4.4. Упрочнение стекла

Важнейшей технологической операцией, обеспечивающей применение силикатного стекла на борту летательного аппарата, является упрочнение.

Наиболее распространенным способом упрочнения стекла служит закалка, создающая в стекле равновесные напряжения различного знака (сильное сжатие в тонких поверхностных слоях и небольшое растяжение - во внутренних).

Для того чтобы представить, как возникают остаточные напря­жения в стекле, мысленно выделим в стеклянном шаре, находя­щемся в полуразмягченном состоянии (например, при вязкости 10¹² пз, т.е. темпетарутра выше Т_g)( МГУПИ/дилат кривые), наружный слой и ядро (рис. 145, а). При быстром охлаж­дении шара со всех сторон наружный слой будет остывать значи­тельно быстрее, чем ядро. В первый момент охлаждения, пока в стекле еще возможны пластические деформации, наружный слой

Рис. 145. Схема возникновения остаточных напряжений в стекле /Л.М. Бутт, В.В. Поляк. Технология стекла//Изд. Лит. По строительству., М. 1971, 367 С. [100].

Кингстон/Рис-1-закалка

деформируется, значительно сокращаясь в объеме. Ядро в это время еще будет оставаться подвижным и занимать прежний объем, соответствующий более высокой, чем у охлажденной оболочки температуре (рис. 145, б). Из-за большего молекулярного объема ядра охлажденная оболочка «затвердеет» при неравновесных условиях внутреннего объема. По мере дальнейшего охлаждения ядро, в свою оче­редь, стремится сжаться, но встречает сильное сопротивление со стороны наружной, неэластичной, «затвердевшей» оболочки. Если бы представи­лась возможность, ядро, сжимаясь, оторвалось бы от наружного слоя, и между ними образовался зазор (рис. 145, в). Но так как ядро оторваться не может, то оно вынуждено при охлаждении занимать несколько больший объем, чем тот, который соответствует его тем­пературе. Ядро как бы пытается сжать оболочку, а оболочка в свою очередь пытается растянуть ядро. При этом в ядре возникают напряжения растяжения, а в наружном слое «оболочке», который ядро стремится притянуть внутрь к се­бе, напряжения сжатия. Между сжатым и растянутым слоем будет находиться нейтральная зона, свободная от напряжений. Распределение остаточных напряжений в быстро охлажденном стеклянном стержне показано на рис. 146.

Рис. 146. Распределение напряжений в стеклянном стержне

Кингстон/Рис-2-закалка

Временные напряжения возникают в хрупком стекле и распределены иначе, чем остаточные. При возникновении разности температур в хрупком стекле наруж­ные остывшие слои также стремятся сжаться, а внутренние, более нагретые, препятствуют этому сжатию. Однако, поскольку в хруп­ком стекле пластические деформации невозможны, наружные слон не могут сжаться в должной степени и остаются растянутыми. Внутренние слои в это время испытывают напряжения сжатия [100].

Временные напряжения при значительной величине вызывают немедленное разрушение изделия, в то время как значительные остаточные напряжения могут явиться причиной, как немедлен­ного разрушения изделий, так и его разрушения по истечении некоторого времени.

При действии силы на закаленную пластину, в которой существуют равномерно распределенные внутренние напряжения, происходит сложение напряжений возникающих под влиянием изгибающей силы с уже существующими напряжениями и распределение их так, как показано на рисунке 147.

Рис. 147. Эпюра внутренних напряжений в закаленном стекле без нагрузки (а);

Кингстон/Рис-3-закалка

Рис. 148 Эпюра внутренних напряжений в отожженном и закаленном стекле под нагрузкой при центральном трехточечном изгибе (б,в).

Кингстон/Рис-3-3-закалка

Рис. 149 Сжатые и растянутые слои в закаленном стекле.

Кингстон/Рис-3-закалка

При сравнении эпюр напряжений, возникших под одной и той же нагрузкой, в отожженной и закаленной пластинах, можно сде­лать следующие выводы:

верхний слой закаленной пластины сжат суммарным усилием, вследствие чего напряжение сжатия в нем значительно выше, чем в отожженной пластине;

Максимальные напряжения растяжения в отожженной пластине находятся на самой нижней поверхности, в то время как у закален­ной пластины они смещены внутрь и имеют значительно меньшую величину.

