Penyelidikan mengenai Teknik Pemprosesan dan Penyepuhlindapan Kaca Kuarza

Penyelidikan mengenai pemprosesan dan teknik penyepuhlindapan kaca kuarza ini bertujuan untuk pengeluaran gentian optik dan projek berkaitan. Ia bertujuan untuk meningkatkan kestabilan produk kuarza pada suhu tinggi dan normal melalui amalan, memastikan aplikasi lancar produk dalam pelbagai senario.

Kaca kuarza dikelaskan mengikut kaedah pemprosesan, kegunaan dan rupa, seperti kaca kuarza lutsinar bercantum, kaca kuarza bercantum, kaca kuarza lutsinar ditapis gas, kaca kuarza sintetik, kaca kuarza legap, kaca kuarza optik, kaca kuarza untuk semikonduktor dan kuarza kaca untuk sumber cahaya elektrik. Ini dibahagikan kepada dua kategori utama: telus dan legap. Berdasarkan ketulenan, ia dibahagikan kepada tiga kategori: ketulenan tinggi, biasa, dan doped.

Devitrifikasi kaca kuarza tahan suhu tinggi adalah kecacatan yang wujud. Kaca kuarza mempunyai tenaga dalaman yang lebih tinggi daripada kuarza kristal, menjadikannya keadaan metastabil yang tidak stabil secara termodinamik. Molekul SiO2 mempercepatkan getaran dan membentuk kristal selepas penyusunan semula dan orientasi jangka panjang. Penghabluran terutamanya berlaku pada permukaan, diikuti dengan kecacatan dalaman, kerana kawasan ini terdedah kepada pencemaran, yang membawa kepada pengumpulan setempat ion kekotoran. Terutamanya, ion alkali (seperti K, Na, Li, Ca, Mg) mengurangkan kelikatan apabila memasuki rangkaian, mempercepatkan devitrifikasi.

Kertas kerja ini membincangkan komponen kuarza yang diproses, hanya meliputi kaca kuarza kapasitor sintetik lutsinar.

Apabila memproses kaca kuarza, nyalaan hidrogen-oksigen biasanya digunakan, dengan suhu pemprosesan kira-kira 1500-1600°C.

Kaca adalah pengalir haba yang lemah. Apabila sekeping kaca kuarza (tanpa tekanan) dipanaskan atau disejukkan, lapisan luar kaca kuarza dipanaskan terus atau mula menyejukkan terlebih dahulu, dan kaca dalaman dipanaskan (konduksi haba memindahkan haba luaran ke bahagian dalam) atau disejukkan selepas itu. . Ini mewujudkan perbezaan suhu antara permukaan dan bahagian dalam kaca kuarza. Apabila dipanaskan, suhu permukaan kaca kuarza yang dipanaskan secara langsung adalah tinggi, dan suhu dalaman kaca kuarza yang menerima haba adalah rendah, menyebabkan lapisan luar kaca kuarza yang dipanaskan mengembang. Bahagian dalam suhu yang lebih rendah cuba mengekalkan keadaan asalnya, menghalang pengembangan lapisan luar. Oleh itu, pengembangan dan anti-pengembangan berlaku dalam kaca kuarza, mewujudkan dua jenis tegasan akibat interaksi: tegasan mampatan dan tegasan tegangan. Daya yang cuba menghalang lapisan luar kaca kuarza daripada mengembang ke dalam dan bertindak pada lapisan luar dipanggil tegasan mampatan, manakala daya yang dikenakan oleh lapisan luar kaca kuarza mengembang ke dalam dikenali sebagai tegasan tegangan.

Oleh kerana kekuatan mampatan kaca kuarza jauh lebih besar daripada kekuatan tegangannya, lapisan dalam dan luar kaca kuarza boleh menahan perbezaan suhu yang ketara semasa pemanasan. Apabila memproses dengan lampu, kaca kuarza boleh dipanaskan terus dalam nyalaan hidrogen-oksigen tanpa pecah. Sebaliknya, apabila kaca kuarza yang dipanaskan hingga 500°C atau lebih tinggi diletakkan dalam air penyejuk, ia mudah retak.

Pengagihan tegasan yang dihasilkan oleh pemprosesan lampu adalah kira-kira seperti berikut:

1. Tekanan dalam Peleburan Putaran Tangan operator berputar dan mencairkan tiub kaca dalam nyalaan obor. Oleh kerana tiub kaca dipanaskan secara putaran dan bukannya di bahagian cair, tegasan menjelma sebagai garis bulat.
2. Tekanan dalam Peleburan Sisi Untuk bukaan, sambungan sisi, dan kimpalan teras dalam melintang tiub kuarza, tiub kuarza tidak berputar, menghasilkan pengagihan tegasan yang berbeza daripada yang dinyatakan di atas. Pada masa ini, tegasan diagihkan di sekeliling bahagian cair.
3. Tekanan pada Sendi Gelang Sambungan cincin merujuk kepada kimpalan teras dalam.
4. Tekanan pada Hujung Produk Jaket Tertutup Produk jaket instrumen kuarza datang dalam pelbagai bentuk tetapi semuanya dimeteraikan. Sebagai contoh, dalam tiub pemeluwap lurus standard, apabila kedua-dua hujungnya dimeterai, tegasan hadir bukan sahaja pada jaket luar tetapi juga pada teras dalam, yang membawa kepada tegasan yang ketara.

Magnitud tegasan berbeza dengan perbezaan suhu dan ketebalan kaca kuarza. Lebih besar perbezaan suhu dan lebih tebal kaca, lebih besar tekanan. Oleh itu, penyingkiran tekanan amat penting.

Tegasan terma dalam produk kaca kuarza boleh dibahagikan kepada tegasan sementara dan tegasan kekal.

