Étude comparative par indentation des caractéristiques mécaniques de verres sodo-calcique et vitrocéramique rodés et polis par des grains abrasifs liés

Comparative study by indentation test of the mechanical characteristics of soda-lime and ceramic glasses ground and polished by bound abrasive grains

¹ Institut Optique et Mécanique de Précision, LOA, Ferhat Abbas, Sétif, Algérie
mohamedbentoumi709@gmail.com
² Arts et Métiers ParisTech, MSMP, Lille, France

Reçu : 31 Juillet 2015
Accepté : 8 Décembre 2015

Résumé

Malgréle nombre important de paramètres technologiques mis en jeux, le polissage des matériaux fragiles par des grains abrasifs liés montre une grande efficacité et une qualité de surface meilleure par rapport au polissage par des grains abrasifs libres. Cette méthode permet d’obtenir des rugosités Ra et Rq de l’ordre de 30 à 40 nm sur les verres étudiés. Les essais d’indentation instrumentée ont été effectués en faisant varier les charges de 5 à 40 N avec une bonne reproductibilité. Pour le verre céramique on observe des pop-in à partir de 50 N, alors que ces derniers n’apparaissent qu’à partir de 100 N sur les verres flint lourd et flotté, et qu’ils ne sont pas mis en évidence sur le verre crown. La ténacité a été calculée à partir de la longueur de fissures formées par différentes relations en fonction des hypothèses faites sur la géométrie des fissures. Les résultats obtenus sur ces différents verres, ainsi que leurs dispersions, sont comparés.

Abstract

In this work, indentation toughness of 4 optical glasses (Crown K5, Heavy flint, Float glass and Zerodur^®) was analyzed regarding its surface quality. Despite the large number of the involved technological parameters, polishing of brittle materials by abrasive bonded grains shows a high efficiency and a better surface quality compared to polishing by free abrasive grains. This method has allowed obtaining roughness parameters, Ra and Rq, about 30–40 nm. Instrumented indentation tests were performed by varying the load from 5 to 300 N. A good reproducibility was achieved. Pop-in in glass ceramic was observed from 50 N, whereas it only appears from 100 N on heavy flint and float glasses and they are not highlighted on crown glass. Indentation toughness was calculated by means of the cracks length using different relationships based on hypotheses concerning the cracks geometry. Anstis, Tanaka, Niihara and Laugier equations were employed. Finally, the results obtained from these equations and their dispersions are compared.