კვლევა კვარცის მინის დამუშავებისა და დამუშავების ტექნიკის შესახებ

ეს კვლევა კვარცის მინის დამუშავებისა და დამუშავების ტექნიკის შესახებ მიზნად ისახავს ოპტიკურ-ბოჭკოვანი წარმოების და მასთან დაკავშირებულ პროექტებს. ის ცდილობს გააუმჯობესოს კვარცის პროდუქტების სტაბილურობა მაღალ და ნორმალურ ტემპერატურაზე პრაქტიკის საშუალებით, რაც უზრუნველყოფს პროდუქტების გლუვ გამოყენებას სხვადასხვა სცენარში.

კვარცის მინა კლასიფიცირდება დამუშავების მეთოდების, გამოყენებისა და გარეგნობის მიხედვით, როგორიცაა შერწყმული გამჭვირვალე კვარცის მინა, მდნარი კვარცის მინა, გაზით დახვეწილი გამჭვირვალე კვარცის მინა, სინთეტიკური კვარცის მინა, გაუმჭვირვალე კვარცის მინა, ოპტიკური კვარცის მინა, კვარცის მინა ნახევარგამტარებისთვის და კვარცი. მინა ელექტრო სინათლის წყაროებისთვის. ისინი იყოფა ორ ძირითად კატეგორიად: გამჭვირვალე და გაუმჭვირვალე. სისუფთავის მიხედვით იყოფა სამ კატეგორიად: მაღალი სისუფთავე, ჩვეულებრივი და დოპირებული.

მაღალი ტემპერატურისადმი მდგრადი კვარცის მინის დევიტრიფიკაცია თანდაყოლილი დეფექტია. კვარცის მინას აქვს უფრო მაღალი შიდა ენერგია, ვიდრე კრისტალური კვარცი, რაც მას თერმოდინამიკურად არასტაბილურ მეტასტაბილურ მდგომარეობად აქცევს. SiO2 მოლეკულები აჩქარებენ ვიბრაციას და ქმნიან კრისტალებს ხანგრძლივი გადაწყობისა და ორიენტაციის შემდეგ. კრისტალიზაცია ძირითადად ხდება ზედაპირზე, რასაც მოჰყვება შიდა დეფექტები, რადგან ეს ადგილები მიდრეკილია დაბინძურებისკენ, რაც იწვევს მინარევის იონების ლოკალიზებულ დაგროვებას. კერძოდ, ტუტე იონები (როგორიცაა K, Na, Li, Ca, Mg) ამცირებენ სიბლანტეს ქსელში შესვლისას, რაც აჩქარებს დევიტრიფიკაციას.

ეს ნაშრომი განიხილავს დამუშავებულ კვარცის კომპონენტებს, რომლებიც მოიცავს მხოლოდ გამჭვირვალე სინთეტიკურ კონდენსატორის კვარცის მინას.

კვარცის მინის დამუშავებისას ჩვეულებრივ გამოიყენება წყალბად-ჟანგბადის ალი, დამუშავების ტემპერატურა დაახლოებით 1500-1600°C.

მინა სითბოს ცუდი გამტარია. როდესაც კვარცის შუშის ნაჭერი (ზეწოლის გარეშე) თბება ან გაცივდება, კვარცის შუშის გარე ფენა პირდაპირ თბება ან ჯერ იწყებს გაციებას, ხოლო შიდა მინა თბება (სითბოგამტარობა გარე სითბოს შიგნით გადასცემს) ან შემდეგ გაცივდება. . ეს ქმნის ტემპერატურის სხვაობას კვარცის შუშის ზედაპირსა და ინტერიერს შორის. გაცხელებისას უშუალოდ გაცხელებული კვარცის მინის ზედაპირის ტემპერატურა მაღალია, ხოლო კვარცის მინის სითბოს მიმღები შიდა ტემპერატურა დაბალია, რაც იწვევს გახურებული კვარცის შუშის გარე ფენის გაფართოებას. ქვედა ტემპერატურის ინტერიერი ცდილობს შეინარჩუნოს პირვანდელი მდგომარეობა, აფერხებს გარე ფენის გაფართოებას. ამრიგად, გაფართოება და გაფართოების საწინააღმდეგო ხდება კვარცის მინაში, რაც ქმნის ორი ტიპის სტრესს ურთიერთქმედების გამო: კომპრესიული სტრესი და დაძაბულობის დაძაბულობა. ძალას, რომელიც ცდილობს თავიდან აიცილოს კვარცის შუშის გარე ფენის გაფართოება და გარე ფენაზე მოქმედების თავიდან აცილება, ეწოდება კომპრესიული სტრესი, ხოლო კვარცის შუშის გარე ფენის მიერ გაფართოვებული ძალას ეწოდება დაძაბულობა.

