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_3

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与样品10的"中性面"IOn有关。仔细观察的情况下,该弯曲半 径比&大样品厚度的一半,即t/2。但是这可以被忽略并简化地采用R = Rp 即,在该近似 的情况下,样品10被强加有型板表面21的弯曲16 ;样品边缘13p在第一侧面11的区域内 近似地承受对应的拉伸应力σ。
[0135] 在另一种实施方式中,粘结带31粘附在样品10的第二侧面12上。在足够薄的粘 结带31中,样品10的弯曲半径R不会出现明显的变化。这种设置的优势在于排除了粘结 带31对样品10的第一侧面11的任何影响。另外,粘结带31可以在型板表面21被刮出刮 痕之前至少局部地保护第二侧面12。
[0136] 图4a至4c说明了按上述构造的另一个实施例。还是检测样品10的边缘13ρ的 断裂强度。型板20此时被构造为能够转动的实心圆柱体20。样品10在其第一侧面11的 区域内在边缘13ρ上具有缺陷(Defekt)41。
[0137] 此外在该实施例中,样品10沿着待检测的边缘13ρ比前一个实施例更长。现在在 特定的时间时只有边缘13ρ的一个区段15还压在型板上。该区段15使得样品10继续被 强加有型板表面21的圆弧形的弯曲16。在该区段15中,在相应时间点上检测样品10 ;但 是在该区段15之外样品10不再与型板表面21接触。
[0138] 如图4a所示,样品10以其第二侧面12放置在型板20的圆柱形的表面21上。该 样品在区段15上通过相对于圆柱形的型板20径向延伸或者相对于型板表面21法向延伸 的压力30被压在型板20上。这是这样进行的:样品10在型板20上弯曲,并且一旦区段15 被压,样品10或样品边缘13p的第二侧面12在被压的区段15中承受具有弯曲半径&的 型板20的弯曲。还可以假定:中性面IOn (这里没有示出)的弯曲半径R近似等于型板20 的弯曲半径。
[0139] 样品10在持续的压力30下沿传送方向34被进一步传送,其中,型板20的轴线7 保持位置固定,并且型板20沿示出的旋转方向24转动,从而使样品10的第二侧面12不会 在型板表面21上滑动,而是滚动。这使得检测本身不太可能引起其他的表面缺陷,这样的 表面缺陷可能会使结果有错误。
[0140] 在图4b中样品被继续传送。样品的区段17承受具有弯曲半径R的弯曲16,该区 段沿方向34离开型板20并继续行进。示例性的缺陷41接近弯曲的型板20。
[0141] 图4c中进一步放大了已经弯曲并由此被检测的区段17。此外,缺陷41移动进入 弯曲的区域15中。在那里,该缺陷在拉伸应力σ作用下导致形成裂缝42。样品10断裂。
[0142] 圆柱形的型板20可以主动旋转并同时作为样品10的传送装置33。然而该型板也 可以只在操作者手动地在型板20上拉动样品10时随动。
[0143] 在另一个实施例中,型板20不是可转动地放置。替代地,样品10在型板表面21 上被滑动地拉动。在这种情况下,型板20也不必是完整的圆柱体;型板表面21如图3a至 3c所示形成部分圆柱形21或圆柱扇形21,在这种情况下就足够了。
[0144] 在图4d中类似于图4a_c和图3a_c地示出了型板20。但是在该情况下型板表面 21不是圆柱形,而是抛物线形的。该抛物线21在顶点21k上具有曲率半径为&的局部曲 面;型板表面21的相应的曲率圆28在该位置21k上以虚线表示。在该实施方式中,通过使 样品10在压状态下沿箭头35的方向传送,使得样品10的边缘的每个点在该弯曲部21k上 都承受相应的弯曲。这种不具有圆柱形弯曲的型板表面的型板的形状同样适合用来测试样 品10是否承受了特定的弯曲应力。然而,如果需要样品10直至断裂,则这里的缺点在于, 必须定位出断裂位置才可以确定样品在什么应力下断裂,因为这种断裂不是必然出现在具 有最小曲率半径&的顶点上。与之相反的是,圆柱形弯曲的型板表面对样品施加相同的弯 曲,却能够与断裂位置无关地确定断裂应力。
[0145] 显而易见,在不偏离本发明范围的情况下可以形成各种其他的型板形状20。重要 的是,样品10通过型板表面20首先被至少局部地强加有限定的曲率21k。该局部的曲率 21k随后可以通过样品10和型板表面21之间的相对移动而沿着边缘13p在样品10上移 动,从而使得通过该移动所限定的样品10的区域13p承受具有固定最小半径R的弯曲21k。
