{"id":3698,"date":"2024-05-30T09:00:00","date_gmt":"2024-05-30T01:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/globalquartztube.com\/?p=3698"},"modified":"2024-06-27T16:59:50","modified_gmt":"2024-06-27T08:59:50","slug":"research-on-processing-and-annealing-techniques-of-quartz-glass","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/globalquartztube.com\/de\/research-on-processing-and-annealing-techniques-of-quartz-glass\/","title":{"rendered":"Forschung zu Verarbeitungs- und Gl\u00fchtechniken f\u00fcr Quarzglas"},"content":{"rendered":"<p><\/p>\n\n\n\t\t\t\t<div class=\"wp-block-uagb-table-of-contents uagb-toc__align-left uagb-toc__columns-1  uagb-block-7f4d3acd\"\n\t\t\t\t\tdata-scroll= \"1\"\n\t\t\t\t\tdata-offset= \"30\"\n\t\t\t\t\tstyle=\"\"\n\t\t\t\t>\n\t\t\t\t<div class=\"uagb-toc__wrap\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"uagb-toc__title\">\n\t\t\t\t\t\t\tInhaltsverzeichnis\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class='uagb-toc__separator'><\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"uagb-toc__list-wrap\">\n\t\t\t\t\t\t<ol class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#1-introduction\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">1. Einleitung<\/a><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#2-processing-of-quartz-glass-products\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">2. Verarbeitung von Quarzglasprodukten<\/a><ul class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#21-types-of-quartz-glass-materials\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">2.1 Arten von Quarzglasmaterialien<\/a><li class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#22-processing-of-quartz-glass-materials\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">2.2 Verarbeitung von Quarzglasmaterialien<\/a><\/li><\/ul><\/li><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#3-stress-in-quartz-glass-products\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">3. Spannungen in Quarzglasprodukten<\/a><ul class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#31-generation-of-stress\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">3.1 Entstehung von Stress<\/a><li class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#32-types-of-stress-in-quartz-glass-products\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">3.2 Spannungsarten in Quarzglasprodukten<\/a><li class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#321-temporary-stress\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">3.2.1 Tempor\u00e4re Belastung<\/a><li class=\"uagb-toc__list\"><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#322-permanent-stress\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">3.2.2 Dauerhafte Spannung<\/a><\/li><\/ul><\/li><\/ul><\/li><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#4-annealing-of-quartz-products\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">4. Gl\u00fchen von Quarzprodukten<\/a><li class=\"uagb-toc__list\"><a href=\"#conclusion\" class=\"uagb-toc-link__trigger\">Abschluss<\/a><\/ul><\/ul><\/ol>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-b18411bb\"><h2 class=\"uagb-heading-text\">1. Einleitung<\/h2><\/div>\n\n\n\n<p>Diese Forschung zu den Verarbeitungs- und Gl\u00fchtechniken von Quarzglas zielt auf die Produktion von Glasfasern und verwandte Projekte ab. Ziel ist es, die Stabilit\u00e4t von Quarzprodukten bei hohen und normalen Temperaturen durch praktische Anwendung zu verbessern und so eine reibungslose Anwendung der Produkte in verschiedenen Szenarien sicherzustellen.