玻璃破裂模式

玻璃破裂的原因是引伸張力集中在受損點以致於受外力時，產生之應力集中現象，

造成玻璃破裂，而玻璃破裂模式分為裂面特徵和裂縫特徵，其中裂面特徵所造成的原 因為玻璃切割裂片時，所造成的不良現象；裂縫特徵所造成的原因為玻璃搬運的刮傷 或原材表面所產的裂痕。

1. 裂面特徵：裂面之上下兩面在破裂過程中產生相對滑移，因此造成擦痕等表面特徵。

（1）.破裂源點（fracture origin）：材料破裂發生起源點（起裂點）。有時源點位置無法 直接觀察可藉由梳紋、肋紋來推估。

（2）.鏡區與霧區（mirror zone and mist zone）：鏡區為破裂源點周圍較光滑明亮的區域，

而霧區則在鏡區外圍較無光澤且較鏡區粗糙的區域，則鏡區與霧區不易產生，取而 代之的是較平滑的破裂面。

（3）.渥勒線（Wallner lines）：在鏡區內的微小起伏，係由於破裂發生時，以超音波的

形式釋出能量，並與破裂前緣交互作用，所形成的痕跡。

（4）.梳紋（hackle mark）：為霧區外圍有如羽毛狀的一條條紋路，因其平行裂面前進

方向，故可藉此判斷破裂源點與裂面之延伸方向。

（5）.扭梳紋（twist hackle）：斷裂過程中，由主破裂面轉至另一層面，造成應力場的

改變，所形成如雁行排列不連續的梳紋。

（6）.肋紋（rib mark）：稱停止線或貝殼狀構造，為裂面上圓弧或橢圓弧紋，是在破 裂過程中，應力暫時下降所造成裂面暫時停止的構造，可藉此推估破裂源點與破裂 速度。

圖 8 裂面特徵（一）[資料來源：統寶光電公司]

圖 9 裂面特徵（二）[16]

圖 10 裂面特徵（三）[16]

圖 11 正常裂面特徵 [16]

twist hackle

Rib mark

切割（Scribing）斷面形成步驟：切割不良時容易發生裂片不良。

圖 12 玻璃切割流程 [資料來源：統寶光電公司]

（1）.圧縮破壊層（Median crack）：被切刀所擠壓的部分。

（2）.肋紋（Rib Mark）：垂直crack的深度大概相同。

（3）.扭梳紋（Twist hackle）：在斷面所顯現的傷。切割的狀態不良時，裂片時將會發生。

（4）.梳紋（Hackle mark）：出現在下方等兼具的排列傷。切断後、剝離時因為兩側產生 衝突。

玻璃（Glass）

力

Diamond Wheel 步驟一

垂直Crack

玻璃（Glass） 水平Crack

壓縮破壞層 步驟二

圧縮破壊層

（Median crack）

肋紋（Rib mark）

扭梳紋(Twist hackle)

梳紋（Hackle mark）

步驟三

圖 13 玻璃裂片比較圖（a為裂片不佳，b為裂片良好）[16]

2. 裂縫特徵：

一物體內的裂縫能有三種不同的受力模式，第 I 型是由正應力所造成＂張裂型

（opening mode）＂，其裂縫表面的位移垂直於裂縫面。第 II 型是平面內剪切所產生 的＂滑裂型（sliding mode）＂，其裂縫面位移在於裂縫平面上且與裂縫前緣垂直。第 III 行為＂撕裂型（tearing mode）＂，是由出平面（out-of plane）剪切所造成，裂縫面位移 亦存在於裂縫面上但與裂縫前緣平行。這三種模式的複合即描述了負荷的一般狀況，技 術上以第I型最為重要。

圖 14 裂縫特徵 [7]

考慮一任意大小，a的貫穿板厚的裂縫，存在於一任一大小及形狀的物體中，並承受 一任意之第 I 型負荷，依圖14的座標系統，此一平面中裂縫應力恆可表示為

圖 15 無限大平板中的裂縫（一）[7]

( ) θ σ

K π

f

r

= 2 ………. (1)

σ

= 裂縫應力

K

= 應力強度因子（玻璃一般為0.75~0.85，康寧 code1737 F為0.83）

r = 裂縫端

如果方程式（1）對任意物體均成立，則在一有中央裂縫2a，承受均勻張力的無限大

板也應成立（圖15）。從圖15得知裂縫平方根與裂縫應力成反比，所以當有極微小的裂

縫，亦產生很大的裂縫應力。

圖 16 無限大平板中的裂縫（二）[7]

a K

σ = π

KI = 應力強度因子（玻璃一般為0.75~0.85，康寧 code1737 F為0.83）

a = 裂縫

圖 17 裂縫與裂縫應力關係圖

a

K _I

σ = π