Document 2619245

Вестник СГТУ. 2004. № 1 (2)
АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 666.1.01
В.А. Гороховский, Ю.Г. Саксонова, Г.Ф. Повитков
О МИКРОТВЁРДОСТИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
Предложена методика использования такого параметра листового
стекла как микротвёрдость его поверхностей, для сравнения условий выработки стекла. Установлено, что методика достаточно полно отражает
изменения технологического процесса и может использоваться в системе
управления качеством при производстве листового строительного стекла.
V.A. Gorokhovsky, Y.G. Saksonova, G.F. Povitkov
MICROHARDNESS OF SHEET GLASS
This paper describes the procedure of using such a parameter of sheet glass
as microhardness of its surfaces needed for comparison with conditions of manufacturing glass. It’s determined that the change of the technological process is
representatively reflected with this procedure and can be used in control qualitative system in manufacturing sheet glass for construction.
Проблемы управления качеством производимой продукции становятся всё более актуальными и для производства строительных материалов. Важным является расширение
контролируемых параметров. Для этого привлекают известные методы оценки свойств, создают новые. Другой стороной управления качеством продукции является использование
статистических методов анализа и регулирования [1].
Цель данной работы – оценить качество листового стекла, выработанного в разных
технологических условиях, с помощью прибора для измерения микротвёрдости ПМТ-3 и такого метода статистического анализа как сравнение выборок.
Микротвёрдость определялась на образцах шириной 50-100 и длиной 80-120 мм. На
образце выбирались произвольно 2-3 участка, на каждом из которых производились 8 уколов
по одной линии через 2 мм, а затем – также 8 в перпендикулярном направлении. Нагрузка на
иглу изменялась по условиям исследований от 20 до 100 г. Время приложения нагрузки всегда одинаковое – 8 секунд.
116
Архитектура и строительство
Для используемого прибора нами ранее была рассчитана зависимость
M =
J⋅Р
,
D2
где М – микротвёрдость, ГПа; J=412,279 – константа прибора; Р – нагрузка на иглу в граммах; D – деления барабана измерительного микроскопа.
В одном из исследований сравнивались две группы образцов: в первой – 1) правая
сторона ленты (после отбортовки), 2) середина, 3) левая сторона ленты; соответственно во
второй группе – 4) правая сторона, 5) середина, 6) левая сторона ленты. Микротвёрдость измерялась на верхней стороне ленты – (в) и нижней стороне – (н). Нагрузка составляла 50 г.
Результаты измерений представлены в табл. 1.
Таблица 1
Характеристика сравниваемых групп образцов (в ГПа)
№ образца
Среднее, Х
Размах, R
Стандартное отклонение, S
1в
4,42
3,71 – 4,80
0,180
1н
4,04
3,76 – 4,52
0,110
2в
4,35
3,97 – 4,66
0,102
2н
4,45
3,87 – 5,19
0,220
3в
4,56
4,21 – 4,88
0,100
3н
4,65
4,21 – 5,19
0,147
4в
5,22
4,39 – 5,82
0,213
4н
5,25
4,73 – 5,82
0,148
5в
5,23
4,80 – 6,13
0,213
5н
5,63
4,39 – 6,34
0,296
6в
4,06
3,81 – 4,66
0,200
6н
4,73
4,03 – 5,19
0,179
Проведено сравнение выборок (измерений на каждом образце): сначала по дисперсиям (с помощью F-критерия – частного несмещённых оценок дисперсий), затем по средним
значениям (с помощью t – критерия) [2]. Результаты расчётов представлены в табл. 2. Дисперсии сравниваемых выборок оказались все равны.
Из табл. 2 видно: какие стороны и каких образцов имеют равные средние значения
микротвёрдости Х = или соответственно неравные Х ≠ .
Определялись средние значения микротвёрдости верхней и нижней поверхностей по
образцам и по группам образцов, а также по участкам ленты стекла.
Было установлено:
В первой группе образцов микротвёрдость верхней и нижней поверхностей одинакова
(в=н); во второй – микротвёрдость нижней поверхности больше, чем у верхней (н>в).