Кингстон/Рис-3-3-закалка

Следовательно, под влиянием приложенного изгибающего уси­лия закаленное стекло испытывает большее сжатие в верхнем слое и меньшее растяжение в нижнем слое, чем отожженное. Поскольку же предел прочности стекла при сжатии, как известно, в 10 раз больше, чем при растяжении, то понятно, почему закаленное стек­ло обладает повышенной прочностью. [100].

Механическая прочность и термостойкость закаленного стек­ла зависят от степени закалки (обозначается ), которая опреде­ляется величиной напряжений в стекле.

Для практических целей степень закалки закаленных стекол с открытыми торцами может быть рассчитана по формуле:

Справочник по производству стекла Т.2……

 = В^.10⁷ (^.Е/(1-))Т_g (),

Где:  - степень закалки (ммк/см);

В – оптическая постоянная напряжения в (см²/кг);

 - Коэффициент линейного расширения в (1/град);

Е – модуль Юнга (упругости) в (Кг/см²);

 - коэффициент Пуассона;

Т_g – температура стеклования, (^оС)

 - постоянная, зависящая оп параметра охлаждения;

 - параметр охлаждения, зависящий от параметра БИО.

() = 1 – sin / = ² ≈ 0,23 ^. ²;

На практике () ≈ 5  15 единиц.

Кингстон/МГУПИ/Степень-зак

Заготовки листового стекла, применяемые при производстве ИКО для получения высоких оптических параметров полузакаляют , т.е. параметр охлаждения для 5 6 мм стекла обычно равен 5 6,5.

Для листового стекла:

Т_g – температура стеклования листового стекла = 540 (^оС)

Е – модуль Юнга = 6900 кг/мм² = 690000 кг/см²

 = 0,22

В = 3,56^.10^-13 см²/дин = 3,56^.10^-10 см²/Н = 3,6^.10^-9 см²/кг

^. = 90^.10^-7, (1/град);

данные из: О.В. Мазурин, М.В. Стрельцина, Т.П. Швайко-Швайковская. Свойства стекол и стеклообразующих расплавов. Справочник т.1, изд. Наука. Л.1973, 443 С.

Степень закалки 6 мм стекла при таких условиях (() ≈ 6) равна:

 = 3,6^.10^{-9 .}10^{7 .} (90^. 10^{-7 .} 6,9 ^.10⁵ /(1 – 0,22)) ^. 540 ^. 6 ≈ 923ммк/см ;

Кингстон/МГУПИ/Степень-зак

Для удобства напряжения в закаленных стеклах выражают не в ммк/см, а в порядках на 1 см (N/cm). Порядок равен 540 ммк/см.

В данном случае  = 1,71(N/cm)

Определение внутренних напряжений в стекле

Качественный анализ остаточных внутренних напряжений в стекле проводят при помощи полярископов типа ПКС, ПКС-500 и ряда других. Их чаше всего используют для определения качества отжига изделий в производственных условиях. Количественное определение остаточных внутренних напряжений в стекле производят поляриметрами. Наиболее распространен метод определения остаточных внутренних напряжений в стекле полярископом-поляриметром, принципиальная схема которого приведена на рис. 96.

Устройство прибора.

Прибор состоит из осветителя 1, в металлическом корпусе которого установлена лампа 2 мощностью не менее 100 вт, матового стеклянного экрана 3, поляризатора 4, представляющего собой поляроидную пластинку или призму николя, предметного столика 5 с расположенной на нем стеклянной ванночкой 6, заполняемой иммерсионной жидкостью, в которую погружают образец 7. Мерительная головка 8 состоит из линзы 9, движка 10 (с тремя щелями), окуляра 11 с вмонтированными в него поляроидом-анализатором, угломерным диском или лимбом со шкалой и визирной стрелкой. Все узлы прибора расположены на Т-образной станине 12, и каждый из них за креплен соответствующим винтом.

К ингстон/Рис-полярим

Измерение напряжений.

Внутренние остаточные напряжения в стекле определяют на образцах различных конфигураций и размеров, например: пластинки шириной 3— 3,5 см и длиной около 10 см.

