一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的名稱為一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置。屬于光學(xué)材料測試【技術(shù)領(lǐng)域】。它主要是解決現(xiàn)有軟化點(diǎn)測試方法中測試小樣品造成數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的問題。它的主要特征是：上保護(hù)罩、下保護(hù)罩、樣品支架及測試壓桿的材質(zhì)為石英材質(zhì)或零膨脹玻璃材質(zhì)；下保護(hù)罩固定在加熱爐內(nèi)；樣品支架的上部設(shè)有V型槽，側(cè)面開有熱電偶孔，樣品支架設(shè)置在下保護(hù)罩內(nèi)底部中央，熱電偶設(shè)置在熱電偶孔內(nèi)；測試壓桿從上保護(hù)罩上端的固定孔穿入至樣品支架，載荷設(shè)置在測試壓桿上端，測試壓桿位于上保護(hù)罩外，而且桿上固定有橫向的指針，還包括與該指針配合的刻度盤。本實(shí)用新型具有操作簡單、測試數(shù)據(jù)相對于實(shí)際生產(chǎn)所需要的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確的特點(diǎn)，主要用于測試較大玻璃樣品的軟化點(diǎn)。
【專利說明】一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光學(xué)材料測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置。能 夠準(zhǔn)確測試出玻璃的軟化溫度，從而為玻璃光纖的拉制工藝制定提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光電產(chǎn)品市場的激烈競爭和發(fā)展，玻璃光纖在醫(yī)療、航空、軍事、照明及裝飾 行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。而玻璃軟化點(diǎn)對于光纖玻璃來講已經(jīng)成為一個非常重要的評估 參數(shù)。而目前常用的軟化點(diǎn)測試裝置有石英膨脹儀如圖1和拉絲裝置如圖3所示。石 英膨脹儀的測試原理是利用示差法，即利用熱穩(wěn)定性良好的材料一一石英玻璃（棒和 管）在較高溫度下，其線膨脹系數(shù)隨溫度改變很小的性質(zhì)。當(dāng)溫度升高時(shí)，石英玻璃與 其中的待測試樣與石英玻璃棒都會發(fā)生膨脹，但是待測試樣的膨脹比石英玻璃管上同樣 長度部分的膨脹要大。因而使得與待測試樣相接觸的石英玻璃棒發(fā)生移動，這個移動是 石英玻璃管、石英玻璃棒和待測試樣三者的同時(shí)伸長和部分抵消后在千分表上所顯示的 Δ L值，算出待測試樣的熱膨脹系數(shù)。然后作出熱膨脹曲線（如圖2)，即得出其軟化溫度 Tf。石英膨脹儀要求試樣直徑為3?5毫米，長為18?60毫米的待測棒。而拉絲法測試 的基本原理是將一根直徑為0. 65mm，長度為235mm的圓形玻璃纖維，放置在以5±1°C /min 升溫速率的特制爐子中，對其上部IOOmm長度的玻璃纖維進(jìn)行加熱，借自身重力作用，玻璃 纖維以每分鐘長Imm時(shí)的溫度即為玻璃的軟化點(diǎn)。但總體來講，以上兩種測試裝置及測試 方法所要求的測試樣品直徑均不大于5_，而以5±1°C /min的升溫速率相對較快，因此當(dāng) 測試樣受到輻射加熱后，不能準(zhǔn)確的得到試樣長度隨溫度的變化而變化的量值。通常光纖 預(yù)制棒的直徑均大于5_，故采用上述方法測試材料的軟化點(diǎn)，對于光纖拉制工藝的制定沒 有實(shí)際的參考意義。因此，發(fā)明一種能夠測試直徑大于5_樣品的軟化點(diǎn)測試裝置就顯得 非常必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，為玻 璃光纖的生產(chǎn)提供技術(shù)保證。
