弯曲法测试玻璃低温粘度的装置

技术领域

本发明涉及玻璃测试设备，具体地涉及一种弯曲法测试玻璃低温粘度的装置。

背景技术

玻璃的低温粘度通常是指玻璃在非液态下的粘度，在玻璃制品、电子显示板玻璃中具有重要影响。因受玻璃形态的限制，玻璃低温粘度的测试无法采用针对高温液态粘度的旋转粘度仪。作为表示玻璃低温粘度的两个重要参数，退火点和应变点的测试受到广泛关注和应用。

传统技术中，玻璃测试设备通常通过玻璃纤维拉伸法测量玻璃的退火点。为此，需要将生产线生产的平板玻璃重新加热熔化拉制成丝。这不仅在拉丝过程中对操作人员提出较高的要求，而且样品被二次加热熔融发生变化，增加了能源浪费和不安全因素。

在此情形下，提出了弯曲法粘度测试方法和相应的测试设备。此类测试设备通过测量一个有简单负载的玻璃支梁中点的粘滞挠曲速率来测定退火点，进而由外推法确定应变点。根据施力方式不同，弯曲法粘度测试设备分为卧式和下拉式测试仪，结构复杂，并存在压力不恒定、可测试样品单一等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的玻璃低温粘度测试中压力不恒定等问题，提供一种弯曲法测试玻璃低温粘度的装置，该装置能够向待测玻璃施加恒定的压力，并便于适用于不同形状的样品测试。

为了实现上述目的，本发明提供一种弯曲法测试玻璃低温粘度的装置，包括：加热炉，该加热炉具有加热腔；玻璃支架，该玻璃支架置于所述加热腔内并在同一水平面内具有多个不同支撑位置，以能够将待测玻璃支撑为在所述不同支撑位置之间具有悬空部；以及，压力杆，该压力杆沿竖直方向延伸并设置为能够通过该压力杆的底端向支撑于所述玻璃支架上的所述待测玻璃的悬空部施加压力，以在所述加热腔升温过程中随着所述待测玻璃的挠曲变形而同步下移。

优选地，所述玻璃支架的用于支撑所述待测玻璃的端部形成为支撑棱角。

优选地，所述玻璃支架的顶端呈矩形开口。

优选地，所述加热腔内设有用于放置所述玻璃支架的定位底座，该定位底座和所述玻璃支架彼此相接的一侧分别具有定位配合结构。

优选地，该装置还包括用于测量所述压力杆随着所述待测玻璃的挠曲变形而同步下移的位移量的位移探测器。

优选地，所述压力杆的远离所述玻璃支架的一端连接有沿竖直方向延伸的感应杆，所述位移探测器通过探测该感应杆的位移而测量所述压力杆的位移量。

优选地，该装置具有环绕所述压力杆设置的校直孔。

优选地，所述压力杆的周缘设有位于所述校直孔上方以限制该压力杆的下移极限的限位凸台。

优选地，所述压力杆的底端具有棱柱形压头，该棱柱形压头具有沿水平方向延伸的用于向所述待测玻璃施加压力的棱边。

优选地，该装置包括信号连接于所述加热炉以控制所述加热腔内温度变化的控制器。

通过上述技术方案，本发明以竖直延伸的压力杆向待测玻璃施加压力，将其自身重力直接作用于待测玻璃的悬空部，由此在测试过程中和不同样品测试中可以保持恒定的压力。通过这种施力方式，玻璃支架可以支撑片状、块状、棒状等玻璃样品，便于用于不同形状样品的退火点和应变点等低温粘度参数的测试。

附图说明

图1是根据本发明一种优选实施方式的弯曲法测试玻璃低温粘度的装置的示意图；

图2是图1中玻璃支架在支撑待测玻璃状态下沿竖直剖面的剖视结构原理图。

附图标记说明

1-加热炉；2-玻璃支架；21-定位凸起；3-待测玻璃；4-压力杆；41-限位凸台；42-棱柱形压头；5-定位底座；51-定位凹槽；6-位移探测器；7-感应杆；8-测试台；81-校直孔；9-控制器；10-计算机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参照图1所示，根据本发明一种优选实施方式的弯曲法测试玻璃低温粘度的装置，包括加热炉1、玻璃支架2、压力杆4等，通过测量待测玻璃3在不同温度下的粘滞挠曲速率，以能够计算得到退火点和应变点等低温粘度参数。

其中，加热炉1具有加热腔，以能够通过如电热丝使得加热腔内升温，达到待测玻璃3能够挠曲且不致熔化的温度。玻璃支架2置于该加热腔内，并在同一水平面内具有多个不同支撑位置，以能够将如片状的待测玻璃3支撑为在不同支撑位置之间具有悬空部。例如，在图示优选实施方式中，玻璃支架2为顶部具有矩形开口的柱状，其顶部棱边可用于接触并支撑在待测玻璃3的底面，以在两个顶部棱边之间使得待测玻璃悬空。在此情形下，随后所述的压力杆4可作用于该悬空部以施加使得待测玻璃3粘滞挠曲的压力。

在测试过程中，待测玻璃3水平撑于玻璃支架2上，且该待测玻璃3的上侧设置用于施加压力的压力杆4。该压力杆4沿竖直方向延伸和运动，其底端作用于待测玻璃3的悬空部。由此，随着加热炉1的加热，加热腔内的温度升高，压力杆4的重力作用于待测玻璃3上，使得该待测玻璃3挠曲变形，同时压力杆4随之同步下移。在此过程中，得到加热腔内不同加热温度下待测玻璃3的粘滞挠曲速率，由此可确定其退火点和应变点等低温粘度参数。