Образцы погружают в стеклянную ванночку, наполненную иммерсионной жидкостью (бензолом, керосином и пр.), или смазывают с торцов керосином. Торцы колец, как правило, предварительно подвергают тонкому шлифованию и полированию. Все это направлено к устранению деполяризации и рассеивания света неровностями граней образцов.

Перед установкой образца включают осветитель прибора и устанавливают анализатор вместе с пластинкой в 1/₄  «на темноту». Для этого глаз наблюдателя должен быть расположен перед анализатором, вращением которого вокруг горизонтальной оси добиваются полного затемнения поля зрения поляриметра. Данное положение анализатора обычно соответствует нулевому положению указательной стрелки на шкале угломерного диска. Если при нулевом положении стрелки полного затемнения поля зрения не наблюдается, следует, сохраняя нулевое положение анализатора, поворачивать поляризатор до появления максимальной темноты в поле зрения поляриметра и закрепить это положение обоймой, в которую вмонтирован поляризатор. После этого ванночку, наполненную соответствующей иммерсионной жидкостью, устанавливают на столик прибора и опускают в нее образец стекла, ориентируя его так, чтобы поток поляризованных лучей проходил перпендикулярно длинной торцовой грани образца

а)

Рис. 97. Стеклянная пластинка с остаточными напряжениями

a — разобщенные линии напряжения; б - сведенные линии напряжения

Кингстон/Рис-поляр-2

При наблюдении в поле зрения анализатора в торце образца отчетливо видны две темные нейтральные линии, близко расположенные к периферии пластинки с наличием между ними беловато-серого фона (рис. 97, а).

После этого медленно вращают анализатор до тех пор, пока наблюдаемые в поле зрения черные линии не сольются в одну утолщенную линию (рис. 97, б). Затем анализатор слегка поворачивают в обратную сторону, в результате чего образуется небольшой просвет между линиями, которые затем снова доводят до соприкосновения. В момент слияния линий их цвет из черного переходит в коричневый, Угол поворота анализатора отсчитывают по лимбу поляриметра. Ширину образца стекла (пластинки) на исследуе­мом участке обычно измеряют в трех точках и принимают среднее арифметическое. Величину разности хода лучей () рассчитывают по формуле

 = ( - ₀)/180 b = 3 ( - ₀)/b ммк/см

Где  - длина волны света, равная 540 ммк; b – средняя ширина образца в см; ₀ – величина угла по шкале лимба до сведения полосок образца в град;

 - величина угла по шкале лимба после сведения полосок образца в одну линию в град;

Разности хода лучей в одну волну соответствует угол поворота анализатора в 180^о.

По величине разности хода лучей в стекле вычисляют величину максимальных остаточных напряжений  в центре образца:

 = /В^. кГ/см²

Где В – удельное двойное лучепреломление, равное для листового стекла по данным [Н.М. Павлушкин, Г.Г. Сентюрин, Р.Я. Ходаковская Практикум по технологии стекла и ситаллов., Изд лит. по строит., М, 1970, 512 с.]

- 2,5 10^-7 см²/кГ;  - толщина образца в см.

Кингстон/Рис-поляр-2

Для расчета прочности закаленных листовых стекол в зависимости от степени закалки Г. М. Бартеневым и А.И. Ивановой предложена следующая эмпирическая формула [Справочник, т.2]

Р = 1,15Р_о + 2,8 ^. (/В^.10⁷); кГ/см²

При этом по данным Г. М. Бартенева и А.И. Ивановой для этой формулы

В = 2,45^.10^-7 см²/кГ;

Например для 6 мм стекла и вышеприведенных параметров охлаждения прочность закаленного стекла при среднем значении Р_о = 800 кГ/см² будет равна:

Р = 1,15^.800 + 2,8^.(923/2,45^.10^-7.10⁷) = 1975 кГ/см² = 19,75 кГ/мм² = 201 МПа

Кингстон/МГУПИ/Степень-зак

Другой особенностью закаленного стекла является значительное увеличение количества осколков при его разрушении, причем в отличие от острых, кинжалообразных осколков сырого стекла, эти осколки имеют закругленную форму, небольшие размеры и гораздо менее опасны.

