JP6042504B2 - 脆性材料製のプレート状部品の端部強度を測定するための方法および装置 - Google Patents
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Description
図1 プレート状の脆性破壊部品の破壊強度を測定するための従来の測定装置、
図2 脆性材料製のストリップ状の試料であって、その端部に本発明による測定装置の保持具を備えられた前記試料、
図3 図2に図示された装置の試料端部上の平面図、
図4 ストリップ状の試料における同一の機械的応力の線(等値線)の分布、
図5 本発明による方法を行うための測定装置、
図6 本発明によって測定された曲げ半径を有するガラスリボンのロール、
図7〜9 破壊試験から得られた統計的パラメータの関数としての、ガラス物品の曲げ試験のための最大曲げ半径および最小曲げ半径、
図10 ローリングにより、予め規定された曲げ半径を有する局所的な曲げが印加されたガラスリボンの形態でのガラス物品。
(1) Fproduct=1−(1−Fsample)L
前記指数Lは
(2) L=Lproduct/Lsample
によって与えられる。
・ 測定長が非常に短い。このことが、大きな試料についての再計算において大きな不確実性をもたらす、
・ 試料の長さにわたる応力分布が不均一である。このことも、大きな試料についての再計算においてさらなる不確実性をもたらす、
・ 両方の端部が等しく応力に供されるので、異なって製造された端部を互いに独立して測定できない、
・ 試料全体が曲げられるため、表面領域も曲げ軸の方向における高い引張応力下にあり、その結果、端部および表面の品質次第では破壊が表面で起こり得る、
・ 該方法は均質な厚さの試料のためのみに適しており、なぜなら、そうでなければ、生じる曲げ変形の計算のために使用される近似法がもはや有効ではないからである。
・ 実質的に任意の長さの試料を使用できる、
・ 試料における応力が、測定範囲にわたって充分に一定である、
・ 試料の2つの端部で引張応力が著しく異なるので、破壊は1つの端部に優先的に起因し、前記端部を予め規定することができ、ひいては他の端部と充分に独立して調査することができる、
・ 表面上の引張応力は、印加された応力プロファイルによって著しく低減される、
・ 試料の厚さ分布が既知である、不均質な厚さの試料もこの方法で調査することができ、なぜなら応力分布を計算するための分析的な解法が存在するからである。
(3) 力のバランス:
(5) 底領域の重心:
(6) 線形の応力曲線
・ 脆性材料製のストリップ状の試料1の端部を固定するための2つの離れた保持具2、4、並びに
・ 前記保持具2、4の1つに引張力を印加し、保持具2、4に固定されたストリップ状の試料1の長手方向に引張力が伝達するように設定されている引張試験装置30
を含み、その際、
・ 引張試験装置30は、さらに、引張力が連続的に増加し、且つ印加された引張力下で試料が破壊する際に、引張力の、または引張力に相応する値の現在の値が表示または記録されるように設定される。ここでもまた、予め規定された引張力になるまで引張力を増加させることができ、その際、引張試験装置30は試料が引張力または引張力に相応する値の予め規定された最大値に耐えるかどうかを記録するように設定される。既に説明されたとおり、保持具2、4は、引張試験装置30の引張力を保持具2、4に伝達するための力の伝達具を有し、その際、それらの力の伝達具は、引張方向に対して垂直に見た場合に保持具2、4の固定部13の中心に対し側方に偏って配置されるので、保持具2、4に固定された試料1の縦方向の端部12、13上の引張力が異なる。
並びに、適宜、着色酸化物の添加剤、例えばNd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、希土類酸化物: 含有率0〜5質量、または、「黒ガラス」のためには含有率0〜15質量%、並びに、清澄剤、例えばAs2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2: 0〜2質量%。
並びに、適宜、着色酸化物の添加剤、例えばNd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、希土類酸化物: 含有率0〜5質量、または、「黒ガラス」のためには含有率0〜15質量%、並びに、清澄剤、例えばAs2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2: 0〜2質量%。
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並びに、適宜、着色酸化物の添加剤、例えばNd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、希土類酸化物: 含有率0〜5質量、または、「黒ガラス」のためには含有率0〜15質量%、並びに、清澄剤、例えばAs2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2: 0〜2質量%。
並びに、適宜、着色酸化物の添加剤、例えばNd2O3、Fe2O3、CoO、NiO、V2O5、Nd2O3、MnO2、TiO2、CuO、CeO2、Cr2O3、希土類酸化物: 含有率0〜5質量、または、「黒ガラス」のためには含有率0〜15質量%、並びに、清澄剤、例えばAs2O3、Sb2O3、SnO2、SO3、Cl、F、CeO2: 0〜2質量%。
・ プレート状の脆性材料の端部強度を測定するための本発明による方法によって、複数の試料1(総数N)を使用して、試料1が各々破壊する引張応力を測定し、
・ それらの値から、各々の試料1が破壊する際の引張応力に相応する曲げ半径Riの平均値<R>を計算し、且つ前記平均値を使用して、
・ 分散sを好ましくは
・ 試料(1)と同じガラス材料製のガラス物品、好ましくはガラスリボン(100)を曲げて、前記ガラス物品が曲げ半径RPTまたは相応の引張応力に耐えるかどうかを試験し、その際、
・ 前記曲げ半径RPTは、相対分散s/<R>に依存する半径Rmin〜Rmaxの範囲内にあるように選択され、その際、
・ 半径RminおよびRmaxは、上記の式i)およびii)によって与えられる、
前記方法にも関する。
2、4 保持具
5 1の長手方向
7 接着接合部
10、11 1の側面
12、13 1の縦方向の端部
14 2、4の固定部
15、16 端部
18 中心線
20 鳩目
22 引張応力の等値線
25、26 支持プレート
29 端部強度を測定するための装置
30 引張試験装置
31 ピン