[0004] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：包括加 熱爐、上保護(hù)罩、下保護(hù)罩、樣品支架及壓桿及載荷；其中，上保護(hù)罩、下保護(hù)罩、樣品支架及 壓桿的材質(zhì)為石英材質(zhì)或零膨脹玻璃材質(zhì)；下保護(hù)罩固定在加熱爐內(nèi)；樣品支架的上部設(shè) 有V型槽，側(cè)面開有熱電偶孔，樣品支架設(shè)置在下保護(hù)罩內(nèi)底部中央，下保護(hù)罩及加熱爐上 開有與熱電偶孔對應(yīng)的通孔，熱電偶穿過該通孔設(shè)置在熱電偶孔內(nèi)；壓桿從上保護(hù)罩上端 的固定孔穿入至樣品支架，載荷設(shè)置在測試壓桿上端，壓桿位于上保護(hù)罩外，而且桿上固定 有橫向的指針，還包括與該指針配合的刻度盤。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的下保護(hù)罩上連接有通氣管；上保護(hù)罩與下保 護(hù)罩的接觸端口為密封端口。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的加熱爐為上端開口、四周和底部電阻絲纏繞 的加熱結(jié)構(gòu)，熔爐內(nèi)膛形狀與下保護(hù)罩下部一致。
[0007] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的樣品支架為四方體，V型槽開在該四方體上 表面的中央，熱電偶孔方向與V型槽方向垂直，且高于V型槽的底部。
[0008] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的上保護(hù)罩內(nèi)設(shè)有支撐架，支撐架的中部開有 一個與固定孔對應(yīng)的通孔。
[0009] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的指針采用千分尺。
[0010] 本實(shí)用新型包括加熱爐、保護(hù)罩、樣品支架及壓桿及載荷五部分，拋光后的圓形待 測試樣放置在樣品支架上面。待測試樣處于加熱爐的中部位置，測溫?zé)犭娕挤胖迷诖郎y試 樣下部的樣品支架內(nèi)。保護(hù)罩分為下、下兩部分，且上、下兩部分配合較為嚴(yán)密；測試壓桿 通過上保護(hù)罩深入到保護(hù)罩內(nèi)與待測試樣中部緊密接觸，測試壓桿上部裝有載荷；保證壓 桿加載一定的重力且垂直作用在待測試樣上；測試壓桿上部設(shè)計(jì)有指針，指針的頂端指向 刻度盤；下保護(hù)罩連接通氣管，當(dāng)需要時(shí)向保護(hù)罩內(nèi)通入惰性氣體，并使氣體緩慢慢循環(huán)流 動，防止玻璃在升溫過程中玻璃組分的揮發(fā)。隨著待測試樣緩慢加熱開始軟化，中間的石英 玻璃棒慢慢落下，帶動連接石英棒的指針偏轉(zhuǎn)，從而標(biāo)志著玻璃軟化，當(dāng)時(shí)的溫度即為玻璃 的軟化點(diǎn)Tf。
[0011] 本實(shí)用新型有益效果：該軟化點(diǎn)測試裝置克服了現(xiàn)有裝置及設(shè)計(jì)中的不足，裝置 操作簡便宜行，不僅適用氧化物光學(xué)玻璃軟化點(diǎn)的測試，而且也能用于氟化物、硫系玻璃等 在空氣中易揮發(fā)、氧化的玻璃軟化點(diǎn)的測試。該測試裝置測試的試樣相對與ASTM方法、熱 膨脹測量法和拉絲法測試玻璃樣品較大，測試數(shù)據(jù)相對于實(shí)際生產(chǎn)所需要的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn) 確。特別是為光纖玻璃棒料的拉直工藝制定提供較為準(zhǔn)確的軟化點(diǎn)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型主要 用于測試直徑大于5_玻璃樣品的軟化點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是石英膨脹儀示意圖。
[0013] 圖2是熱膨脹曲線。
[0014] 圖3是拉絲裝置示意圖。