При толщине листа промышленного стекла более 5 мм степень закалки может достигать 2-4 N/см в зависимости от интенсивности охлаждения.

После закалки стекла не могут подвергаться механической обработке (резке, обработке кромок, сверлению).

Закалку листовых стекол осуществляют преимущественно воздухоструйным способом в обдувочных решетках, подающих сжатый воздух перпендикулярно поверхности листа через большое количество отверстий или щелей. Для более равномерного охлаждения стекла и избежания "закалочных пятен" решетку приводят в возвратно-поступательное или вращательное движение. При закалке гнутых стекол применяют профильные воздухоструйные решетки, изогнутые в соответствии с формой листа. Для предотвращения деформации стекла при разогреве транспортировку стекла в закалочную печь и, затем в решетку осуществляют в вертикальном положении, используя подвески и зажимы различных конструкций.

F/2010/Производство/Закалка

Так как разность напряжений в поверхностных и внутренних слоях стекла (степень закалки) возрастает с увеличением толщины листа, воздушная закалка наиболее эффективна для стекла толщиной более 5 мм (рис…..).

Кингстон/файлы-эксель-закалка

Степень закалки, а, следовательно, и прочность стекла увеличивается при повышении интенсивности охлаждения. При использовании жидких закалочных сред с высокой охлаждающей способностью удается значительно повысить прочность даже тонких стекол (3-5 мм) до 300-400 МПа, что в 2-3 раза выше, чем у пластин, закаленных воздухоструйным способом. При жидкостной закалке стекло быстро опускают в находящуюся под печью ванну с кремнийорганической жидкостью. Во избежание чрезмерно высоких временных растягивающих напряжений на поверхности стекла между печью и ванной может быть установлена воздухоструйная решетка, несколько остужающая поверхность стекла (двухстадийная закалка).

Для ИКО однако это не имеет практического значения, т.к. оптические искажения в виде двулучепреломления не позволяют использовать эти методы упрочнения для производства ИКО.

Согласно Гриффитсу [Прочность стекла. Сборник статей. Перевод с англ. В. А. Берштейна, И.М. Неймарк, Я.А. Федоровского под ред В.А. Степанова., изд. «Мир», М, 1969, 840 с.]

σ_разр = ( )

Где σ_разр – разрушающее напряжение,

Е – модуль упругости,

ϒ – поверхностное натяжение,

с – глубина эллипсовидной трещины

Инглис вывел выражение между напряжением на дне трещины и приложенным напряжением:

σ_с = σ_m (1 + ) ≈ σ_m ( )

Где σ_с – напряжение на дне трещины

σ_m – приложенное напряжение,

с – глубина эллипсовидной трещины,

ρ – радиус кривизны у дна трещины.

Кингстон/МГУПИ/Гриффитс

Преимущества и недостатки данного способа упрочнения.

К преимуществам данного способа упрочнения относятся:

- Высокая производительность. Скорость нагрева до рабочей температуры закалки составляет примерно 35 45 секунд/мм толщины стекла. Время охлаждения составляет около 5  8 минут. С учетом установки изделия в рамку и снятия изделия на конвеерной закалочной решетке за смену можно закалить 20  25 заготовок. На автоматической закалочной горизонтальной линии количество заготовок в несколько десятков, а то и сотен раз больше.

- Эксплуатационная надежность закаленных стекол. Сжатые поверхностные слои закаленного стекла составляют в глубину до 20% от толщины стекла. Это на порядок больше чем глубина среднестатистической царапины (около 60 мкм).

К недостаткам данного способа упрочнения относятся:

- Значительные оптические дефекты (двойное лучепреломление, контраст закалочных пятен) при высоких степенях закалки.

- Возможное изменение геометрии закаленной заготовки стекла.

- Необходимость создания персональной закалочной линии для закалки каждого номинала изделий сложной формы (цилиндрическая, коническая поверхность с большой стрелой прогиба).

- Практически непреодолимые сложности при создании закалочного оборудования для заготовок сложной формы двойной кривизны с большой стрелой прогиба.

