Prawidłowe wyżarzanie szkła za pomocą promieniowania w podczerwieni o średniej długości fali
Jeśli kiedykolwiek miałeś do czynienia z tym, że kawałek szkła laboratoryjnego pęka podczas procesu chłodzenia, to doskonale rozumiesz, dlaczego mówimy o tym temacie. Zwykle jest to spowodowane naprężeniami wewnątrz szkła. Jeśli nie zaaktywujesz tych naprężeń, twoje naczynia ze szkła stanowią swego rodzaju bombę zegarową.
Dlatego korzystamy z lamp emitujących promieniowanie w podczerwieni o średniej długości fali. One lepiej oddziałują na szkło borokrzemianowe i sodowo-wapniowe niż lampy o krótkiej długości fali. Chodzi tu o mechanizmy chemiczne i proces absorpcji.
Obsesja na punkcie precyzji 0,1°C
Tu pojawia się trudność: wyżarzanie to proces balansowania różnych czynników. Trzeba utrzymać temperaturę szkła w takim zakresie, aby było ono wystarczająco miękkie, by naprężenia mogły zniknąć, ale jednocześnie wystarczająco twarde, by nie pękać.
Jeśli temperatura będzie o kilka stopni różna, to pojawią się problemy – albo dojdzie do szoku termicznego, albo zostaną resztkowe naprężenia w szkle.
Utrzymujemy stałą temperaturę w przedziale 0,1°C poprzez połączenie lamp MWIR z termoparami o szybkiej reakcji oraz sterownikami PID o wysokiej dokładności. Dzięki temu promieniowanie w podczerwieni rozprzestrzenia się równomiernie w szkle, dzięki czemu jądro i powierzchnia osiągają tę samą temperaturę. Unika się w ten sposób efektu „skóry”, gdy zewnętrzna część szkła zamraża się, a wewnętrzna pozostaje płynna.
Sprzęt i ciepło
Nasze lampy używają wysoce czystych osłon z kwarcu. To oznacza, że możemy przekazać przez nie dużo większą ilość energii, bez ryzyka uszkodzenia elementów lampy. Ponadto można je zainstalować w specjalnym układzie, co jest najlepszym sposobem na usunięcie niepotrzebnych miejsc chłodniejszych w piecu.
Ale jest jeden haczyk: lampy o wysokiej gęstości emitują dużo ciepła poza obszarem docelowym. Jeśli nie zadbasz o dobrą wentylację i izolację, obudowa pieca zacznie oddawać ciepło z powrotem do pomieszczenia. Wtedy czujniki temperatury dadzą fałszywe wyniki, a wszystko idzie nie tak.
Zatrzymanie pękania szkła
Gdy możesz kontrolować tempo spadku temperatury z taką precyzją, to w istocie kontrolujesz proces kurczenia się szkła. To sprawia, że znikają mikroskopijne naprężenia, które powodują spontaniczne pęknięcia szkła.
A co najważniejsze? Mniej śmieci. Okazało się, że przy tak dokładnej kontroli termicznej nie musisz cały czas sprawdzać jakości szkła za pomocą polaroskopu po każdej partii produkcyjnej. Wiesz po prostu, że wszystko zostało zrobione prawidłowo.