[0146] 图5示出了根据本发明的用于测定样品10的断裂应力〇 ,的方法的一个实施例。 首先在步骤52中设定型板半径&或者与之相对应的拉伸应力σ,并且样品10在其待检测 的边缘13ρ上特别是如上所述地借助相应的型板使弯曲部16承受该负荷(步骤53)。然后 在步骤54中检测样品10是否从待检测的边缘13ρ开始断裂。没有从该边缘开始断裂或者 从不同于所关注边缘13ρ的另一个边缘13开始断裂的样品10通常被舍弃(没有示出)。
[0147] 如果样品10没有断裂,那么减小型板半径&或者增大预先设定的拉伸应力〇 (步 骤55),并再次以步骤53使样品10承受现在具有减小的弯曲半径&的弯曲16。
[0148] 重复步骤53、54和55,直到在步骤54中确定样品10的断裂。如果样品10从待检 测的边缘13ρ开始断裂,那么记录下与样品还没有断裂时的最终的弯曲半径&相对应的弯 曲应力Ok。同样也适用于对应型板弯曲半径&的弯曲应力σ k+1,在该弯曲半径时样品?ο 断裂。断裂应力〇b位于σ σ σ k+1的区间内。合理的近似值是该区间的中间值。
[0149] 如果样品10断裂,那么在所有情况下都必须检测该断裂是从关注的边缘13p开始 还是从样品的其他位置开始(例如从不受关注的边缘13或者从表面开始)。该测定在特定 的情况下可以根据简单的标准进行:样品10在其边缘13p上从点41开始断裂,由此通常形 成多个从该点41开始的线束形式的裂缝42。如果这种裂缝线束也是从关注的边缘13p开 始,那么就是待证实的断裂。如果断裂42不是从关注的边缘13p开始,那么在边缘13p的 观测范围内的应力值是没用的。
[0150] 在图6a和6b中示出了根据本发明的阶梯式滚筒300形式的多重型板,其被设计 用于根据上述的方法测定样品10的断裂应力σ b。
[0151] 该阶梯式滚筒由圆盘301至320的组合300共同组成,这些圆盘同心地设置。图 6b示出了阶梯式滚筒300的纵截面,图6a示出了圆盘301至320沿横向方向的投影。这里 示出的圆盘301至320由夹板或塑料、特别是POM单个地制成,并且通过轴线7相连。但是 这些圆盘例如也可以作为工件旋转。该材料必须仅以机械的方式加工,以使圆盘301至320 能够以足够的精度制造,并且必须确保在放置以及在圆盘301至320上拉伸玻璃样品10时 不会变形。圆盘301至320由框架6固定。
[0152] 圆盘301至320能够被可旋转地或者不可旋转地放置。可旋转安装的轴线7和/ 或各个圆盘301至320的优势在于,由此能够使得样品10在这些圆盘301至320随动时相 对于各个圆盘301至320移动。由此必然使得样品10的与各个圆盘301至320的表面21 相接触的第二侧面12不在表面21上滑动;因此降低了样品10的侧面12被刮伤的风险。
[0153] 如果需要测定样品10的断裂应力〇 b,则将样品10依次地放置在圆盘301至320 上,并例如如图3a至图3c所示地压,直至样品断裂。在另一个实施例中,样品被例如如同 以上结合图4a至4c所示的方法那样在圆盘301至320上被拉动。
[0154] 圆盘301至320在该实施例的现场示例性实施中具有以下半径:

[0156] 在选择半径&时应当注意,相邻的半径R JP R 1+1的比例近似为恒定的。对于相同 类型的样品,恒定的半径比q = R1Aw(偏差优选为Aq〈l% )按照等式(1)导致相对于其 成倒数且同样恒定的相应弯曲应力的比例σι+1/〇1= q。应力或半径的几何学的递进特别 有利于对全体样品10的表征,因为玻璃样品10在拉伸应力σ下在边缘13p上的断裂是统 计学的结果。具有恒定的半径比或应力比q的递进使得分布函数的相关数值能够在没有被 进一步转化的情况下根据σ 量值的分布被读出。
[0157] 在接下来的表格中列出了其他优选的半径递进和相对应的拉伸应力σ,拉伸 应力的单位为兆帕斯卡(MPa),玻璃类型为D263(弹性模量E = 72. 9GPa)和AF32(E = 74. 8GPa),玻璃厚度为t = 0. 05mm (两种玻璃类型)以及t = 0.1 mm和t = 0. 2mm (仅AF32)。
[0158]

[0160] 特别优选至少五个具有不同半径的圆盘的组合,半径选自上述表格。
[0161] 接下来再次对各个半径在几何结果上的分类进行说明。利用上限〇 Max和下限〇 Μιη 设定弯曲应力的测量范围。该范围应当被几何学地划分成N个单个应力σ η。根据等式(I), 最大半径R1对应于σ Μιη,最小半径Rn对应于〇 Max。这一系列半径的"倍增系数"在严格的数 学分析时为(忽略样品厚度的情况下):