Фото\/оборуд/закалочного

Химическое упрочнение стекла

Файл-Симплекс-08 вставить

Как указывалось выше, наибольшая прочность стекла достигается при химической полировке (травлении) стекла. Травление осуществляют при вертикальном размещении листа в ванне, футерованной кислотоупорным материалом (фторопластом, винипластом и т.п.) и заполненной фтористо­водородной (плавиковой ) кислотой. Для повышения растворимости солей, образующихся при воздействии кислоты на стекло, и улучшения качества травленой поверхности в раствор плавиковой кислоты добавляют некоторые минеральные кислоты (серную, соляную, фосфорную, азотную).

Наибольшее упрочнение достигается при глубине травления не менее 150-250 мкм. При этом химический состав стекла не оказывает существенного влияния на достигаемую прочность. Скорость травления составляет 2-20 мкм/мин и зависит от состава стекла и концентрации кислоты. При этом малые скорости травления обеспечивают более высокое качество поверхности.

Для защиты травленого стекла от разупрочнения в процессе изготовления слоистых композиций на его поверхность незамедлительно наносят защитное покрытие в виде спиртового раствора, содержащего компоненты склеивающего слоя. При этом используются в основном методы полива. Предварительная воздушная закалка повышает стойкость травленых стекол к разупрочнению.

К особенностям данной технологии относится то, что травленые стекла не могут быть использованы сами по себе. Так как травленое стекло для сохранения его высокой прочности покрывают защитным покрытием, которое после сушки и запекания приобретает неровную матовую поверхность, то это стекло может быть установлено внутри многослойной композиции. Как правило, травленые стекла составляют силовой блок ИКО. При этом защитные покрытия необходимо подбирать таким образом, чтобы они соответствовали основному склеивающему материалу. Т.е. если с тыльной стороны силового блока припресовывается защитное стекло на полиуретановой склеивающей пленке, то и защитное покрытие на травленом стекле со стороны защитного стекла должно быть на основе раствора полиуретана, а если склеивающей пленкой является поливинилбутираль (ПВБ), то и защитное покрытие должно быть на основе раствора ПВБ. Если это правило не соблюдается, то возникает оптический дефект в виде «ряби», т.е. возникает поверхность раздела между поверхностью защитного покрытия и склеивающим материалом. Однако если защитные покрытия на основе спиртового раствора ПВБ давно разработаны и широко применяются, то с раствором полиуретана (ПУ) пока еще существуют значительные трудности. Первая из них та, что ПУ не растворяется в спирте и других привычных и безопасных растворителях. Имеющиеся растворители либо очень токсичны и опасны, либо очень легко испаряются и сложно поддерживать рабочую вязкость защитного раствора.

ТРАВЛЕНИЕ СТЕКЛА

С тех пор как были начаты исследования прочности листового стекла, упрочненного методом травления в растворах кислот, разработчики столкнулись с проблемой колоссального разброса частных значений при испытаниях на центрально-симметричный изгиб (от 100 до 3000МПа)./13/

Создавалось впечатление, что травление слабо влияет на самые опасные дефекты и благоприятно сказывается на дефектах типа трещин Гриффитса, определяющих исходную прочность стекла (100-150МПа).

Были проанализированы предполагаемые побочные факторы, приводящие к такой дисперсии. На первом этапе исключили возможность контактных повреждений от воздействия соприкосновения с различными предметами (руками человека, пылью помещения). Образцы хранились в обеспыленных камерах, в вертикальном положении, при комнатной температуре и влажности. Данные меры предосторожности позволили поднять нижние значения прочности до 700-800МПа. Однако, при внедрении данного метода в промышленное производство, было отмечено появление различных поверхностных дефектов, не видимых на исходном стекле, причем они присутствуют в большей или меньше степени практически на всех стеклозаготовках. Трудность исследования их влияния на прочность заключалась в случайном характере многих дефектов и невозможности их моделирования, т.к. часто они обусловлены не только приобретенными повреждениями в процессе вытяжки стекла, но и негомогенностью химического состава приповерхностных слоев стекла. В то же время данные повреждения могли быть не только причиной снижения локальной прочности изделия, но и влиять на оптические характеристики композиционных материалов после склейки стеклоблока.

