Основные линейного отжига оптического стекла - Данюшевский Е.Э.
Скачать (прямая ссылка):
3 Е.Э. Данюшев.кий
33
-г- ммк/см 8п
Фиг. 10. Спрямленная релаксационная кривая, соответствующая фиг. 8.
кривую, схематически показанную на фиг. 10. В начале выдержки, когда стекло еще не прогрелось, 1/6п растет медленно по кривой,
а затем с момента полного ее прогрева кривая переходит в прямую линию. Угловой коэффициент этой прямой и есть постоянная А уравнения (21) для данной температуры 0. Определение постоянной А проводится не менее чем для двух значений температуры 9.
Из формулы (20) сле-
дует, что если по оси абсцисс отложить темпера-туру 0, а по оси ординат IgA, то получим прямую (фиг. 11), угловой коэффициент которой равен М\, а начальная ордината — М2. После этого по формуле (22) можно найти верхнюю границу области отжига В о, т. е. температуру отжига.
Очевидно, что точность установления температуры отжига будет тем выше, чем точнее определены постоянные Мх и М2. А этого можно добиться, если в отдельных опытах проводить выдержку при сильно отличающихся температурах. Так, для достижения точности определения постоянных М1 и М2 в 3—ЗУ» необходимо, чтобы разница температур была не менее 40—50°. При этом верхняя температура должна быть ниже температуры производственного отжига, так как в противном случае напряжения в стекле релакси-руются раньше, чем оно прогреется, и результат получится неверный. Момент времени, с которого можно считать, что плитка прогрелась полностью, определяют по переходу кривой (1/6п, t) в прямую.
Нижняя температура, будучи на 50° менее верхней, оказывается примерно на 100° ниже верхней границы области отжига. Следо-
т
т 500
520
5М
S6V
вс
Фиг. 11.
Спрямленная кривая (при Mt-=0,03; М2=17,5).
31
вательно, при этой температуре напряжения будут релаксироваться крайне медленно: например, потребуются целые сутки, чтобы довести напряжения до 5 ммк/см. В результате определение М± и М2 по этому способу занимает не менее двух суток, не считая времени, потраченного на закалку образцов. Далее, если неизвестна температура отжига испытуемого стекла новой марки, то в .первом опыте выдержку приходится делать при температуре, подобранной наугад, что часто ведет к неудаче, так как напряжения могут релакоиро-ваться либо слишком быстро, либо так медленно, что опыт продлится несколько суток.
Вместе с тем часто встречается необходимость в быстром (например, в 24 часа) определении температуры отжига стекла новых марок.
Метод быстрого определения температуры отжига был разработан нами на одном из заводов. Он базируется на том факте, что константы Mj для стекла разных марок различаются незначительно; так, например, по данным Адамса и Вильямсона [13], для девяти стекол, сильно отличающихся по составу (см. табл. 1),
М]=0,033± 0,005 (т. е.
± 1Э%).
Этот метод заключается в том, что испытуемое стекло в виде плитки толщиной 8—15 мм закаливают до двойного лучепреломления бпо порядка 200—300ммк/см; закаленную плитку вставляют в печь и после кратковременной (в течение примерно 1 часа) выдержки в печи при некоторой температуре ниже области отжига плитку нагревают с постоянной сравнительно большой скоростью (например, h== 1 °/мин.) через всю область отжига. По мере нагрева напряжения в испытуемом стекле постепенно релаксируются, сначала медленно, потом все быстрее; когда напряжения сильно упадут, их релаксация вновь замедлится; при некоторой температуре -напряжения в плитке исчезнут. Через каждые 5—10 мин. записывают время, температуру и напряжение. Одновременно вычерчивают график, в котором по оси абсцисс откладывают температуру U, а по оси ординат — напряжение Ьп. График (фиг. 12) имеет вид непрерывной кривой с двумя частями, параллельными оси 9°, и третьей частью, имеющей в середине точку перегиба.
Проведем касательную к этой кривой в точке ее перегиба или, что то же, продолжим среднюю почти прямолинейную часть кривой до ее пересечения с осью абсцисс в точке 0t. *
* Для точного определения температуры fii нагре-ваяие печи необходимо вести «е вручяую, а при помощи программного регулятора.
$п
Фиг. 12. График релаксации закалочных напряжений в стеклянной плитке во
время ее нагревания с постоянной скоростью в области отжига.
3*
35
Расчет, базирующийся на уравнении (18), дает следующее выражение для температуры 0i:
he2
в- = ~+~~-+—, (23)
М, Mt м,
где е — основание натуральных логарифмов.
По формулам (22) температура отжига во равна
0 м, м, м, м, ¦ ( '
Из (23) и (24) находим разность между температурой Bft отжига и температурой 0 х:
A0 = eo_ei = ^-(lg?J-lgA71_1J93). (25)
Мы -видим, что Л0 не зависит от М2, а, значит, для быстрого определения температуры отжига знать эту константу не нужно. Так как Mi мало изменяется от марки к марке, то АО также будет мало изменяться, особенно если начальное напряжение 6п0 стекла и скорость h нагрева образца будут подобраны так, чтобы выражение в скобках было близко к нулю. Величина — (IgA^-l- 1,93)/М, почти не меняется с изменением М* и равна —13,5 при Mi в пределах 0,028—0,037. Поэтому
Аб=— Ig——13,5. (25а)
Взяв 6rto = 200, h= 1 7мин., получим
