Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 32. 10 augusti 1946 - Spänningar i glas, av Stig Lindroth
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
10 augusti 1946
763
Spänningar i glas
Fil. mag. Stig Lindroth, Göteborg
Vid tillverkning av glasföremål i allmänhet och
optiskt glas i synnerhet är det av största
betydelse, att glasmassan befinner sig i jämvikt, eller
med andra ord att glaset saknar spänningar, vilka
kunna utlösas vid de mest oväntade tillfällen eller
i varje fall medföra långsamma förändringar av
glasets materialkonstanter.
Man skiljer lämpligen mellan två slag av
spänningar: "termiska" spänningar
("kylspänning-ar"), vilka bildas vid olämplig värmebehandling
men också kunna elimineras genom lämplig
sådan, och "kemiska" spänningar
("glasspänningar"), vilka förorsakas av bristande
homogenitet i glasmassan och därför blott kunna tas
bort genom omsmältning. Under den första
gruppen faller också en egenartad typ av
spänningar, som i motsats till vad som annars är fallet
ej förorsakar dubbelbrytning. Dessa behandlas i
slutet av denna uppsats.
I det följande skall blott den första kategorin,
kylspänningarna, beskrivas. Denna term syftar
på den allmänt vedertagna benämningen
"kylning" för den procedur, varigenom dessa
spänningar kunna tas bort. Det vore dock onekligen
lyckligt, om termen "avspänning" (ty.
Entspan-nung, eng. annealing, fr. recuisson) vunne
burskap, då denna operation i många fall — t.ex.
vid tillverkning av optiskt glas — utgör en
kombinerad uppvärmnings- och avsvalningsprocess.
Vi skola därför inskränka ordet kylning till det
avsnitt under avspänningen, under vilket glaset
långsamt får svalna i kylugnen. — Svenska
språket saknar vidare möjlighet att såsom engelskan
och franskan skilja mellan spänning F, dvs.
verkande kraft per ytenhet (eng. stress, fr. tension)
och den av spänningen förorsakade
deformationen 5 (eng. strain, fr. trempe). Sambandet dem
emellan uttryckes genom Hookes bekanta lag:
F <= E * S, där E betecknar elasticitetsmodulen.
Det för all spänningsanalys — med ovan
berörda undantag — lyckliga faktum, att den
optiska isotropin försvinner vid inverkan av yttre
krafter, konstaterades redan år 1816 av Brewster1.
En närmare undersökning visar, att glaset i
flertalet fall uppträder som en enaxligt positiv
kristall då den utsättes för dragning i en riktning
men blir enaxligt negativ under påverkan av en
tryckkraft. Det polariserade ljuset antas härvid
passera vinkelrätt mot kraftens riktning.
DK 666.115 : 539.4.014.1
I nämnda fall råder följande enkla samband
mellan glasets tjocklek d i cm, den verkande
kraften F i bar (106 dyn/cm2) — positiv vid
dragning — och den optiska gångskillnaden å i mju
å <= C ’ d ’ F (1)
Materialkonstanten C benämnes glasets
spänningsoptiska konstant (Filon2) och anges i
brewster (10—13 cm2/dyn). För vanligt glas har
den värdet ca 2,5 och för rent kvartsglas 3,47.
Konstanten minskas med stigande
brytningsindex, vilket tydligt märkes hos blyglasen, för
vilka C t.o.m. blir noll för 75 % PbO och sedan
byter tecken3. Ett glas med nämnda blyoxidhalt
har således den intressanta men kanske
oangenäma egenskapen att vara optiskt indifferent
gentemot spänningar. Lyckligtvis har detta
förhållande knappast någon praktisk betydelse, då
glas med så hög blyhalt endast framställas i
undantagsfall (extratungt flintglas). Det kan
nämnas, att vissa konsthartser ha betydligt högre
värden på C — celluloid t.ex. har värdet 12
och bakelit 50 brewster. Man har som bekant
dragit nytta härav vid undersökningar av
spänningsfördelningen i ogenomskinligt material
genom att tillverka modeller i konstharts.
Den mest bidragande orsaken till att spänningar
så lätt uppstå i ett glas är detta materials ringa
värmeledningsförmåga. Vid uppvärmning av ett
glasföremål erhåller därför ytan högre
temperatur än kroppens inre och vill utvidga sig mera.
Denna strävan hämmas av det innanför liggande
skiktet, varför ytan utsättes för en därmed
parallell tryckspänning, medan innerpartiet är
drag-spänt. Å andra sidan medför avkylning av ett
ursprungligen spänningsfritt glas (fig. 1 a)
drag-spänningar på ytan och tryckspänningar inuti
(fig. 1 b—c). Formler för beräkning av spän-
Fig. 1. Uppkomst av temporära spänningar i glas (enl.
Adams—Williamson*); - temperaturgradient,.....
spånningsgradient.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
