Tədqiqatlar sahəsində texnologiyaların işlənməsi və annealing silisium, şüşə

Kvars şüşəsinin emalı və yumşaldılması üsullarına dair bu tədqiqat fiber optik istehsalına və əlaqədar layihələrə yönəlmişdir. O, müxtəlif ssenarilərdə məhsulların rəvan tətbiqini təmin edərək, təcrübə vasitəsilə yüksək və normal temperaturda kvars məmulatlarının dayanıqlığını yaxşılaşdırmağa çalışır.

Kvars şüşəsi emal üsullarına, istifadəsinə və görünüşünə görə təsnif edilir, məsələn, əridilmiş şəffaf kvars şüşəsi, əridilmiş kvars şüşəsi, qazla təmizlənmiş şəffaf kvars şüşəsi, sintetik kvars şüşəsi, qeyri-şəffaf kvars şüşəsi, optik kvars şüşəsi, yarımkeçiricilər üçün kvars şüşəsi və kvars elektrik işıq mənbələri üçün şüşə. Bunlar iki əsas kateqoriyaya bölünür: şəffaf və qeyri-şəffaf. Təmizliyinə görə üç kateqoriyaya bölünür: yüksək təmizlik, adi və qatqılı.

Yüksək temperatura davamlı kvars şüşəsinin devitrifikasiyası xas bir qüsurdur. Kvars şüşəsi kristal kvarsdan daha yüksək daxili enerjiyə malikdir, bu da onu termodinamik cəhətdən qeyri-sabit metastabil vəziyyətə gətirir. SiO2 molekulları vibrasiyanı sürətləndirir və uzunmüddətli yenidən qurulma və oriyentasiyadan sonra kristallar əmələ gətirir. Kristallaşma əsasən səthdə baş verir, sonra daxili qüsurlar olur, çünki bu sahələr çirklənməyə meyllidir və çirkli ionların lokal yığılmasına səbəb olur. Xüsusilə qələvi ionları (K, Na, Li, Ca, Mg kimi) şəbəkəyə daxil olarkən özlülüyünü azaldır, devitrifikasiyanı sürətləndirir.

Bu yazı yalnız şəffaf sintetik kondansatör kvars şüşəsini əhatə edən emal edilmiş kvars komponentlərini müzakirə edir.

Kvars şüşəsini emal edərkən, bir qayda olaraq, təxminən 1500-1600 ° C emal temperaturu olan bir hidrogen-oksigen alovu istifadə olunur.

Şüşə zəif istilik keçiricisidir. Kvars şüşəsinin bir parçası (təzyiqsiz) qızdırıldıqda və ya soyuduqda, kvars şüşəsinin xarici təbəqəsi birbaşa qızdırılır və ya əvvəlcə soyumağa başlayır, daxili şüşə isə qızdırılır (istilik keçiriciliyi xarici istiliyi içəriyə ötürür) və ya sonra soyudulur. . Bu, kvars şüşəsinin səthi və daxili hissəsi arasında temperatur fərqi yaradır. Qızdırıldıqda, birbaşa qızdırılan kvars şüşəsinin səthinin temperaturu yüksək olur və istilik qəbul edən kvars şüşəsinin daxili temperaturu aşağı olur və qızdırılan kvars şüşəsinin xarici təbəqəsinin genişlənməsinə səbəb olur. Aşağı temperatur daxili xarici təbəqənin genişlənməsinə mane olan orijinal vəziyyətini saxlamağa çalışır. Beləliklə, kvars şüşəsi daxilində genişlənmə və genişlənmə əleyhinə baş verir, qarşılıqlı təsir nəticəsində iki növ gərginlik yaradır: sıxılma gərginliyi və gərilmə gərginliyi. Kvars şüşəsinin xarici təbəqəsinin içəriyə doğru genişlənməsinin qarşısını almağa çalışan və xarici təbəqəyə təsir edən qüvvəyə sıxılma gərginliyi, kvars şüşəsinin xarici təbəqəsinin içəriyə doğru genişlənməsinin tətbiq etdiyi qüvvə isə dartılma gərginliyi adlanır.

