
如何利用中波红外技术正确地对玻璃器皿进行退火处理
如果你曾经遇到过实验室中的玻璃器皿在冷却过程中突然破裂的情况,那你就明白我们为什么要讨论这个问题了。通常,这是由于玻璃内部存在应力所导致的。如果不消除这些应力,那么这些玻璃器皿就相当于定时炸弹。
因此,我们才会使用中波红外灯。因为它们能更有效地作用于硼硅玻璃和钠钙玻璃,而短波红外线则做不到这一点。这其实涉及到化学原理和吸收作用的问题。
对0.1°C精度的追求
这里有个难题:退火过程需要找到一个平衡点——即玻璃的硬度刚好足以释放应力,但又不会过于坚硬以至于变形。如果加热温度偏离这个范围,就麻烦了。要么会出现热冲击现象,要么会留下残余应力。
我们通过将中波红外灯与响应迅速的热电偶以及高精度的PID控制器结合在一起,来确保温度控制在0.1°C以内。因为中波辐射能更均匀地渗透到玻璃中,所以玻璃的内部和表面可以达到相同的温度。这样一来,就不会出现“表面冻结而内部仍处于熔融状态”的情况了。
设备与加热方式
我们的灯采用了高纯度的石英外壳。这意味着我们可以让更多的能量通过这些灯,而不会导致灯管烧毁。此外,还可以将这些灯以阵列形式排列,这样就能有效消除炉子内的冷点。
不过,这也有一些缺点。高密度的中波红外阵列会在目标区域之外产生大量废热。如果不能妥善处理通风和隔热问题,炉子的外壳就会把热量散发到房间里。一旦发生这种情况,环境传感器就会给出错误的数据,从而导致整个过程出错。
防止玻璃破裂
当能够如此精确地控制降温速率时,就可以有效控制玻璃的收缩过程。这样就能避免那些导致玻璃突然破裂的微观应力点。
最棒的是,这样就能减少废品率。我们发现,当温度控制得如此精确时,就不必再花费大量时间去检查每批产品是否合格了。因为可以确定产品已经处理得当了。