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.
764
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 2. Uppkomst av permanenta spänningar i glas (enl.
Adams—Williamson*); - temperaturgradient, .....
spänningsgradient.
ningsfördelningen i olika fall ha uppställts av
Adams och Williamson4. Vid detta resonemang
antas uppvärmningen vara så låg (400°), att den
med temperaturen fallande viskositeten ej haft
något inflytande. Så snart temperaturgradienten
försvinner utjämnas också de alstrade
spänningarna (fig. 1 d), vilka därför kallas temporära.
För att förklara uppkomsten av permanenta
spänningar, dvs. sådana som kvarstanna även vid
fullständig temperaturjämvikt, betrakta vi en
spänningsfri glasskiva vid så hög temperatur
(700° -— fig. 2 a), att glasets ringa viskositet nu
tillåter en snabb utjämning av de spänningar
(dragning på ytan, tryck inuti), som vilja
uppträda, så snart man låter skivan svalna
(fig. 2 b—e). Glaset är sålunda spänningsfritt,
trots att ytan är kallare än de inre delarna.
Då denna temperaturskillnad sedan försvinner
(fig. 2 f), dras därför innerpartiet ihop mera än
ytan, varför denna blir tryckspänd och
mittpartiet dragspänt. Denna permanenta spänning
får alltså motsatt tecken som nyssnämnda
gra-dientspänning, eller som man också kan säga,
samma tecken som den vid uppvärmning alstrade
gradientspänningen. Av resonemanget torde
också omedelbart framgå, att den permanenta
spänningen blir exakt lika stor som den försvunna
gradientspänningen.
Problemet att ta bort spänningar innebär alltså
dels att eliminera dem som redan finnas, dels att
i möjligaste mån förhindra uppkomsten av nya
sådana. Den första uppgiften är lätt att lösa:
glas-föremålet i fråga värmes helt enkelt vid en
tillräckligt hög temperatur. Beträffande den andra
frågan ha vi nyss klarlagt, att de permanenta
spänningarna tillta i samma mån som
gradient-spänningarna försvinna vid högre temperatur.
Det kan därför synas enklast att ge gradienten,
dvs. avkylningshastigheten, lägsta möjliga värde.
Denna äldre metod för avspänning innebär
följaktligen att efter uppvärmning till en ganska hög
temperatur — uppåt begränsad av
deformations-risken — låta föremålet svalna ytterst långsamt
(fig. 3, streckad kurva).
De undersökningar, som under de senaste 50
åren utförts inom detta viktiga glastekniska
område av Schött5, Grenet6, Zschimmer7, Schulz8
och Twyman9 men framför allt av de förut
nämnda amerikanska forskarna Adams och Wil-
liamson4, ha emellertid visat, att
avspänningstiden kunde nedbringas högst avsevärt. Speciellt
de båda amerikanarnas undersökningar — vilka
påbörjades under första världskriget med
anledning av Amerikas trängande behov av optiskt
glas — har lagt en helt ny grund för
avspänningsmetodiken. Principen för denna
"snabbkyl-ning" är följande: Eventuellt förekommande
spänningar elimineras vid en jämförelsevis låg
temperatur (fig. 3, heldragen kurva), vilket
därvid visserligen kräver längre tid än enligt det
gamla systemet, men i gengäld kan själva
kylningen ske betydligt snabbare, då nu den högre
viskositeten verkar hämmande på utjämningen
av gradientspänningarna. Förutom tidsvinsten
kunna andra fördelar nämnas: mindre risk för
deformation tack vare den lägre
avspänningstemperaturen och lättare att utföra, då
avsvalningshastigheten ej kräver så noggrann kontroll.
För att kunna fastställa erforderliga värden på
tider och temperaturer vid
avspänningsoperationerna måste man känna sambandet mellan dessa
variabler och spänningen. Maxwell10 undersökte
redan år 1866 tidens inflytande på spänningen
och antog därvid, att spänningen minskade ined
en mot spänningen direkt proportionell hastighet
"F " (2)
dt
= — aF
Detta överensstämde emellertid ej med Adams
och Williamsons experiment, enligt vilka ekvation
dF
dt
= — bF*
(3)
bäst återgav förloppet. Efter integration och
införande av optiska gångskillnaden per cm
erhålles
A Ao
(4)
I denna fundamentala ekvation anger
"avspänningskonstanten" A den tid som erfordras för att
avspänna ett glas vid konstant temperatur
("iso-term avspänning"). Denna konstants temperatur-
Fig. 3. Avspänningsschema (enl. Adams—Williamson*);
.....äldre, -nyare metodik.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