Kvars şüşəsinin sıxılma gücü onun dartılma gücündən çox böyük olduğundan, kvars şüşəsinin daxili və xarici təbəqələri istilik zamanı əhəmiyyətli temperatur fərqlərinə tab gətirə bilir. Lampa ilə işləyərkən, kvars şüşəsi qırılmadan hidrogen-oksigen alovunda birbaşa qızdırıla bilər. Əksinə, 500°C və daha yüksək temperaturda qızdırılan kvars şüşəsi soyuducu suya qoyulduqda o, asanlıqla çatlayır.

Lampanın işlənməsi nəticəsində yaranan gərginlik paylanması təxminən aşağıdakı kimidir:

1. Fırlanan ərimə zamanı gərginlik Operatorun əlləri fırlanır və məşəl alovunda şüşə borunu əridir. Şüşə boru ərimiş hissədə deyil, fırlanma ilə qızdırıldığı üçün gərginlik dairəvi xətlər şəklində özünü göstərir.
2. Yan ərimə zamanı stress Kvars borularının açılışları, yan birləşmələri və eninə daxili nüvə qaynağı üçün kvars borusu fırlanmır, nəticədə yuxarıda qeyd olunanlardan fərqli bir gərginlik paylanması yaranır. Bu zaman gərginlik ərimiş hissə ətrafında paylanır.
3. Üzük oynaqlarında gərginlik Üzük birləşmələri daxili nüvənin qaynağına aiddir.
4. Gödəkçə Məhsullarının Möhürlənmiş Uçlarında Stress Kvars alət gödəkçəsi məhsulları müxtəlif formalarda olur, lakin hamısı möhürlənir. Məsələn, standart düz kondansatör borusunda, hər iki ucu möhürləndikdə, gərginlik yalnız xarici gödəkçədə deyil, həm də daxili nüvədə mövcuddur və əhəmiyyətli gərginliyə səbəb olur.

Stressin böyüklüyü kvars şüşəsinin temperatur fərqi və qalınlığı ilə dəyişir. Temperatur fərqi nə qədər böyük olarsa və şüşə nə qədər qalın olarsa, stress də bir o qədər çox olar. Buna görə stresin aradan qaldırılması xüsusilə vacibdir.

Kvars şüşə məmulatlarında istilik gərginliyi müvəqqəti gərginliyə və daimi gərginliyə bölünə bilər.

Müvəqqəti gərginlik şüşənin temperatur dəyişikliyi gərginlik nöqtəsinin temperaturundan aşağı olduqda baş verir, nəticədə zəif istilik keçiriciliyi səbəbindən qeyri-bərabər ümumi istilik yaranır və müəyyən istilik gərginliyi yaranır. Bu istilik gərginliyi temperatur fərqi səbəbindən mövcuddur və müvəqqəti stress kimi tanınır.

Qeyd etmək lazımdır ki, adətən emal edilən kvars nüvəsi çubuqları müxtəlif kimyəvi maddələrdən ibarət olduğundan, onlar qeyri-bərabər istiləşməyə meyllidirlər. Buna görə də, birləşdikdən sonra alov çubuq gövdəsini bərabər şəkildə qızdırmaq üçün istifadə edilməlidir, ümumi temperatur gradientini mümkün qədər hamar edir, kvars nüvəsinin çubuqunun müvəqqəti gərginliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

Şüşə gərginlik nöqtəsinin temperaturundan yuxarı soyuduqda, temperatur fərqindən yaranan istilik gərginliyi otaq temperaturuna qədər soyuduqdan sonra tamamilə yox olmur və şüşədə müəyyən gərginlik qalır. Daimi gərginliyin böyüklüyü deformasiya nöqtəsinin temperaturundan yuxarı soyutma sürətindən, kvars şüşəsinin özlülüyündən, termal genişlənmə əmsalından və məhsulun qalınlığından asılıdır.

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, kvars çubuğunu emal etdikdən sonra yaranan daimi gərginlik sonrakı emal və istehsala təsir göstərir. Buna görə də, daimi stress yalnız yumşalma yolu ilə aradan qaldırıla bilər.

Ümumiyyətlə, şüşə məhsullar emal edildikdən sonra tavlanır. Tavlama, istehsal prosesi zamanı yaranan termal gərginliyi aradan qaldırmaq üçün keçid temperaturu ilə gərginlik nöqtəsi temperaturu arasında istilik müalicəsi prosesinə aiddir. Tipik olaraq, şüşənin genişlənmə əmsalı nə qədər böyükdürsə, diametri nə qədər böyükdür və məhsulun vəziyyəti nə qədər mürəkkəbdirsə, gərginlik bir o qədər şiddətlidir. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, təmasda olan kvars çubuğu böyük diametrə malikdir və qarışıq əsas çubuqları ehtiva edir, buna görə gərginliyi aradan qaldırmaq üçün ciddi istilik müalicəsi tələb olunur.