(NI)) 〇
[0162] 因此对于单个半径有:Ri+1= q*R ;= R fq'G 1}。
[0163] 已经证实:在〇Max/〇Min~1.5的范围内,对于四个递进来说,根据实验获得的合 理结果为:倍增系数为q~(1. 5Γ(1/5)至(1. 5Γ (1/4),即q~L 09。
[0164] 这样计算得到的半径R1和递进也可以被大概地遵循。合理的实际值为
其中,
_进一步优选RiiMin= Ri*(q*p) ~( 1/2);R iiMax= R i*(q*p) ~(1/2),其中,正的间距系数(Abstandsfaktor)p〈l,该间距 系数优选为〇. 99,最优选选为0. 5,进一步优选为0. 01。
[0165] 在下面的表格中再次列出示例性的半径Ri,包括p = 1和p = 0. 99时的下限和上 限:
[0166]

[0168] 进一步优选圆盘半径为:
[0169] -当样品玻璃厚度为t = 0· 03mm和t = 0· 05mm时:
[0170] Rl= 39、36、33、30、27、25、23、21、19、18、16、14、12、10、8、6、4臟,
[0171] -当 t = 0· Imm 时:Rl= 71、65、60、55、50、46、42、39、36、33、30、27、25、23、21、19、 18、16、14、12、10、8、6、4mm ;
[0172] -当 t = 0· 2mm 时:Rl= 100、92、84、77、71、65、60、55、50、46、42、39、36、33、30、27、 25、23、21、19、18、16、14、12、10mm〇
[0173] 需要指出的是,在本申请中所提供的作为"半径"和"圆盘半径"的值以及关系式并 不局限于具体实施例范围内的板状的型板,而是即使在单个型板的应用中作为弯曲半径使 用也是特别有利的。这在关于局部曲率半径以任意形式(例如抛物线)形成的(单个-或 多重_)型板中,至少在各个型板表面21在位置21k上的一个点上也是同样适用的,样品 (10)在该位置上应当被压在表面21上或者已经被压在表面21上。
[0174] 在图6a和图6b示出的实施例中,圆盘301至320彼此同心地设置,而图7则示出 了一种相对于图6a和图6b所不可替代的设置。图7不出了圆盘在相应的横向平面中的投 影,因此圆柱轴是从图示平面向外指向。圆盘301至305被设置为,使这些圆盘表面的投影 在一共同的点300p上相交。这些表面在该位置300p上沿纵向方向(从图示平面向外,未 示出)形成一条直线,该直线连接各个圆盘表面。该实施方式的优势在于,在测量时能够容 易地在不同圆盘301至305之间实现互换。
[0175] 替代一个或多个圆盘20或301至320地,在另一个实施例中包含一个或多个型板 20,这些型板仅在窄的(角度)区域中具有圆弧形的型板表面21,在剩余区域中可以形成 为任意的形状。换句话说,该型板表面是由圆柱形侧面构成的小的区段,该区段被安装在框 架上。各个样品10在型板20上被拉伸。这对于非常小的弯曲半径R来说特别有利,因为 在这种情况下长的样品10总归需要在型板20上拉动,因此简化了型板20的制造。然而在 此必须确保,样品10的每个点至少短时间地承受相应的弯曲16。已经证实:当为此将样品 10覆盖在扇形角为10°的圆柱形扇段21上,并且样品10在该区域21中以面接触方式紧 贴在型板20上时通常已经足够。需要时还可以通过将紧贴的角度区域21提高到直至90° 来进一步提尚可靠性。
[0176] 此外,多重型板也可以锥体或截顶锥体的形式被构造为"无级的"。在该情况下,通 过将相应样品10放置在具有大弯曲半径&的型板区域上,并在压于该多重型板的情况下 朝较小的弯曲半径&移动直至样品10断裂,可以无级地测量样品10的断裂应力σ b。因 此,可以将锥体或截顶锥体看作是由无限多个无穷小的、窄的型板20构成的组合。
[0177] 样品能够借助粘结带31或者其他可弯曲的带31来压。但是样品也可以借助与型 板20相匹配的配对件("模型(Form) ")压在型板20上。
[0178] 此外,替代外圆柱21 (样品10的第二侧面12从外部压在该外圆柱上)地,也可以 使用内圆柱(或者内圆柱区段)。样品10的第一侧面11沿径向从内部压在该内圆柱上。
[0179] 基于断裂试验也可以实施一种用于制造玻璃制品的方法,该玻璃制品具有至少一 个这样的边缘
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