ვინაიდან კვარცის მინის კომპრესიული ძალა გაცილებით მეტია, ვიდრე მისი დაჭიმვის ძალა, კვარცის შუშის შიდა და გარე ფენები გაუძლოს მნიშვნელოვან ტემპერატურულ განსხვავებებს გათბობის დროს. ნათურით დამუშავებისას კვარცის მინა შეიძლება პირდაპირ გაცხელდეს წყალბად-ჟანგბადის ცეცხლში გატეხვის გარეშე. პირიქით, როდესაც 500°C ან უფრო მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებული კვარცის მინა მოთავსებულია გამაგრილებელ წყალში, ის ადვილად იბზარება.

ნათურის დამუშავების შედეგად წარმოქმნილი სტრესის განაწილება დაახლოებით შემდეგია:

1. სტრესი ბრუნვის დნობისას ოპერატორის ხელები ბრუნავს და შუშის მილს დნება ჩირაღდნის ცეცხლში. ვინაიდან მინის მილი თბება ბრუნვით და არა გამდნარ ნაწილში, სტრესი ვლინდება წრიული ხაზების სახით.
2. სტრესი გვერდითი დნობის დროს ღიობების, გვერდითი შეერთებებისა და კვარცის მილების განივი შიდა ბირთვის შედუღებისთვის, კვარცის მილი არ ბრუნავს, რაც იწვევს სტრესის განსხვავებულ განაწილებას, ვიდრე ზემოთ აღინიშნა. ამ დროს დაძაბულობა ნაწილდება გამდნარი ნაწილის გარშემო.
3. სტრესი ბეჭდის სახსრებში რგოლის სახსრები ეხება შიდა ბირთვის შედუღებას.
4. სტრესი ქურთუკის პროდუქტების დალუქულ ბოლოებში კვარცის ინსტრუმენტის ქურთუკის პროდუქტები მოდის სხვადასხვა ფორმით, მაგრამ ყველა დალუქულია. მაგალითად, სტანდარტული სწორი კონდენსატორის მილში, როდესაც ორივე ბოლო დალუქულია, სტრესი არის არა მხოლოდ გარე ქურთუკზე, არამედ შიდა ბირთვზეც, რაც იწვევს მნიშვნელოვან სტრესს.

სტრესის სიდიდე იცვლება კვარცის შუშის ტემპერატურის სხვაობისა და სისქის მიხედვით. რაც უფრო დიდია ტემპერატურის სხვაობა და რაც უფრო სქელია მინა, მით მეტია სტრესი. ამიტომ, სტრესის მოცილება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია.

კვარცის მინის პროდუქტებში თერმული სტრესი შეიძლება დაიყოს დროებით და მუდმივ სტრესად.

დროებითი სტრესი ხდება მაშინ, როდესაც შუშის ტემპერატურის ცვლილება დაძაბულობის წერტილის ტემპერატურაზე დაბალია, რაც იწვევს არათანაბარი მთლიანი სითბოს ცუდი თბოგამტარობის გამო, რაც ქმნის გარკვეულ თერმული სტრესს. ეს თერმული სტრესი არსებობს ტემპერატურის სხვაობის გამო და ცნობილია როგორც დროებითი სტრესი.

უნდა აღინიშნოს, რომ მას შემდეგ, რაც ჩვეულებრივ დამუშავებული კვარცის ღეროები შეიცავს სხვადასხვა ქიმიურ ნივთიერებებს, ისინი მიდრეკილნი არიან არათანაბარი გათბობისკენ. ამიტომ, შერწყმის შემდეგ, ალი უნდა იქნას გამოყენებული ღეროს კორპუსის თანაბრად გასათბობად, მთლიანი ტემპერატურის გრადიენტი რაც შეიძლება გლუვი გახადოს, რაც მნიშვნელოვნად შეამცირებს კვარცის ბირთვის ღეროს დროებით სტრესს.

როდესაც მინა გაცივდება დაძაბვის წერტილის ტემპერატურის ზემოდან, თერმული სტრესი, რომელიც წარმოიქმნება ტემპერატურის სხვაობით, მთლიანად არ ქრება ოთახის ტემპერატურამდე გაციების შემდეგ, რაც ტოვებს გარკვეულ სტრესს მინაში. მუდმივი სტრესის სიდიდე დამოკიდებულია გაციების სიჩქარეზე დაძაბულობის წერტილის ტემპერატურაზე, კვარცის შუშის სიბლანტეზე, თერმული გაფართოების კოეფიციენტზე და პროდუქტის სისქეზე.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, კვარცის ღეროს დამუშავების შემდეგ წარმოქმნილი მუდმივი სტრესი გავლენას ახდენს შემდგომ დამუშავებასა და წარმოებაზე. ამიტომ, მუდმივი სტრესის აღმოფხვრა შესაძლებელია მხოლოდ ანეილირების გზით.

ზოგადად, მინის ნაწარმი დამუშავების შემდეგ ანელდება. ანეილირება გულისხმობს თერმული დამუშავების პროცესს გარდამავალ ტემპერატურასა და დაძაბულობის წერტილის ტემპერატურას შორის წარმოების პროცესში წარმოქმნილი თერმული სტრესის აღმოსაფხვრელად. როგორც წესი, რაც უფრო დიდია შუშის გაფართოების კოეფიციენტი, რაც უფრო დიდია დიამეტრი და რაც უფრო რთულია პროდუქტის მდგომარეობა, მით უფრო ძლიერია სტრესი. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, დაკავშირებულ კვარცის ღეროს აქვს დიდი დიამეტრი და შეიცავს შერეულ ღეროებს, ამიტომ საჭიროა მკაცრი თერმული დამუშავება სტრესის მოსაშორებლად.

