Oberflächendruck‐ und Kantenmembranspannung in thermisch vorgespanntem Glas

Thermisch vorgespanntes Glas weist infolge des Herstellprozesses charakteristische Eigenspannungszustände auf, die maßgeblich den Widerstand gegen äußere Belastungen sowie das Bruchverhalten bestimmen. Dabei können sowohl die Oberflächendruckspannung als auch die Kantenmembranspannung spannungsoptisch erfasst werden. Die Oberflächendruckspannung ist eine etablierte Kenngröße zur Beurteilung der Vorspannung in thermisch vorgespannten Gläsern und wird sowohl in der industriellen Fertigung als auch in Forschung und Praxis routinemäßig eingesetzt. Demgegenüber ist die Kantenmembranspannung messtechnisch deutlich weniger erschlossen und bislang kein gängiger Bestandteil der europäischen Qualitätskontrolle. Der vorliegende Beitrag stellt spannungsoptische Messtechniken zur Bestimmung der Oberflächendruckspannung und der Kantenmembranspannung vor und diskutiert deren Messprinzipien sowie praktische Anwendbarkeit. Darauf aufbauend werden experimentelle Untersuchungen an thermisch vorgespannten Glasproben durchgeführt, bei denen beide Spannungsgrößen systematisch erfasst werden. Ziel ist es, zu prüfen, inwieweit aus der etablierten Messung der Oberflächendruckspannung Rückschlüsse auf die Kantenmembranspannung gezogen werden können. Die Ergebnisse werden hinsichtlich ihrer Aussagekraft und Grenzen bewertet und im Kontext einer möglichen Anwendung für die zerstörungsfreie Qualitätskontrolle diskutiert.

Thermally toughened glass exhibits characteristic residual stresses as a result of the tempering process, which significantly determine its resistance to external loads and its fracture behaviour. Both the surface stress and the edge stress can be measured using photoelasticity. Surface stress is an established parameter for assessing the prestress in tempered glass and is routinely used in industrial production as well as in research and practice. In contrast, edge stress is much less well‐developed in terms of measurement technology and is not yet a common component of European quality control. This article presents photoelastic stress measurement techniques for determining surface stress and edge stress and discusses their measurement principles and practical applicability. Based on this, experimental investigations are carried out on tempered glass samples, in which both stress variables are systematically measured. The aim is to examine the extent to which conclusions regarding edge stress can be drawn from the established measurement of surface stress. The results are evaluated in terms of their significance and limitations and discussed in the context of a possible application for non‐destructive quality control.