该测试装置以竖直延伸的压力杆4向待测玻璃3施加压力，将其自身重力直接作用于待测玻璃3的悬空部，由此在测试过程中和不同样品测试中可以保持恒定的压力。通过这种施力方式，玻璃支架2可以支撑片状、块状、棒状等玻璃样品，便于用于不同形状样品的退火点和应变点等低温粘度参数的测试。

可以理解的是，玻璃支架2可以形成为多种结构形式或以不同方式支撑待测玻璃3，只要其能够使得待测玻璃3被支撑为具有悬空部即可。例如，玻璃支架2可以形成为分体结构，以分别支撑待测玻璃3的不同部位。

由于在测试过程中全部或部分地处于加热炉1的加热腔内承受高温，玻璃支架2和压力杆4应当具有较好的耐热性。为此，可以适当选择其材质，如刚玉材料。

在图示优选实施方式中，测试装置还包括用于测量压力杆4在竖直方向的位移量的位移探测器6，该位移探测器6安装于测试台8上，压力杆4穿过该测试台8的台面延伸至下方的加热炉1中。

具体地，位移探测器6通过支架安装在测试台8上，压力杆4的远离玻璃支架2的一端(上端)连接有沿竖直方向延伸的感应杆7，该感应杆7穿过位移探测器6的探测区域延伸，以能够由该位移探测器6探测得到感应杆7随压力杆4在竖直方向的位移量。通过在压力杆4上连接与位移探测器6匹配的感应杆7，可避免在如刚玉材质的压力杆上直接设置感应器件，并在压力杆4损坏后无需更换感应器件，节约维护成本。

在作为测试样品的待测玻璃3受热弯曲过程中，为了引导压力杆4沿竖直方向运动以保持恒定的压力，可在测试台8上设置环绕压力杆4的校直孔81。该校直孔81可以为可调整地安装在测试台8上的片状圆孔结构，从而能够在测试前调整为使得压力杆4穿过校直孔81延伸，保证其能够自由上下移动，并防止卡阻。

在测试过程中，可以由随后所述的控制器9通过控制加热炉1内的温度而防止压力杆4持续向下位移。这种控制方式对于压力杆4动作的限位作用相对较慢，因此，还可以在压力杆4的周缘设置位于校直孔81上方的限位凸台41，以限定压力杆4的下移极限。

结合图2所示，在前述玻璃支架2中，其利用顶部的棱边支撑待测玻璃3。其中，该玻璃支架2的内、外侧面可以在顶端部彼此靠近地延伸，即内、外侧面在该端部位置相对竖直平面倾斜，由此具有如角度为α的支撑棱角，从而可以在待测玻璃3受压时形成两线支撑，便于提高测试准确度。

相应地，为了均匀施力，可以在压力杆的底端设置棱柱形压头42，该棱柱形压头42的棱边沿水平方向延伸，从而能够以线接触方式向待测玻璃3施压。

在图示优选实施方式中，加热腔内还设有用于放置玻璃支架2的定位底座5，该定位底座5和玻璃支架3彼此相接的一侧分别具有定位配合结构。具体地，该定位配合结构可以包括形成于定位底座5上的定位凹槽51和设置于玻璃支架2底部的定位凸起21，由此在不同测试过程中能够由定位底座5确定玻璃支架2在加热腔内的放置位置，保证测试准确性。在其他实施方式中，定位配合结构也可以形成为其他形式的配合结构，如在定位底座5上设置定位凸起，在玻璃支架2的底部形成与该定位凸起配合的定位凹槽等。

由位移探测器6测量的压力杆4的位移量可传输至控制器9，该控制器9可设置为信号连接于加热炉1，以控制加热腔内的温度变化。计算机10装载的软件将控制信息传输到控制器9上，加热炉1开始升温，升温速度为2-8℃/min，计算机软件记录温度与位移信息，同时计算偏转率，软件可使用富切尔公式计算不同温度下的粘度，根据粘度与温度的对应关系，获得玻璃退火及应变点下对应的温度，即玻璃样品的退火点、应变点。

在本发明的上述优选方案中，可根据待测玻璃3设置相应的玻璃支架2。例如，针对棒状样品，可在玻璃支架2的顶端设置限位结构，以避免样品掉落。采用的加热炉1可以为各种适当的样式或采用不同加热器件，只要其能够精确控制温度变化并被精确测量即可。

以下结合本发明优选实施方式的测试装置对其测试过程进行说明：

(1)将长盖板玻璃切割成100mm*15mm的玻璃条，边部用800目的研磨去掉毛刺，研磨平整，样品两边控制平行，尺寸偏差15±0.05mm；

(2)打开加热炉炉门，将样品放置在刚玉材质的玻璃支架上，样品长边与玻璃支架的支撑边缘垂直，放下压力杆，使棱柱形压头的棱边与玻璃支架的支撑边缘平行，样品受力均匀，关闭炉门；

(3)调整校直孔，保证感应杆在位移探测器的中间，保证压力杆能够自由上下移动，不卡阻；

(4)依次打开测试装置的控制器电源、计算机、测试控制软件，确认仪器在软件的控制之下，打开加热电源，设定保护温度，最高升温750℃，设置保护位移，最多位移为5mm；设定升温曲线，使炉子以4℃/min钟升温，升温时确定计算机软件在记录温度和位移数值，并进行在线记录；

(5)测试结束后，选择若干温度与位移坐标，用软件拟合出温度与粘度的曲线，通过定义粘度1013dpa﹒s、1014.5dpa﹒s与温度即获得对应玻璃样品退火点、应变点。

对三个样品测试结果如下表1。

表1

表2所示为利用拉伸法对相同三个样品的测试结果。

表2

可以看出，相比于传统的测试装置和方法，利用本发明测试装置及方法的样品测试数据标准偏差小于1.5，更加精确可靠。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。