Tegasan sementara berlaku apabila perubahan suhu kaca berada di bawah suhu titik terikan, mengakibatkan jumlah haba tidak sekata akibat kekonduksian terma yang lemah, mewujudkan tegasan terma tertentu. Tegasan terma ini wujud kerana perbezaan suhu dan dikenali sebagai tegasan sementara.

Perlu diingatkan bahawa kerana rod teras kuarza biasanya diproses mengandungi bahan kimia yang berbeza, ia terdedah kepada pemanasan yang tidak sekata. Oleh itu, selepas penyambungan, nyalaan hendaklah digunakan untuk memanaskan badan rod secara sekata, menjadikan kecerunan suhu keseluruhan sehalus mungkin, dengan ketara mengurangkan tegasan sementara rod teras kuarza.

Apabila kaca menyejuk dari atas suhu titik terikan, tegasan terma yang dijana oleh perbezaan suhu tidak hilang sepenuhnya selepas menyejukkan ke suhu bilik, meninggalkan sedikit tekanan dalam kaca. Magnitud tegasan kekal bergantung pada kadar penyejukan di atas suhu titik terikan, kelikatan kaca kuarza, pekali pengembangan terma, dan ketebalan produk.

Seperti yang dinyatakan di atas, tegasan kekal yang dijana selepas pemprosesan rod kuarza menjejaskan pemprosesan dan pengeluaran seterusnya. Oleh itu, tekanan kekal hanya boleh dihapuskan melalui penyepuhlindapan.

Secara amnya, produk kaca disepuh selepas diproses. Penyepuhlindapan merujuk kepada proses rawatan haba antara suhu peralihan dan suhu titik terikan untuk menghapuskan tegasan haba yang dijana semasa proses pembuatan. Biasanya, lebih besar pekali pengembangan kaca, lebih besar diameter dan lebih kompleks keadaan produk, lebih teruk tekanan. Seperti yang dinyatakan sebelum ini, rod kuarza yang dihubungi mempunyai diameter yang besar dan mengandungi rod teras bercampur, jadi rawatan haba yang ketat diperlukan untuk menghilangkan tekanan.

Dalam pengeluaran sebenar, adalah mustahil untuk menghapuskan sepenuhnya tekanan dalam badan rod semasa penyepuhlindapan rod kuarza. Walau bagaimanapun, jumlah baki adalah sangat kecil sehingga ia tidak mudah dikesan walaupun di bawah polaroskop.

Secara teorinya, suhu penyepuhlindapan tertinggi bermakna bahawa 95% tegasan boleh dihapuskan selepas 3 minit; suhu penyepuhlindapan terendah menghasilkan pelepasan tegasan 5% selepas 3 minit. Dalam amalan pengeluaran, suhu yang biasa digunakan ialah 50°C lebih rendah daripada suhu penyepuhlindapan tertinggi dan 100°C lebih tinggi daripada suhu penyepuhlindapan terendah. Terdapat banyak cara untuk penyepuhlindapan, tetapi kaedah utama adalah penyepuhlindapan dalam relau, yang menjadi tumpuan perbincangan ini.

Menurut prinsip penyepuhlindapan yang disebutkan di atas, penyepuhlindapan kaca kuarza dibahagikan kepada empat peringkat: peringkat pemanasan, peringkat suhu malar, peringkat penyejukan, dan peringkat penyejukan semula jadi.

1. Peringkat Pemanasan Untuk kaca kuarza, kerja ini adalah berdasarkan keperluan penyepuhlindapan produk optik. Keseluruhan proses pemanasan melibatkan pemanasan perlahan hingga 1100°C. Mengikut pengalaman, kenaikan suhu ialah 4.5/R²°C/min, di mana R ialah jejari produk kaca kuarza.
2. Peringkat Suhu Malar Apabila rod kuarza mencapai suhu penyepuhlindapan tertinggi sebenar, badan relau disimpan pada suhu malar untuk memastikan pemanasan seragam produk, menyediakannya untuk langkah penyejukan seterusnya.
3. Peringkat Penyejukan Untuk menghapuskan atau menghasilkan tekanan kekal yang sangat sedikit semasa proses penyejukan rod kuarza, suhu perlu dikurangkan secara perlahan untuk mengelakkan kecerunan suhu yang besar. Kadar penyejukan adalah seperti berikut:
   • 1100°C hingga 950°C: 15°C/jam
   • 950°C hingga 750°C: 30°C/jam
   • 750°C hingga 450°C: 60°C/jam
4. Peringkat Penyejukan Semulajadi Di bawah 450°C, kuasa kepada relau penyepuhlindapan dimatikan, dan persekitaran dikekalkan tanpa mengubah persekitaran penebat sehingga ia menjadi sejuk secara semula jadi di bawah 100°C. Di bawah 100°C, persekitaran penebat dibuka, dan ia menyejukkan ke suhu bilik.

Masa dan suhu yang terlibat dalam langkah di atas adalah berdasarkan hasil teori dan amalan pengeluaran. Rajah 1 menunjukkan produk eksperimen yang gagal disebabkan oleh pemanasan tidak sekata yang disebabkan oleh pemanasan terlalu singkat atau masa suhu malar.

Dalam proses menghasilkan dan memproses kaca kuarza, tekanan wujud dalam produk pada mana-mana peringkat, sama ada sementara atau kekal. Kaedah seperti "nyalaan", "asid HF" dan "relau penyepuhlindapan" boleh digunakan untuk menghilangkan tekanan sementara atau mengurangkan tekanan kekal. Mengeluarkan tekanan adalah penting untuk meningkatkan kestabilan mekanikal dan keseragaman optik produk kuarza.

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 laman web atau hubungi kami melalui e-mel di contact@globalquartztube.com.