[0015] 圖4是本實(shí)用新型軟化點(diǎn)測試裝置剖面圖。
[0016] 圖5是本實(shí)用新型樣品支架示意圖。
[0017] 圖中：1.載荷；2.指針；3.刻度盤；4.上保護(hù)罩；5.下保護(hù)罩；6.加熱爐；7.熱電 偶；8.電阻絲；9.樣品支架；10.待測試樣；11.壓桿；12.通氣管；13.支撐架；14.固定孔； 15. V型槽；16.熱電偶孔。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0019] 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的軟化點(diǎn)測試裝置如圖4所示，主要由加熱爐 6、上保護(hù)罩4、下保護(hù)罩5、樣品支架9及測試壓桿11及載荷1組成，且樣品支架9位于下 保護(hù)罩5的底部，待測試樣10放置在樣品支架9上面。待測試樣10處于加熱爐6的中部 位置，測溫?zé)犭娕?放置在待測試樣10下部的樣品支架9內(nèi)。且上保護(hù)罩4、下保護(hù)罩5、 樣品支架9及測試壓桿11采用石英材料或零膨脹玻璃材料制成，這樣較低熱膨脹系數(shù)石英 材料和零膨脹玻璃就會減少加熱過程中本身材料的膨脹而造成的測試數(shù)據(jù)的偏差。
[0020] 加熱爐6設(shè)計(jì)為上端開口、四周和底部電阻絲8纏繞的加熱結(jié)構(gòu)，熔爐內(nèi)膛形狀與 下保護(hù)罩5下部基本一致，下保護(hù)罩5底部固定在加熱爐6內(nèi)部，且加熱爐6和下保護(hù)罩5 的側(cè)面各開一通孔，該通孔用于放置熱電偶7,高度與樣品支架9的熱電偶孔16 -致。
[0021] 樣品支架9如圖5所示，為四方體，樣品支架9上部設(shè)計(jì)一個V型槽15,側(cè)面開一 個熱電偶孔16,這樣保證待測試樣10玻璃溫度達(dá)到軟化點(diǎn)后，在載荷1的作用下，壓桿11 會緩緩帶動指針2向下移動。熱電偶孔16的設(shè)計(jì)，確保熱電偶7接近待測試樣10的位置， 熱電偶7測試溫度可以反映待測試樣10玻璃的溫度。
[0022] 上保護(hù)罩4、下保護(hù)罩5配合較為嚴(yán)密，共同組成一個相對較為密閉的空間，且該 部分采用石英材料制造，該材料具有較低的熱膨脹系數(shù)，耐高溫的性能。上保護(hù)罩4上端開 固定孔14,保證壓桿11能夠自由通過且能夠上下移動。上保護(hù)罩4內(nèi)設(shè)計(jì)支撐架13,支撐 架13的中部開一個通孔，該通孔與固定孔14對應(yīng)，保證壓桿11位置相對固定，且還能自由 上下移動。下保護(hù)罩5上端與通氣管12相連，下端設(shè)計(jì)為圓弧型，當(dāng)樣品支架9位于下保 護(hù)罩5的底部時(shí)，保證樣品支架9的四周氣體循環(huán)，從而保證加熱過程中，待測試樣10溫度 的均勻性。當(dāng)待測試樣10屬于易揮發(fā)或在空氣中易氧化的玻璃時(shí)，在升溫的過程中應(yīng)向保 護(hù)罩內(nèi)持續(xù)通入惰性氣體，并使氣體緩慢慢循環(huán)流動，防止玻璃在升溫過程中待測試樣10 的玻璃組分的揮發(fā)，保證測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0023] 壓桿11底部設(shè)計(jì)一個壓頭，該壓頭的面積為lmm2,通過上保護(hù)罩4的固定孔14和 支撐架13的孔，深入到下保護(hù)罩5內(nèi)與待測試樣10中部緊密接觸，測試壓桿11上部裝有 載荷1，保證壓桿11能夠加載一定的重力且垂直作用在待測試樣10上。測試壓桿11上部 設(shè)計(jì)有指針2,指針2采用千分尺，指針2的頂端垂直指向刻度盤3。當(dāng)加熱爐6按照一定 速率升溫時(shí)，待測試樣10也緩慢升溫，當(dāng)待測試樣10的溫度接近軟化溫度時(shí)，在載荷1的 作用下，使壓桿11慢慢向下移動，從而帶動壓桿11上的指針2向下移動，從而標(biāo)志著玻璃 軟化，記錄當(dāng)時(shí)的溫度即為玻璃的軟化點(diǎn)Tf。