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-382e9e38\"><h2 class=\"uagb-heading-text\">2. Verarbeitung von Quarzglasprodukten<\/h2><\/div>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-70147f77\"><h3 class=\"uagb-heading-text\">2.1 Arten von Quarzglasmaterialien<\/h3><\/div>\n\n\n\n<p>Quarzglas wird nach Verarbeitungsmethoden, Verwendungen und Aussehen klassifiziert, wie beispielsweise geschmolzenes transparentes Quarzglas, geschmolzenes Quarzglas, gasraffiniertes transparentes Quarzglas, synthetisches Quarzglas, opakes Quarzglas, optisches Quarzglas, Quarzglas f\u00fcr Halbleiter und Quarzglas f\u00fcr elektrische Lichtquellen. Diese werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: transparent und opak. Basierend auf der Reinheit wird es in drei Kategorien unterteilt: hochrein, gew\u00f6hnlich und dotiert.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Entglasung von hochtemperaturbest\u00e4ndigem Quarzglas ist ein inh\u00e4renter Defekt. Quarzglas hat eine h\u00f6here innere Energie als kristallines Quarzglas, was es zu einem thermodynamisch instabilen metastabilen Zustand macht. SiO2-Molek\u00fcle beschleunigen die Schwingung und bilden nach langfristiger Umordnung und Ausrichtung Kristalle. Die Kristallisation erfolgt haupts\u00e4chlich an der Oberfl\u00e4che, gefolgt von inneren Defekten, da diese Bereiche anf\u00e4llig f\u00fcr Verunreinigungen sind, was zu einer lokalen Ansammlung von Verunreinigungsionen f\u00fchrt. Insbesondere Alkaliionen (wie K, Na, Li, Ca, Mg) verringern die Viskosit\u00e4t beim Eintritt in das Netzwerk und beschleunigen die Entglasung.<\/p>\n\n\n\n<p>In diesem Dokument werden verarbeitete Quarzkomponenten behandelt, wobei ausschlie\u00dflich transparentes synthetisches Kondensator-Quarzglas behandelt wird.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-bdc70e2a\"><h3 class=\"uagb-heading-text\">2.2 Verarbeitung von Quarzglasmaterialien<\/h3><\/div>\n\n\n\n<p>Bei der Bearbeitung von Quarzglas wird typischerweise eine Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme verwendet, bei der die Bearbeitungstemperatur etwa 1500\u20131600 \u00b0C betr\u00e4gt.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-5c83f448\"><h2 class=\"uagb-heading-text\">3. Spannungen in Quarzglasprodukten<\/h2><\/div>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-cf542c19\"><h3 class=\"uagb-heading-text\">3.1 Entstehung von Stress<\/h3><\/div>\n\n\n\n<p>Glas ist ein schlechter W\u00e4rmeleiter. Wenn ein St\u00fcck Quarzglas (ohne Druck) erhitzt oder abgek\u00fchlt wird, wird die \u00e4u\u00dfere Schicht des Quarzglases direkt erhitzt oder beginnt zuerst abzuk\u00fchlen, und das innere Glas wird erhitzt (durch W\u00e4rmeleitung wird die \u00e4u\u00dfere W\u00e4rme nach innen \u00fcbertragen) oder danach abgek\u00fchlt. Dadurch entsteht ein Temperaturunterschied zwischen der Oberfl\u00e4che und dem Inneren des Quarzglases. Beim Erhitzen ist die Oberfl\u00e4chentemperatur des direkt erhitzten Quarzglases hoch und die Innentemperatur des Quarzglases, das W\u00e4rme empf\u00e4ngt, niedrig, wodurch sich die \u00e4u\u00dfere Schicht des erhitzten Quarzglases ausdehnt. Das Innere mit der niedrigeren Temperatur versucht, seinen urspr\u00fcnglichen Zustand beizubehalten, wodurch die Ausdehnung der \u00e4u\u00dferen Schicht behindert wird. Somit kommt es im Quarzglas zu Ausdehnung und Verhinderung der Ausdehnung, wodurch durch Wechselwirkung zwei Arten von Spannungen entstehen: Druckspannung und Zugspannung. Die Kraft, die versucht, die Ausdehnung der \u00e4u\u00dferen Schicht des Quarzglases nach innen zu verhindern und auf die \u00e4u\u00dfere Schicht einwirkt, wird als Druckspannung bezeichnet, w\u00e4hrend die Kraft, die von der nach innen expandierenden \u00e4u\u00dferen Schicht des Quarzglases ausge\u00fcbt wird, als Zugspannung bezeichnet wird.