Análise detalhada do Cover Glass: o teste de dobra-de quatro pontos e por que ele existe

Cada fornecedor de vidros de cobertura fornece um número de resistência. Quase ninguém testa da mesma maneira. Isso não é um acidente. É uma ferramenta de negociação.

A teoria por trás da curva-de quatro pontos

Você coloca uma tira de vidro em dois pinos de suporte inferiores. Dois pinos de carregamento superiores são pressionados por cima. O vidro dobra até quebrar. Uma máquina registra a força na falha. Então você calcula a resistência à flexão em megapascais (MPa).

Por que quatro pontos em vez de três? Quatro pontos criam um momento fletor constante entre os pinos superiores. Isso significa que toda a seção intermediária sofre o mesmo estresse. Três pontos concentram a tensão diretamente sob o pino de carregamento único. Quatro pontos são teoricamente mais limpos.

O problema sobre o qual ninguém fala

A condição de borda domina o resultado. Uma barra de vidro perfeita com bordas polidas quebra a 600 MPa. A mesma barra com-bordas cortadas quebra a 200 MPa. Isso é uma diferença de 3x. E ambos são resultados tecnicamente corretos para o mesmo material.

A maioria dos fornecedores envia amostras de bordas polidas para testes de qualificação. Em seguida, eles enviam você como-peças de ponta. Seu desempenho de queda no mundo real cai pela metade. Mas a folha de especificações diz 600 MPa. Essa é a mentira.

Outras variáveis ​​que alteram o número

Velocidade da cruzeta: O carregamento mais rápido faz com que o vidro pareça mais resistente (menos tempo para o crescimento de fissuras subcríticas). Alguns laboratórios testam a 0,5 mm/min. Alguns testes a 5 mm/min. O mais rápido mostra uma resistência 15–20% maior.

Extensão de suporte: Vãos mais largos diminuem a tensão para a mesma força. Vãos mais estreitos elevam-no. Se você não especificar o comprimento do vão, seu fornecedor escolherá aquele que faz seu número parecer melhor.

Umidade: O vidro é sensível à água. Teste a 30% de umidade relativa e você obterá 550 MPa. Teste a 80% de UR e o mesmo vidro dá 400 MPa. A umidade ataca as pontas das rachaduras antes que cresçam.

Tamanho da amostra: Dez amostras fornecem um número heróico. Cinquenta amostras revelam a verdade. A teoria do elo mais fraco se aplica aqui. A maior falha determina a força, não a média.

O que a indústria realmente usa para controle de qualidade

A curva-de quatro pontos é para pesquisa e desenvolvimento e folhas de especificações. Para produção, a maioria dos fabricantes de lamínulas de vidro usa testes de anel-sobre-anel ou bola{4}}sobre{5}}anel. Por que? Não é necessária preparação de borda. Você testa a superfície-usada. Isso dá um número realista, mas geralmente é menor. É por isso que eles não lideram isso.

Como comparar dois fornecedores honestamente

Peça três coisas por escrito:

Condição da borda: Como-cortado, retificado ou polido. Compare apenas a mesma condição com a mesma condição.

Ambiente de teste: A temperatura (23 graus ± 2 graus) e a umidade (50% UR ± 10% UR) devem corresponder.

Módulo Weibull: Ignore a força média. Em vez disso, observe o módulo de Weibull. Diz a você o quão consistente é o vidro. Quanto maior, melhor. Um fornecedor com m=10 está jogando. Um fornecedor com m=20 tem controle sobre seu processo.

O atalho-do mundo real

Os testes de queda em protótipos de produtos reais dizem mais do que qualquer teste de flexão. É caro e lento. É por isso que os engenheiros continuam usando a curvatura de quatro{2}}pontos. Lembre-se: o número na folha de especificações é o melhor caso. Sua força real é cerca de 40% menor. Planeje isso.