На термически полированном стекле (ТП стекло) наиболее часто в процессе травления проявляются полосы посечек (мелких царапин длиной 1-2мм), оставляемых валками рольганга при вытяжке стекла на границе ванны с расплавом олова, на котором осаждаются кристаллы соединений олова, нанося повреждения на поверхность стекла. Появление царапин большей длины на поверхности после травления некоторыми авторами/ 14 / объясняется наличием в стекле вытянутых пузырей, имеющихся в стекломассе. Внутренняя поверхность пузырей имеет, как правило, отличный от основной массы химический состав /15/ и растягивающие напряжения вокруг, что может приводить к появлению протравок, а при вытянутых пузырях – к посечкам и царапинам. В качестве подтверждения правильности данной гипотезы авторы рассматривают появление царапин на поверхности обработанных в растворе плавиковой кислоты стержней из оптического стекла К-8, отличающегося своей гомогенностью состава, причем вытянутость данных дефектов зависит от скорости вытяжки образцов.

Удалив из выборки образцы с видимыми дефектами, можно дополнительно уменьшить дисперсию прочности образцов и достичь минимальных результатов прочности выше 1500МПа. Но данный метод отбраковки непригоден при химическом упрочнении стеклозаготовок для ИКО, имеющих большие размеры, т.к., даже при тщательном отборе стекла, не удается получить идеальную поверхность стеклозаготовок после травления. Поэтому каждый проявившийся дефект приходится анализировать индивидуально. В инструкциях по травлению приводится перечень ряда дефектов, допустимых на поверхности стеклозаготовок после обработки их в растворах кислот.

Наряду с дефектами поверхности на прочность стекла большое влияние оказывает соблюдение основных правил инструкций проведения технологического процесса, к которым относятся чистота раствора кислот, температурно-влажностные параметры сушки и хранения травленых стеклозаготовок, условия нанесения и термообработки защитных покрытий.

По данным /16/ показано, что воздействие паров плавиковой кислоты и влаги в процессе сушки может привести к разрывам поверхности в местах с дефектами и растягивающими напряжениями вокруг них. Повреждение высокопрочной поверхности стекла может происходить при барботаже сжатым воздухом раствора в процессе травления, загрязненного закристаллизованными продуктами травления.

Содержание влаги в поверхностных слоях вообще трактуется неоднозначно. По /17/ максимальное содержание влаги в поверхности позволяет получить пластифицированный слой величиной до 70 ангстрем, который обладает значительными релаксационными свойствами, что в свою очередь приводит к увеличению прочности стекла. Однако в процессе термической обработки травленых стекол с защитными покрытиями на основе полвинилбутиральных пленок при склейке композиционных материалов, в зависимости от количества адсорбционной воды между пленкой и стеклом, может происходить дегидратация поверхностного слоя, что приводит к появлению растягивающих напряжений и, как следствие, к образованию микротрещин во время его нагружения. Поэтому при использовании травленых стекол при повышенных температурах целесообразнее использовать химически прививаемые покрытия или праймеры, являющиеся переходным слоем между пленкой и стеклом и исключающих дополнительную адсорбцию влаги в местах прививки поливинилбутиральной пленки к стеклу на связях -ОН-ОН- стекла и покрытия.

По технологической инструкции 578.38.000.00039 травленые стекла контролируются с учетом следующих параметров и допусков:

Наименование параметров	Допуск
Протравленные царапины: Грубые	Допускаются одиночные общей длиной до 100мм
Волосные	Допускаются в разбросанном виде
Протравленные выколки, намины	Допускаются в рассредоточенном виде
Полупрозрачные (белесые) пятна, полосы и потертости	Допускаются общей площадью до 50 см2 на каждые 0,2 м2 площади
Одиночные местные протравки поверхности в виде выпуклых налипаний в форме "звездочек" до 2мм Более 2мм	Допускаются в разбросанном виде (не ближе 100мм друг от друга) Не допускаются в регламентируемой зоне по оптическим показателям

КИНГСТОН/Симплекс-травление

К сожалению, нигде не указывается, до какого уровня снижается прочность стекла при наличии данного дефекта.