<\/p>\n\n\n\n<p>Da die Druckfestigkeit von Quarzglas viel gr\u00f6\u00dfer ist als seine Zugfestigkeit, k\u00f6nnen die inneren und \u00e4u\u00dferen Schichten des Quarzglases beim Erhitzen erheblichen Temperaturunterschieden standhalten. Bei der Verarbeitung mit einer Lampe kann Quarzglas direkt in einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme erhitzt werden, ohne zu brechen. Umgekehrt bricht Quarzglas, das auf 500 \u00b0C oder mehr erhitzt wird, leicht, wenn es in K\u00fchlwasser gelegt wird.<\/p>\n\n\n\n<p>Die durch die Lampenverarbeitung erzeugte Spannungsverteilung ist ungef\u00e4hr wie folgt:<\/p>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Spannungen beim Rotationsschmelzen<\/strong> Die H\u00e4nde des Bedieners drehen und schmelzen das Glasrohr in der Brennerflamme. Da das Glasrohr durch die Drehung und nicht im geschmolzenen Teil erhitzt wird, manifestiert sich die Spannung in Form kreisf\u00f6rmiger Linien.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Spannung beim seitlichen Schmelzen<\/strong> Bei \u00d6ffnungen, Seitenverbindungen und Querschwei\u00dfen des Innenkerns von Quarzrohren rotiert das Quarzrohr nicht, was zu einer anderen Spannungsverteilung als oben erw\u00e4hnt f\u00fchrt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung um den geschmolzenen Teil herum verteilt.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Spannungen in Ringverbindungen<\/strong> Unter Ringverbindungen versteht man das Verschwei\u00dfen des Innenkerns.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Spannung in versiegelten Enden von Mantelprodukten<\/strong> Quarzinstrumenten-Ummantelungsprodukte gibt es in verschiedenen Formen, aber alle sind versiegelt. Wenn beispielsweise bei einem geraden Standardkondensatorrohr beide Enden versiegelt sind, wirkt nicht nur die \u00e4u\u00dfere Ummantelung, sondern auch der innere Kern, was zu erheblichen Spannungen f\u00fchrt.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<p>Die St\u00e4rke der Spannung variiert mit dem Temperaturunterschied und der Dicke des Quarzglases. Je gr\u00f6\u00dfer der Temperaturunterschied und je dicker das Glas, desto gr\u00f6\u00dfer die Spannung. Daher ist die Spannungsbeseitigung besonders wichtig.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-0512fd7b\"><h3 class=\"uagb-heading-text\">3.2 Spannungsarten in Quarzglasprodukten<\/h3><\/div>\n\n\n\n<p>Thermische Spannungen in Quarzglasprodukten k\u00f6nnen in tempor\u00e4re Spannungen und permanente Spannungen unterteilt werden.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-599187b2\"><h3 class=\"uagb-heading-text\">3.2.1 Tempor\u00e4re Belastung<\/h3><\/div>\n\n\n\n<p>Tempor\u00e4re Spannungen treten auf, wenn die Temperatur\u00e4nderung des Glases unterhalb der Dehnungspunkttemperatur liegt, was aufgrund der schlechten W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit zu einer ungleichm\u00e4\u00dfigen Gesamtw\u00e4rme f\u00fchrt und gewisse thermische Spannungen erzeugt. Diese thermische Spannung entsteht aufgrund des Temperaturunterschieds und wird als tempor\u00e4re Spannung bezeichnet.