GLAS 1
RISE Glas (f d Glafo – Glasforskningsinstitutet),
Acoustic Agree och Lunds tekniska högskola har tillsammans arbetat med att ta fram en metod för att icke-förstörande kunna bestämma hållfastheten för glas, ett uppdrag som beskrivs i den här artikeln. Hållfasthetsklassificering av planglas för bättre kvalitet I dagsläget finns endast förstörande metoder för att bestämma hållfastheten för planglas. Det har medfört att på grund av den stora spridningen i hållfasthet av planglas behöver man ta till en stor säkerhetsfaktor. Text: Stefan Karlsson (RISE), Kent Persson (Lunds Tekniska Högskola) och Kristian Haller (Acoustic Agree) En ”säker” designhållfasthet som med andra ord behöver vara så låg så att risken är minimal att glaset går sönder. Resultatet blir att onödigt mycket glas används, eftersom glas i princip alltid är starkare än designhållfastheten. Dessutom finns det idag heller ingen metod som kan mäta att glaset faktiskt upprätthåller designhållfastheten. Det finns med andra ord flera skäl, både miljö och kvalitetsmässiga, för att utveckla en ickeförstörande metod till att bestämma hållfastheten av planglas. Vasst föremål mot glas I projektet som nyligen avslutats gjordes avtryck med en mikroindenter, utrustad med ett Vickersdiamanthuvud i mitten av planglasprover med måttten 4 × 100 × 100 mm3 . De 10 N indenter-avtryck i glas med fyra tydliga sprickor i hörnen på avtrycket. applicerade belastningarna för indenteringarna var 0,5 N, 1 N, 2 N, 5 N och 10 N. När ett litet vasst föremål trycks in i glas sker både en elastisk och en plastisk deformation, men då lasten är tillräckligt hög för att glaset inte kan ta upp lasten som elastisk eller plastisk deformation bildas sprickor och vi vet sedan innan att för laster över 0,5 N bildas det ibland sprickor i hörnen på Vickersavtrycket. Vid 1 N är det i princip alltid sprickor i hörnen och vid än högre laster är sprickorna längre. Vid den högsta lasten, 10 N, kan avtrycket nätt och jämnt ses med blotta ögat. Samband mellan olinjär respons och indenterlast NAWteknik användes sedan för att bestämma skadevärdet på de bildade ytdefekterna genom indentering. Det fanns en tydlig korrelation mellan den olinjära responsen och indenterlasten. Därefter 60 GLAS 4.2021 Hållfasthetstest enligt ring-on-ringmetoden. testades glasprovens hållfasthet med en förstörande metod kallad ringonringtest där kanternas belastning minimeras medan den indenterade ytan är jämnt belastad. Resultat visar att det finns en uppenbar korrelation mellan brottlasten på ringonringtesterna och indenterlasten. Standardavvikelsen för hållfasthetstesterna för 1 N, 2 N, 5 N och 10 N var låg, men för 0,5 N och det obelastade referensprovet mycket hög. Glas har generellt en hög standardavvikelse och den rimliga förklaringen är att indenteringarna för prover med avtryck ifrån 0,5 N i åtminstone en del fall endast gav upphov till en plastisk deformation medan i vissa prover bildades det också sprickor. För proven med högre indenterlaster fanns synliga sprickor och därmed en lägre spridning av resultaten. Plastisk deformation i glasytan leder alltså inte till en avsevärd försämring av glasets hållfasthet utan det är sprickbildningarna som är kritiska. Genombrott i glasvetenskapen Från hållfasthetstesterna kunde sprickdjupet beräknas genom en brottmekanisk modell där vi fann att 10N indentering gav upphov till 140 µm djupa sprickor. Sambandet mellan skadevärdet genom kontrollerade ytdefekter och hållfastheten av glas bevisar att det går att ickeförstörande mäta hållfastheten av glas. Det här är ett viktigt genombrott inom glasvetenskapen men för att kunna bestämma hållfastheten på större glasprodukter behövs många fler tester göras. Forskning Foto: Lina Grund, RISE Foto: Kent Persson, Lunds Tekniska Högskola