ფაქტობრივ წარმოებაში შეუძლებელია მთლიანად აღმოფხვრას ძაბვა ღეროს სხეულში კვარცის ღეროს ანეილის დროს. თუმცა, ნარჩენი რაოდენობა იმდენად მცირეა, რომ პოლარისკოპის ქვეშაც არ არის ადვილად გამოვლენილი.

თეორიულად, დუღილის უმაღლესი ტემპერატურა ნიშნავს, რომ სტრესის 95% შეიძლება აღმოიფხვრას 3 წუთის შემდეგ; დუღილის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა იწვევს 5% სტრესის გამოყოფას 3 წუთის შემდეგ. საწარმოო პრაქტიკაში, ჩვეულებრივ გამოყენებული ტემპერატურა 50°C-ით დაბალია, ვიდრე დუღილის ყველაზე მაღალი ტემპერატურა და 100°C-ით უფრო მაღალია, ვიდრე დუღილის ყველაზე დაბალი ტემპერატურა. ანეპის მრავალი გზა არსებობს, მაგრამ მთავარი მეთოდი ღუმელში ადუღებაა, რაც ამ განხილვის აქცენტია.

კვარცის მინის დუღილი ზემოაღნიშნული პრინციპის მიხედვით იყოფა ოთხ ეტაპად: გათბობის ეტაპი, მუდმივი ტემპერატურის ეტაპი, გაგრილების ეტაპი და ბუნებრივი გაგრილების ეტაპი.

1. გათბობის ეტაპი კვარცის მინისთვის ეს ნამუშევარი ემყარება ოპტიკური პროდუქტების ანეილირების მოთხოვნებს. მთელი გათბობის პროცესი მოიცავს ნელ გათბობას 1100°C-მდე. გამოცდილების მიხედვით, ტემპერატურის მატება არის 4,5/R²°C/წთ, სადაც R არის კვარცის მინის პროდუქტის რადიუსი.
2. მუდმივი ტემპერატურის ეტაპი როდესაც კვარცის ღერო მიაღწევს რეალურ დამუშავების უმაღლეს ტემპერატურას, ღუმელის სხეული ინახება მუდმივ ტემპერატურაზე, რათა უზრუნველყოს პროდუქტის ერთგვაროვანი გათბობა, ამზადებს მას შემდეგი გაგრილებისთვის.
3. გაგრილების ეტაპი კვარცის ღეროს გაგრილების პროცესში ძალიან მცირე მუდმივი სტრესის აღმოსაფხვრელად ან წარმოქმნის მიზნით, ტემპერატურა უნდა შემცირდეს ნელა, რათა თავიდან იქნას აცილებული დიდი ტემპერატურის გრადიენტი. გაგრილების სიჩქარე შემდეგია:
   • 1100°C-დან 950°C-მდე: 15°C/სთ
   • 950°C-დან 750°C-მდე: 30°C/სთ
   • 750°C-დან 450°C-მდე: 60°C/სთ
4. ბუნებრივი გაგრილების ეტაპი 450°C-ზე დაბლა, ანეილირების ღუმელის დენი გამორთულია და გარემო შენარჩუნებულია საიზოლაციო გარემოს შეცვლის გარეშე, სანამ ის ბუნებრივად არ გაცივდება 100°C-მდე. 100°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე იხსნება საიზოლაციო გარემო და ცივდება ოთახის ტემპერატურამდე.

ზემოაღნიშნულ ნაბიჯებში ჩართული დრო და ტემპერატურა ეფუძნება თეორიულ და წარმოების პრაქტიკის შედეგებს. სურათი 1 გვიჩვენებს წარუმატებელ ექსპერიმენტულ პროდუქტებს არათანაბარი გათბობის გამო, რომელიც გამოწვეულია ძალიან მოკლე გათბობით ან მუდმივი ტემპერატურის დროით.

კვარცის მინის წარმოებისა და დამუშავების პროცესში, პროდუქციაში სტრესი არსებობს ნებისმიერ ეტაპზე, იქნება ეს დროებითი თუ მუდმივი. დროებითი სტრესის მოსაშორებლად ან მუდმივი სტრესის შესამცირებლად შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ისეთი მეთოდები, როგორიცაა „ალი“, „HF მჟავა“ და „გამაგრების ღუმელი“. სტრესის მოხსნა გადამწყვეტია კვარცის პროდუქტების მექანიკური სტაბილურობისა და ოპტიკური ერთგვაროვნების გასაუმჯობესებლად.

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 ვებგვერდი ან დაგვიკავშირდით ელექტრონული ფოსტით მისამართზე contact@globalquartztube.com.