲。另一方面,该粘结带31在样品10断裂时能够使碎片保持粘附在带31上。样品10的 碎片理想地与粘结带31-起保持为一个单元。这一方面有利于避免工作事故。另一方面 能够对断裂的样品10及其碎片进行分析,而无需事先收集这些碎片并像拼图一样将这些 碎片再次拼接在一起。已经证实:粘结带31在精确测量的框架下对检测的结果没有影响。
[0131] 如果忽略粘结带31的这种作为保留碎片的部件的功能,那么代替粘结带31地,也 可以在样品的短边缘或边缘上安装简单的保持件31a和31b (没有连续连接的带31)。必要 时也可以直接抓住样品或者在其他保持装置中夹持样品。
[0132] 已经通过试验证实:对于样品10的几何形状没有特殊的要求。待检测的边缘13p 应当是直的,因此可以很好地将粘结带31围绕样品10设置(在边缘31后几个mm),并随后 在型板20上拉伸或铺设。样品10的长度实践中仅根据操作来限定。最终,长的样品10必 须能够在型板20上拉伸,因此样品长度在实践中的界限为大约600至800mm。对于样品10 的宽度也没有原则上的限制。如果样品10过宽,那么该样品在放置/拉伸时向后"落下", 这在没有对应措施的情况下严重妨碍了测量。不能排除的是,宽的样品10也会导致在待检 测的边缘13(测量边缘)上产生额外的应力,该应力在简单评估时不会加以考虑。因此优 选样品10的宽度不超过1〇〇_。优选长度与宽度的比例不小于1。
[0133] 图3b以沿横向方向的投影图示出了图3a的内容。粘结带31仅出于图示的原因 而与第一侧面11间隔开;实际上该粘结带粘附在第一侧面上。点状线IOn表示样品10的 中心面IOn。
[0134] 图3c的技术方案与图3b相符。但是现在拉力32是沿型板20的方向施加在粘结 带31的末端31a和31b上。由此将样品10的第二侧面12压在型板20的圆柱形表面21 上。样品10发生弯曲,从而使样品10的第二侧面12以面接触方式贴在型板表面21上。样 品10的第二侧面12承受型板表面21的弯曲半径&。对于作用在样品边缘13p上的拉伸 应力σ来说,该弯曲半径R
当前第2页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1