Richtiges Glasherzen mit Mittelwellen-Infrarotstrahlung
Wenn Ihnen bereits einmal ein Stück Laborglas während des Abkühlprozesses einfach zerbrochen ist, wissen Sie genau, warum wir hier darüber sprechen. In der Regel liegt das an internen Spannungen. Wenn man diese Spannungen nicht beseitigt, ist das Glas im Grunde genommen eine tickende Zeitbombe.
Deshalb nutzen wir Mittelwellen-Infrarothellen. Sie wirken bei Borosilikat- und Natrium-Kalciumglas effektiver als Wellenlängenbereiche mit kurzen Wellenlängen. Es handelt sich dabei um eine Frage der Chemie und der Absorption.
Die Bedeutung von 0,1°C
Der schwierige Punkt dabei ist, dass das Erhitzen des Glases ein Gleichgewicht erfordert. Man muss das Glas genau auf den richtigen Punkt bringen – den sogenannten Erhitzungspunkt –, an dem es weich genug ist, damit die Spannungen entweichen können, aber doch fest genug, damit es nicht einfach zusammenbricht.
Wenn die Temperatur um ein paar Grad abweicht, entstehen Probleme: Entweder kommt es zu thermischen Schocks oder es bleiben Residualspannungen zurück. Wir halten die Temperatur in einem Bereich von 0,1°C, indem wir unsere MWIR-Hellen mit schnell reagierenden Thermokupolen sowie hochpräzisen PID-Reglern kombinieren. Da die Mittelwellenstrahlung gleichmäßiger in das Glas eindringt, erreichen Kern und Oberfläche dieselbe Temperatur. So entsteht kein „Hauteffekt“, bei dem die Außenseite erstarrt, während das Innere noch flüssig ist.
Ausrüstung und Wärmeabgabe
Unsere Hellen verwenden Quarzkörper hoher Reinheit. Das bedeutet, dass wir viel mehr Leistung durch sie leiten können, ohne dass die Röhren schaden. Zudem können die Hellen in einer zonierten Anordnung verwendet werden – das ist die beste Methode, um unerwünschte Kaltstellen im Ofen zu beseitigen.
Aber es gibt einen Haken: Hochdichte MWIR-Anordnungen erzeugen viele Abwärme außerhalb der eigentlichen Zielzone. Wenn man die Belüftung und Isolierung nicht richtig gestaltet, beginnt die Ofenhülle Wärme zurück in den Raum abzustrahlen. Dann liefern die Sensoren falsche Werte, und alles läuft schief.
Vermeidung von Brüchen
Wenn man die Abkühlgeschwindigkeit mit solcher Präzision steuern kann, kann man kontrollieren, wie das Glas schrumpft. Dadurch entstehen keine mikroskopisch kleinen Spannungspunkte, die zu spontanen Brüchen führen könnten.
Das Beste daran: Weniger Ausschuss. Wir haben festgestellt, dass bei einer so präzisen Temperaturkontrolle man nicht mehr die ganze Zeit durch ein Polarisationsgerät schauen muss, um sicherzustellen, dass alles richtig funktioniert.