[发明专利]一种测量和消除建筑陶瓷板内应力的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种测量和消除建筑陶瓷板内应力的方法及其应用，通过在相同误差条件或相似测试条件下比较声速的变化，进而得到残余应力在建筑陶瓷板内的分布情况，通过对应点的超声应力消除器输出高频的超声波，可以实现建筑陶瓷板的内应力消除；不受建筑陶瓷板尺寸的限制，超声换能器矩阵尺寸和密度灵活可调整，适合各种尺寸建筑陶瓷板的内应力测量和逐点消除；可根据应力分布图选择，避免切割裂的问题本发明的方法，快速简单，测量时间短，应力消除速度快，节能，不影响现有建筑陶瓷板的生产，通过采用高温的超声波探头，可实现在线检测内应力，从而有利于生产工艺的实时调整。

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷技术领域，特别涉及一种测量和消除建筑陶瓷板内应力的方法及其应用。

背景技术

大规格建筑陶瓷板，俗称建陶大板，是一种由陶土、矿石等多种无机非金属材料，经大吨位压机成型、高温煅烧等生产工艺制成的面积不小于1.62㎡的板状陶瓷制品。建陶大板有900×1800mm、2400×1200mm、3200×1600mm、3600×1600mm，甚至更大的规格。建陶大板、薄板、岩板，具有低吸水率、规格大、厚度薄以及节能降耗、清洁环保、轻质高强等众多绿色建材属性。

据不完全统计，到2020年7月，国内已经有40-60条建陶岩板、大板投产，到2021年将达到100条以上的生产线。建陶大板、岩板作为一种新的板材，除了原有的建筑装饰领域之外，在新的领域包括建筑装配化等也有很大的应用空间。但是在急剧扩张的岩板生产线背后，掩盖不了目前建筑陶瓷板加工应用所面临的难题：建筑陶瓷板的韧性差，搬运、切割、加工过程中的破损率高，在安装、铺贴等后续过程中，也常常出现边角破损等情况。据不完全统计，有的陶瓷板生产企业，其产品的加工破损率高达20～40％。目前，陶瓷大板与泛家居结合的趋势下，建筑陶瓷板已经跨界作为橱柜、电器等面板材料使用。如何减少在加工过程中的破损，成为建陶企业面临的共性问题。

建筑陶瓷板在制造过程中引起的内应力，被认为是导致其切割开裂的关键原因。但是，目前对建筑陶瓷板内应力的测量，没有成熟和可行的方法。

现有应力测量技术中，XRD测量法可用于陶瓷类材料应力测量。XRD测量应力的基本原理为：当试样内部存在应力时，晶体的晶格间距会产生改变，导致X射线衍射角改变，结合布拉格衍射方程与弹性力学公式，可以得到应变与X射线入射角、衍射角的关系公式，从而得到应力σ关系。

X射线应力测量法是用波长λ的X射线，先后数次以不同的入射角ψ照射试样上，测出相应的衍射角2θ，求出2θ对sin²ψ的斜率，便可算出应力但是不管是采用照相法、衍射仪法还是应力仪法，都受到试样尺寸的限制。对于尺寸达到数米的建陶大板，现有的设备难以实现板内应力的逐点测量，也就无法获得内应力的分布情况。而且XRD测量法需要多次改变X射线入射角，使得该方法测量过程复杂，并且因为X射线衍射峰峰强较弱，且易受外界干扰，使得测量精度不准确。

盲孔法也被广泛应用于金属材料残余应力检测。需要在工件的被测部位贴上应变计，通过在应变计中心打盲孔引起残余应力的释放，由残余应力测试仪将这种释放量测出并通过计算得出该部位的残余应力大小和方向。由于陶瓷材料自身的脆性，打孔往往导致开裂，该方法并不适合。同时打孔也会对建陶板产生损坏。

超声波法利用声的双折射现象，即一个各向同性固态介质在应力的作用下具有声弹性。在有应力的情况下，由于应力的方向和大小的不同，使在固态介质中的超声波传递速度发生了变化，即应力的存在引起了各向异性，从而使在固态介质中的超声波传递速度发生了变化。当应力为平面应力状态且超声波又以垂直于应力平面方向传播时，超声波便只分解为两个方向的超声波。通过测定由于应力的影响而引起的声双折射，超声频谱变化以及声音传播速度的变化便能计算出试件上的残余应力。

现有的超声波应力检测，都是针对小型的金属工件，小范围的测量应力，如焊接缝附件的残余应力。对于大规格的建筑陶瓷板的内应力检测，尤其是在线检测建筑陶瓷板烧成过程中的内应力，尚未有相关的报道。