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株式会社 小原
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机械特性
 
 

最近,随着光学玻璃的大型化,对施加极端外力时的环境、计算玻璃自重和由于拧紧等而变形的力学的计算及应力应变的计算、由于新领域中的光学玻璃的用途扩大要求提供各种弹性常数的事例增多。因此,产品目录的数据表上记载了杨氏模量(Young's Modulus)、刚性率、泊松比(Poisson's Ratio)和光弹性常数。并且,作为加工光学玻璃时的参考数据,本公司还提供了努普硬度(Knoop Hardness)和磨耗度的数据。

 

弹性率

关于充分徐冷后的100×10×10mm起角棒材试样,其杨氏模量(Young's Modulus)、刚性率的各弹性常数可使用超音波脉冲叠加法(4.5MHz)计算出室温状态下的纵波和横波的音速得出。测定精确度为±1%。

剛性率:G=vt2·ρ
杨氏模量(Young's Modulus):E=(9KG)/(3K+G)
(K=vl2·ρ-(4/3)G)

vt:横波的音速   vl:纵波的音速   n:密度   K:体积弹性率
 泊松比(Poisson's Ratio)(σ)使用下面公式由杨氏模量(Young's Modulus)(E)和刚性率(G)得出。


泊松比(Poisson's Ratio):σ=(E/2G)-1
 

努普硬度(Knoop Hardness)*(Hk)

光学玻璃的微量压痕硬度试验表示为努普硬度(Knoop Hardness),使用显微硬度计测定。使用金刚石菱形压头(对棱角172°30'和130°)对试样的平面研磨面施加0.98N的负荷,并保持15秒等痕迹出现,努普硬度(Knoop Hardness)由下面公式算出。


努普硬度(Knoop Hardness)=1.45lF/l2
F:负荷(N)l:长的一方的对角线的长度(mm)

此产品目录的数据表记载着根据表1分类的测定值的等级,和使用4舍5入法将测定值的整数第1位舍去后的两类数值。

表1
等级1234567
努普硬度(Knoop Hardness) <150 ≧150
<250
≧250
<350
≧350
<450
≧450
<550
≧550
<650
≧650
 

磨耗度*(Aa)

将试样大小为30×30×10mm的玻璃角板放在每分钟水平旋转60次的铁制平面盘子(φ250mm)的从中心开始80mm的指定位置上,垂直施加9.8N的负荷,在#800(平均粒度20μm)的研磨材(铝氧化质A磨粒)上以水20ml对10g稀释后的研磨液连续进行5分钟的研磨,测定研磨前后的试样质量计算出磨损质量。并且,以同样方式得出日本光学玻璃工业会指定的标准试样的磨损质量后,将按照下面的公式算出的数值作为磨耗度表示。


磨耗度={(试样的磨损质量/比重)/(标准试样的磨损质量/比重)}×100
 

光弹性常数

光学玻璃通常在光学性质上具有各向同性性能,机械、热应力起作用时呈复折射性。现在,如果将应力设为F(Pa)、光程差设为σ(nm)、玻璃的厚度设为d(cm),那么就形成


σ=β·d·F

的关系,比例常数β称为光弹性常数。本产品目录的数据表上使用(nm/cm/105Pa)的单位来表示。光弹性常数因光学玻璃种类的不同而为不同的材料常数,由应力可以计算光程差、由光程差可以计算内部应力。


 
标有*标记的,是根据日本光学玻璃工业会制定的测量方法编写的。
标有**标记的,是根据ASTM所规定的试验方法编写的。
标有***标记的,是根据(国际标准化组织)所规定的试验方法编写的。

 
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