Во второй группе образцов общая микротвёрдость (в+н) больше, чем у образцов первой группы.
И в первой, и во второй группах микротвёрдость левой стороны меньше, чем у правой
стороны.
117
Вестник СГТУ. 2004. № 1 (2)
Микротвёрдость образцов из середины ленты во второй группе больше, чем у образцов в первой группе. Причём эта разница больше, чем разница по сторонам ленты.
Таблица 2
Результаты сравнения групп образцов
№ обр.
1в
1в
1н
2в
2н
3в
3н
4в
4н
5в
5н
6в
6н
Х ≠
1н
2в
Х=
2н
3в
Х=
3н
4в
4н
Х ≠
Х=
Х ≠
5в
Х ≠
5н
Х=
Х ≠
6в
Х ≠
6н
Х ≠
Х=
В следующем исследовании оценивалась микротвёрдость только нижней поверхности, но зато более глубоких слоёв ленты стекла. Для этого применили нагрузку в 100 г. Образцы отбирались в разные дни. Результаты измерений сведены в табл. 3.
Таблица 3
Оценка микротвёрдости при повышенной нагрузке (100 г)
№ образца
М, ГПа
№ образца
М, ГПа
1
5,497
5
4,787
2
4,967
6
4,957
3
6,253
7
5,034
4
5,829
8
4,978
Установленная разница в микротвёрдости образцов свидетельствует о существенном
влиянии тех технологических изменений процесса, при которых отбирались данные образцы
стекла.
Вторая часть этого исследования заключалась в оценке «хрупкости» стекла. На каждом образце проводилась серия измерений при разной нагрузке (нарастающей от 25 г) до тех
пор, пока в углах отпечатка иглы не появлялась микротрещина. Результаты представлены в
табл. 4. Если трещинка была нечёткой, результат фиксировался как (тр.?) и соответственно
при чёткой трещинке – (тр.!).
118
Архитектура и строительство
Вариант оценки качества стекла через его «хрупкость» представляется нам недостаточно точным и показательным.
Таблица 4
Результаты исследования «хрупкости» образцов стекла
№ обр.
Нагрузка, г
М, ГПа
№ обр.
Нагрузка, г
М, ГПа
9
25
30
35
40
45
50
55
60 (тр.?)
65 (тр.!)
50
55
60 (тр.?)
65 (тр.!)
4,38
4,85
4,14
4,99
4,83
3,81
4,50
4,40
4,83
4,59
4,90
4,71
4,46
11
50
55
60 (тр.?)
65 (тр.!)
70 (тр.!!)
45
50 (тр.?)
55 (тр!)
40
45 (тр.?)
50 (тр.!)
40
45 (тр.?)
50 (тр.!)
4,21
4,43
4,39
4,52
4,87
4,01
4,52
4,03
3,90
4,01
4,52
4,52
4,46
4,27
10
12
13
14
Проведённые исследования подтверждают известный вывод об оценке микротвёрдости с помощью прибора ПМТ-3, как о структурно чувствительном методе. Кроме того, они
показывают, что среднее значение микротвёрдости, определяемое на участке площадью в
1,5-2 см2 при 15-16 «уколах», является достаточно представительным лабораторным показателем, хорошо отражает изменение технологических параметров и может эффективно использоваться в системе управления качеством листового строительного стекла.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глинский В.В., Ионин В.Г. Статистический анализ: Учеб. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ИНФРА-М; Новосибирск: Сибирское соглашение, 2002. 241 с.
2. Кнотек М., Войта Р., Шефц Й. Анализ металлургических процессов методами математической статистики: Пер. с чеш. М.: Металлургия, 1968. 211 с.
Гороховский Владилен Александрович –
доктор технических наук,
профессор кафедры «Производство строительных изделий и конструкций»
Саратовского государственного технического университета
Саксонова Юлия Геннадьевна –
соискатель учёной степени кандидата технических наук,
менеджер СКБ строительных конструкций ОАО «Саратовский институт стекла»
Повитков Геннадий Фёдорович –
кандидат технических наук,
доцент кафедры «Производство строительных изделий и конструкций»
Саратовского государственного технического университета
119