<\/p>\n\n\n\n<p>Es ist zu beachten, dass die \u00fcblicherweise verarbeiteten Quarzkernst\u00e4be unterschiedliche chemische Substanzen enthalten und daher zu einer ungleichm\u00e4\u00dfigen Erw\u00e4rmung neigen. Daher sollte nach dem Splei\u00dfen die Flamme verwendet werden, um den Stabk\u00f6rper gleichm\u00e4\u00dfig zu erhitzen, damit der Gesamttemperaturgradient so gleichm\u00e4\u00dfig wie m\u00f6glich wird und die vor\u00fcbergehende Belastung des Quarzkernstabs deutlich verringert wird.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-0e905379\"><h3 class=\"uagb-heading-text\">3.2.2 Dauerhafte Spannung<\/h3><\/div>\n\n\n\n<p>Wenn Glas von oberhalb der K\u00fchltemperatur abk\u00fchlt, verschwindet die durch den Temperaturunterschied erzeugte thermische Spannung nach dem Abk\u00fchlen auf Raumtemperatur nicht vollst\u00e4ndig, sodass eine gewisse Spannung im Glas verbleibt. Das Ausma\u00df der permanenten Spannung h\u00e4ngt von der Abk\u00fchlgeschwindigkeit oberhalb der K\u00fchltemperatur, der Viskosit\u00e4t des Quarzglases, dem W\u00e4rmeausdehnungskoeffizienten und der Dicke des Produkts ab.<\/p>\n\n\n\n<p>Wie oben erw\u00e4hnt, wirkt sich die nach der Verarbeitung des Quarzstabs entstehende Dauerspannung auf die nachfolgende Verarbeitung und Produktion aus. Daher kann die Dauerspannung nur durch Gl\u00fchen beseitigt werden.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-998d3415\"><h2 class=\"uagb-heading-text\">4. Gl\u00fchen von Quarzprodukten<\/h2><\/div>\n\n\n\n<p>Im Allgemeinen werden Glasprodukte nach der Verarbeitung gegl\u00fcht. Unter Gl\u00fchen versteht man einen W\u00e4rmebehandlungsprozess zwischen der \u00dcbergangstemperatur und der Dehnungspunkttemperatur, um w\u00e4hrend des Herstellungsprozesses erzeugte thermische Spannungen zu beseitigen. Normalerweise gilt: Je gr\u00f6\u00dfer der Ausdehnungskoeffizient des Glases, je gr\u00f6\u00dfer der Durchmesser und je komplexer der Produktzustand, desto st\u00e4rker die Spannung. Wie bereits erw\u00e4hnt, hat der kontaktierte Quarzstab einen gro\u00dfen Durchmesser und enth\u00e4lt gemischte Kernst\u00e4be, sodass eine strenge W\u00e4rmebehandlung erforderlich ist, um Spannungen abzubauen.<\/p>\n\n\n\n<p>Bei der tats\u00e4chlichen Produktion ist es unm\u00f6glich, die Spannung im Stabk\u00f6rper w\u00e4hrend des Gl\u00fchens des Quarzstabs vollst\u00e4ndig zu beseitigen. Die Restmenge ist jedoch so gering, dass sie selbst unter einem Polariskop nicht leicht zu erkennen ist.<\/p>\n\n\n\n<p>Theoretisch bedeutet die h\u00f6chste Gl\u00fchtemperatur, dass 95 % der Spannung nach 3 Minuten abgebaut werden k\u00f6nnen; die niedrigste Gl\u00fchtemperatur f\u00fchrt zu einer Spannungsfreisetzung von 5 % nach 3 Minuten. In der Produktionspraxis ist die \u00fcblicherweise verwendete Temperatur 50 \u00b0C niedriger als die h\u00f6chste Gl\u00fchtemperatur und 100 \u00b0C h\u00f6her als die niedrigste Gl\u00fchtemperatur. Es gibt viele M\u00f6glichkeiten zum Gl\u00fchen, aber die wichtigste Methode ist das Gl\u00fchen in einem Ofen, auf das sich diese Diskussion konzentriert.<\/p>\n\n\n\n<p>Gem\u00e4\u00df dem oben genannten Gl\u00fchprinzip wird das Gl\u00fchen von Quarzglas in vier Phasen unterteilt: Heizphase, Phase bei konstanter Temperatur, K\u00fchlphase und Phase der nat\u00fcrlichen Abk\u00fchlung.