[0024] 待測試樣10的樣品規(guī)格為Φ 30 X 5mm的玻璃拋光樣品。
[0025] 載荷1的設(shè)計(jì)保證玻璃軟化時(shí)能夠帶動壓桿11緩緩向下移動，對于該軟化點(diǎn)測試 裝置來講，載荷1的重量設(shè)計(jì)與待測試樣10的規(guī)格和厚度和壓桿11的重量有關(guān)。因此在 裝置調(diào)試時(shí)需要用已知軟化點(diǎn)的玻璃進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0026] 該測試裝置的測試步驟是：
[0027] 1、提起壓桿11，打開上保護(hù)蓋4 ;
[0028] 2、緩緩放入加工好的玻璃樣品10 ;
[0029] 3、安裝好上保護(hù)罩4,并將壓桿11放入保護(hù)罩中，壓桿11底部放置在待測試樣10 的中心位置，且保證壓桿11與待測試樣10垂直；
[0030] 4、記下指針2的位置；
[0031] 5、按照2°C /分鐘的速率升溫至Ts-20°C的溫度（Ts:為試樣馳垂溫度），保溫30 分鐘后，以l°c /分鐘的速率升溫，直至溫度升至壓桿指針2向下移動時(shí)的溫度為止；
[0032] 6、記下步驟5壓桿指針2向下移動時(shí)熱電偶顯示的溫度，即為待測試樣10的軟化 點(diǎn)溫度Tf。
【權(quán)利要求】
1. 一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：包括加熱爐（6)、上保護(hù)罩（4)、下保護(hù)罩 (5)、樣品支架（9)及壓桿（11)及載荷（1);其中，上保護(hù)罩（4)、下保護(hù)罩（5)、樣品支架（9) 及壓桿（11)的材質(zhì)為石英材質(zhì)或零膨脹玻璃材質(zhì)；下保護(hù)罩（5)固定在加熱爐（6)內(nèi)；樣 品支架（9)的上部設(shè)有V型槽（15)，側(cè)面開有熱電偶孔（16)，樣品支架（9)設(shè)置在下保護(hù)罩 (5) 內(nèi)底部中央，下保護(hù)罩（5)及加熱爐（6)上開有與熱電偶孔（16)對應(yīng)的通孔，熱電偶（7) 穿過該通孔設(shè)置在熱電偶孔（16)內(nèi)；壓桿（11)從上保護(hù)罩（4)上端的固定孔（14)穿入至 樣品支架（9)，載荷（1)設(shè)置在壓桿（11)上端，壓桿（11)位于上保護(hù)罩（4)外，而且桿上固 定有橫向的指針（2 )，還包括與該指針（2 )配合的刻度盤（3 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：所述的下保護(hù)罩（5) 上連接有通氣管（12);上保護(hù)罩（4)與下保護(hù)罩（5)的接觸端口為密封端口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：所述的加熱爐 (6) 為上端開口、四周和底部電阻絲（8)纏繞的加熱結(jié)構(gòu)，熔爐內(nèi)膛形狀與下保護(hù)罩（5)下 部一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：所述的樣品支 架（9)為四方體，V型槽（15)開在該四方體上表面的中央，熱電偶孔（16)方向與V型槽（15) 方向垂直，且高于V型槽（15)的底部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：所述的上保護(hù) 罩（4 )內(nèi)設(shè)有支撐架（13 )，支撐架（13 )的中部開有一個與固定孔（14 )對應(yīng)的通孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種玻璃軟化點(diǎn)測試裝置，其特征在于：所述的指針（2) 采用千分尺。
【文檔編號】G01N25/04GK204214802SQ201420682802
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】胡向平, 段曉濤, 戎俊華, 霍金龍, 趙仲勛 申請人:湖北新華光信息材料有限公司