Чтобы выявить влияние на прочность определенного дефекта, пластины стекла размером 500х500мм подвергали травлению на глубину ~50 мкм и отмечали выявленные повреждения поверхности, затем из них вырезались образцы размером образцы 120х120мм таким образом, чтобы дефекты находились в зоне максимальных растягивающих напряжений при испытаниях на центрально-симметричный изгиб. Далее образцы сортировались по виду дефектов, вновь подвергались травлению на глубину 200-220мкм, покрывались защитным покрытием и проходили термообработку при t=75⁰С в течение 2х часов.

В таблице 4.9. представлены результаты прочностных испытаний данных образцов (протокол №53).

Таблица 4.10.Прочность травленых образцов с выявленными дефектами поверхности.

№ обр.	Вид дефекта	Состояние дефекта	Прочность, кг/мм2
1	Налипания в форме звездочек	Деф. В середине +по полю следы от валков	140,3
5		расстояние до деф. от торца 40мм	61,5
9		Расстояние до деф. от торца 50мм	30,2
10		2 небольших дефекта в центре	192,4
12		2 деф. На расстоянии 30 и 40мм от торца	94,7
15		небольшой дефекта в центре	201,3
18		Дефект в центре	119,2
19		Дефект в центре	149,6
21		Дефект в центре	60
22		2 дефекта в центре	119,9
24		Дефект в центре	99,2
26		Дефект в центре	152,
31		Дефект в центре	14,1
2	царапины	Грубая царапина длиной 3мм	9,1
3		Волосная царапина от угла к центру длиной 40мм	77,4
4		Царапина длиной 15мм	53,5
6		Грубая царапина длиной 3мм	51,7
7		царапина длиной 60мм	71,5
11		Царапина длиной 80мм от края	54,8

Продолжение таблицы

16	царапины	Волосные царапины в центре	183,9
17		Волосная царапина длиной 100мм	112,2
28		Волосная царапина длиной15мм	160,9
14	Потертости и намины	Потертость в центре	184,2
20		То же	157
25		Отдельные мелкие протравки	140,2
13		Мелкие потертости в центре	186,6
30		Потертость в центре 2х2мм	216,1
23	пузыри	Растравленный пузырь	166,9
29		Пузырь на поверхности	49,4
27		Растравленный пузырь	222,1
8		Мелкие дефекты от валков	216,7

КИНГСТОН/Симплекс-травление

Прочность стекла в исследуемой выборке образцов составила 121(9,1-223,4)кг/мм², в то время как на стеклах без видимых нарушений поверхности- 150,7(75,9-223,4). Тщательная визуальная отбраковка после травления на небольшую глубину позволила поднять минимальные значения с 9 до 75 кг/мм². На рисунках 1, 2, представлены фотографии наиболее ярко выраженных повреждений поверхности, проявляющихся после травления.

)

в)

Рисунок 1. Дефекты на травленом в виде "звездочек".

а)

б)

Рисунок 2. Дефекты на травленом стекле:

а) царапины;

б) намины

КИНГСТОН/Симплекс-травление

Анализируя полученные результаты можно сделать следующие выводы:

1. Несмотря на имеющиеся дефекты, средняя прочность образцов

увеличивается в 5-6 раз по сравнению с исходной.

2. Максимальная дисперсия прочности получена на образцах с царапинами – от 9 до 184кг/мм², что свидетельствует о невозможности подхода в устья трещины на отдельных образцах и сохранения на концах растягивающих напряжений, являющихся инициаторами разрушений.

3. Большой разброс прочности наблюдается в присутствии дефектов в виде "звездочек". На фотографиях при увеличении их в 50 раз можно видеть как полностью вытравленные включения, так и оставшиеся каверны с блестящими микротрещинами по краям, характерными для непротравленных трещин. По-видимому, они и являются источниками низких значений прочности.

4. Растравленные пузыри также требуют к себе повышенного внимания, т.к. прочность образцов с такими дефектами может колебаться от 50 до 220кг/мм².

5. Наименее опасными дефектами при прочностных испытаниях могут считаться потертости и намины.

Таким образом, проведенные испытания показали, что получить травленую поверхность на промышленном листовом стекле без визуально видимых дефектов практически невозможно. Поэтому, несмотря на то, что данная стеклозаготовка может быть пропущена для дальнейших операций в соответствии с допусками технологической инструкции, каждый дефект требует тщательного осмотра и согласования с ведущим технологом изделия.

(F/ Симплекс/Травление)