32 気圧式または液圧式の引張装置
34 圧力センサ
35 作動流体
36 圧力源
37 可動台部
39 ガイドレール
40 記録装置
42 スイッチ
100 ガラスリボン
103 ガラスのロール
104 103の内側104
107 シート材料
Claims (16)
- プレート状の脆性材料の端部強度を測定する方法であって、
・ 対向する2つの側面(10、11)および試料(1)の長手方向(5)に延びる2つの縦方向の端部(12、13)を有する、脆性材料製のストリップ状の試料(1)を準備し、その際、
・ ストリップ状の試料(1)の2つの端部(15、16)の各々を保持具(2、4)に接続し、且つ、
・ 前記2つの保持具(2、4)を引き離すことにより、ストリップ状の試料(1)が、その長手方向(5)に向く引張応力に供され、その際、
・ 引張力が2つの縦方向の端部(12、13)の間を走る試料(1)の中心線(18)に対して非対称に伝達されることにより、縦方向の端部(12)の一方の上に、対向する縦方向の端部(13)の上よりも高い引張力が印加され、且つその際
・ 試料(1)が破壊するまで引張力を増加し、且つ
・ 試料(1)の破壊時の引張力を記録する、
前記方法。 - さらに、前記保持具(2、4)の力の伝達具がストリップ状の試料(1)の中心線(18)に対して試料(1)の縦方向の端部(12、13)の一方の方へ偏るように、前記保持具(2、4)を試料(1)に固定することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- さらに、前記保持具(2、4)を、接着接続部(7)によって試料(1)に接続することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- さらに、前記保持具(2、4)を、試料(1)の側面(10、11)の1つの片側上で固定することを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- さらに、保持具(2、4)の少なくとも1つが試料(1)に平坦に接続され、その際、固定領域は試料(1)の幅の少なくとも3/4にわたって延びる幅を有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- さらに、保持具(2、4)を、より高い引張力が印加される縦方向の端部(12)から固定表面領域が距離をおかれるように、試料(1)に平坦に固定することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- さらに、複数の試料(1)が同時に引き離され、その際、それらを引き離すための引張力が共通の加圧作動流体(35)を使用することによって気圧式または液圧式で生成されることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- さらに、長さが少なくとも幅の2倍の長さである試料(1)が使用されることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
- プレート状のガラス物品の製造方法であって、前記ガラス物品の試料について端部強度を請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法によって検査し、その端部強度に基づいて最小の曲げ半径を測定し、且つ、前記試料が得られた前記ガラス物品と同様である他のガラス物品を曲げ、その際、曲げ半径は測定された最小曲げ半径を超過しない、前記方法。
- ガラス物品としてガラスリボンを製造し、且つその製造後にガラスリボンをロールへと巻き取り、その際、ロール内側でのガラスリボンの曲げ半径が最小曲げ半径を超過しない、請求項9に記載の方法。
- 高い破壊強度を有するプレート状のガラス物品を提供するための方法であって、
・ 請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法によって、複数の試料(1)を使用して、各々の試料(1)が破壊する引張応力を測定し、
・ それらの値から、各々の試料(1)が破壊する際の引張応力に相応する曲げ半径Riの平均値<R>を計算し、且つ前記平均値<R>を使用して、
・ 分散sを
・ 試料(1)と同じガラス材料製のガラス物品を曲げて、前記ガラス物品が曲げ半径RPTまたは相応の引張応力に耐えるかどうかを試験し、その際、
・ 前記曲げ半径RPTは、相対分散s/<R>に依存する半径Rmin〜Rmaxの範囲内にあるように選択され、その際、
・ 半径RminおよびRmaxは、
- 請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法の、予め規定された曲げ半径を有する曲げ荷重下で予め規定された破壊強度を有するプレート状のガラス物品の製造のための使用であって、ガラス物品の少なくとも1つの端部が、その端部の長さ全体に沿って曲げ半径RPTを有する曲げ荷重に耐え、その際、曲げ半径は、
前記使用。 - さらに、前記ガラス物品が少なくとも20メートルの長さを有する薄いガラスリボン(100)であることを特徴とする、請求項12に記載の使用。
- プレート状の脆性材料の端部強度を測定するための装置(29)であって、
・ 脆性材料製のストリップ状の試料(1)の端部を固定するための2つの離れた保持具(2、4)、並びに
・ 前記保持具(2、4)の1つの上に引張力を印加することにより、引張力が前記保持具(2、4)の1つに固定されたストリップ状の試料(1)の長手方向に伝達するように設定された引張試験装置(30)
を含み、その際、
・ 前記引張試験装置(30)がさらに、引張力を連続的に増加させ、且つ印加された引張力下で試料が破壊した際の引張力または引張力に相応する値の現在の値を表示または記録するように設定され、且つその際、前記保持具(2、4)は、
・ 前記引張試験装置(30)の引張力を前記保持具(2、4)上に伝達するための力の伝達具を有し、その際、
・ 力の伝達具が、引張方向に対して垂直に見て前記保持具(2、4)の固定部(13)の中心に対して側方に偏って配置されていることにより、前記保持具(2、4)に固定された試料(1)の縦方向の端部上の引張力が異なっている、
前記装置。 - さらに、前記引張試験装置(30)は、気圧式または液圧式の引張装置(32)を含むことを特徴とする、請求項14に記載の装置。
- さらに、気圧式または液圧式の引張装置(32)の作動液(35)の圧力を記録するための圧力センサ(34)を含む、請求項15に記載の装置。
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