Faktiki istehsalda, kvars çubuğunun yumşaldılması zamanı çubuq gövdəsi daxilində gərginliyi tamamilə aradan qaldırmaq mümkün deyil. Bununla belə, qalıq miqdarı o qədər kiçikdir ki, onu polariskop altında belə asanlıqla aşkar etmək olmur.

Teorik olaraq, ən yüksək yumşalma temperaturu o deməkdir ki, 95% gərginlik 3 dəqiqədən sonra aradan qaldırıla bilər; ən aşağı yumşalma temperaturu 3 dəqiqədən sonra 5% gərginliyin buraxılması ilə nəticələnir. İstehsal praktikasında ümumi istifadə olunan temperatur ən yüksək yumşalma temperaturundan 50°C aşağı və ən aşağı yumşalma temperaturundan 100°C yüksəkdir. Yuvlamağın bir çox yolu var, lakin əsas üsul bu müzakirənin mərkəzində olan sobada tavlamadır.

Yuxarıda qeyd olunan tavlama prinsipinə əsasən, kvars şüşəsinin yumşaldılması dörd mərhələyə bölünür: istilik mərhələsi, sabit temperatur mərhələsi, soyutma mərhələsi və təbii soyutma mərhələsi.

1. İstilik mərhələsi Kvars şüşəsi üçün bu iş optik məhsulların tavlama tələblərinə əsaslanır. Bütün isitmə prosesi 1100 ° C-ə qədər yavaş istiləşməni əhatə edir. Təcrübəyə görə, temperatur artımı 4,5/R²°C/dəqdir, burada R kvars şüşə məhsulunun radiusudur.
2. Sabit Temperatur Mərhələsi Kvars çubuğu faktiki ən yüksək yumşalma temperaturuna çatdıqda, məhsulun vahid istiləşməsini təmin etmək üçün soba gövdəsi sabit bir temperaturda saxlanılır və növbəti soyutma mərhələsinə hazırlanır.
3. Soyutma mərhələsi Kvars çubuğunun soyutma prosesi zamanı çox az qalıcı stressi aradan qaldırmaq və ya yaratmaq üçün, böyük temperatur gradientinin qarşısını almaq üçün temperatur yavaş-yavaş azaldılmalıdır. Soyutma dərəcələri aşağıdakı kimidir:
   • 1100°C ilə 950°C arasında: 15°C/saat
   • 950°C ilə 750°C arasında: 30°C/saat
   • 750°C ilə 450°C arasında: 60°C/saat
4. Təbii soyutma mərhələsi 450°C-dən aşağı temperaturda yumşaldıcı sobanın gücü söndürülür və təbii olaraq 100°C-dən aşağı soyuyana qədər ətraf mühit izolyasiya mühitini dəyişdirmədən saxlanılır. 100°C-nin altında, izolyasiya mühiti açılır və o, otaq temperaturuna qədər soyuyur.

Yuxarıdakı addımlara cəlb olunan vaxt və temperatur nəzəri və istehsalat təcrübəsinin nəticələrinə əsaslanır. Şəkil 1-də çox qısa istilik və ya sabit temperatur vaxtının səbəb olduğu qeyri-bərabər istilik səbəbiylə uğursuz eksperimental məhsullar göstərilir.

Kvars şüşəsinin istehsalı və emalı prosesində, istər müvəqqəti, istərsə də daimi olsun, istənilən mərhələdə məhsullarda stress mövcuddur. Müvəqqəti gərginliyi aradan qaldırmaq və ya daimi gərginliyi azaltmaq üçün “alov”, “HF turşusu” və “qızdırma sobası” kimi üsullardan istifadə edilə bilər. Stressin aradan qaldırılması kvars məhsullarının mexaniki dayanıqlığını və optik vahidliyini yaxşılaşdırmaq üçün çox vacibdir.

At GlobalQT (Global Quartz Tube), we specialize in high-quality quartz glass products with customizable solutions to meet your specific needs. For more information, visit our Veb-sayt və ya bizimlə əlaqə saxlayın e-mail ünvanına contact@globalquartztube.com.