<\/p>\n\n\n\n<ol class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>Heizstufe<\/strong> Bei Quarzglas basiert diese Arbeit auf den Gl\u00fchanforderungen optischer Produkte. Der gesamte Heizprozess umfasst eine langsame Erw\u00e4rmung auf 1100 \u00b0C. Erfahrungsgem\u00e4\u00df betr\u00e4gt der Temperaturanstieg 4,5\/R\u00b2 \u00b0C\/min, wobei R der Radius des Quarzglasprodukts ist.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Konstanttemperaturstufe<\/strong> Wenn der Quarzstab die tats\u00e4chlich h\u00f6chste Gl\u00fchtemperatur erreicht, wird der Ofenk\u00f6rper auf einer konstanten Temperatur gehalten, um eine gleichm\u00e4\u00dfige Erw\u00e4rmung des Produkts sicherzustellen und es f\u00fcr den n\u00e4chsten Abk\u00fchlungsschritt vorzubereiten.<\/li>\n\n\n\n<li><strong>K\u00fchlphase<\/strong> Um beim Abk\u00fchlen des Quarzstabes dauerhafte Spannungen zu vermeiden oder nur sehr geringe zu erzeugen, sollte die Temperatur langsam gesenkt werden, um einen gro\u00dfen Temperaturgradienten zu vermeiden. Die Abk\u00fchlgeschwindigkeiten sind wie folgt:\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>1100\u00b0C bis 950\u00b0C: 15\u00b0C\/Stunde<\/li>\n\n\n\n<li>950\u00b0C bis 750\u00b0C: 30\u00b0C\/Stunde<\/li>\n\n\n\n<li>750\u00b0C bis 450\u00b0C: 60\u00b0C\/Stunde<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n\n\n\n<li><strong>Nat\u00fcrliche K\u00fchlphase<\/strong> Unter 450 \u00b0C wird die Stromversorgung des Gl\u00fchofens abgeschaltet und die Umgebung wird ohne \u00c4nderung der Isolierumgebung aufrechterhalten, bis sie auf nat\u00fcrliche Weise auf unter 100 \u00b0C abk\u00fchlt. Unter 100 \u00b0C wird die Isolierumgebung ge\u00f6ffnet und sie k\u00fchlt auf Raumtemperatur ab.<\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n<p>Die Zeit und Temperatur, die in den obigen Schritten verwendet werden, basieren auf theoretischen und praktischen Ergebnissen in der Produktion. Abbildung 1 zeigt fehlerhafte experimentelle Produkte aufgrund ungleichm\u00e4\u00dfiger Erw\u00e4rmung, die durch zu kurze Erw\u00e4rmung oder konstante Temperaturzeit verursacht wird.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-uagb-advanced-heading uagb-block-bc46a4cd\"><h2 class=\"uagb-heading-text\">Abschluss<\/h2><\/div>\n\n\n\n<p>Bei der Herstellung und Verarbeitung von Quarzglas entstehen in den Produkten in jedem Stadium Spannungen, ob vor\u00fcbergehend oder dauerhaft. Methoden wie \u201eFlamme\u201c, \u201eHF-S\u00e4ure\u201c und \u201eGl\u00fchofen\u201c k\u00f6nnen verwendet werden, um vor\u00fcbergehende Spannungen zu entfernen oder dauerhafte Spannungen zu reduzieren. Die Beseitigung von Spannungen ist entscheidend f\u00fcr die Verbesserung der mechanischen Stabilit\u00e4t und optischen Gleichm\u00e4\u00dfigkeit von Quarzprodukten.<\/p>\n\n\n\n<p>Wir von GlobalQT (Global Quartz Tube) sind spezialisiert auf hochwertige <a href=\"https:\/\/globalquartztube.com\/de\/products\/\" data-type=\"page\" data-id=\"2062\">Quarzglasprodukte<\/a> mit anpassbaren L\u00f6sungen f\u00fcr Ihre spezifischen Bed\u00fcrfnisse. F\u00fcr weitere Informationen besuchen Sie unser <a href=\"https:\/\/globalquartztube.com\/de\/\">website<\/a> oder kontaktieren Sie uns per E-Mail unter <a>contact@globalquartztube.com<\/a>.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>1. Introduction This research on the processing and annealing techniques of quartz glass is aimed at fiber optic production and related projects. 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