چرا این تفاوت ۰.۱ درجه سانتیگراد، در رفع تنشهای موجود در شیشه، بسیار مهم است؟
آیا تا به حال دیدهاید که یک وسیله آزمایشگاهی از جنس شیشه، ناگهان منفجر شود؟ بدون هیچ هشداری، بدون هیچ ضربهای… فقط در حین فرآیندهای استریلسازی یا واکنشهای شیمیایی، شیشه ناگهان خرد میشود. این یک کابوس واقعی است.
معمولاً این اتفاق به دلیل تنشهای داخلی رخ میدهد. اگر شیشه بوروسیلیکاتی را خیلی سریع یا به طور نامنظم سرد کنیم، در واقع تنشها در ماده باقی میمانند. این موضوع مانند یک فنر پیچیده است که منتظر فرصتی برای شکستن است.
برای رفع این مشکل، از روش حرارتدهی دقیق استفاده میکنیم. شیشه را دوباره به دمای مناسب خود گرم میکنیم، سپس دما را به آرامی کاهش میدهیم.
مشکلات ناشی از گرادیانهای حرارتی
وقتی که با اشکال پیچیده کار میکنیم، اوضاع پیچیده میشود. اگر یک بخش از سطح شیشه حتی ۱ درجه سانتیگراد گرمتر از بخش دیگر باشد، گرادیان حرارتی ایجاد میشود. جالب اینجاست که در حالی که سعی میکنیم تنشهای قدیمی را برطرف کنیم، در واقع تنشهای جدیدی ایجاد میشوند.
به همین دلیل از امواج مادون قرمز برای حل این مشکل استفاده میکنیم.
فرهای معمولی فقط هوا را گرم میکنند؛ کاری که آهسته و ناکارآمد است. اما امواج مادون قرمز متفاوت هستند؛ این امواج انرژی مستقیمی را به سطح شیشه ارسال میکنند. این روش گرمایشی بسیار مؤثرتر است.
اما مشکل اینجاست که برای جلوگیری از شوک حرارتی، سیستم کنترل باید با دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد کار کند. این دقت کم، باعث میشود که شیشه برای مدت کافی در حالت مناسب باقی بماند تا مولکولها بتوانند در جای خود قرار بگیرند، بدون اینکه کل شیشه ذوب شود.
تجهیزات لازم برای این کار
نمیتوان این کار را با تجهیزات ارزان قیمت انجام داد. برای این کار، به یک فرستنده امواج مادون قرمز قوی و یک کنترلکنندر PID نیاز داریم که بتواند بلافاصله واکنش نشان دهد.
معمولاً از امواج مادون قرمز کوتاهموج استفاده میکنیم؛ زیرا سریعتر هستند. اما مراقب باشید؛ امواج مادون قرمز با چگالی بالا، مقدار زیادی انرژی مصرف میکنند. اگر از سیمهای نازک برای اتصالات استفاده کنید، ولتاژ کاهش خواهد یافت و دادههای دما دیگر صحیح نخواهند بود.
نحوه استفاده عملی از این روش
نمیتوان فقط شیشه را با حرارت گرم کرد و امیدوار به نتیجه خوب بود.
ما از روش کاهش تدریجی دما استفاده میکنیم. فرستندههای امواج مادون قرمز، توان خود را به صورت لحظهای تنظیم میکنند؛ و این کار با استفاده از دماسنجهای پلاتینی انجام میشود.
اگر سنسورها دچار اختلال شوند یا فرستندهها فرسوده شوند، نقاط سردی در سطح شیشه ایجاد خواهد شد. این موضوع میتواند باعث اختلال در کنترل کیفیت شود. به همین دلیل، ما به طور منظم فرستندههای امواج مادون قرمز را کالیبره میکنیم. باید مطمئن شویم که گرمای تولید شده در سراسر سطح شیشه، یکنواخت باشد.