Чому різниця у 0,1°C має вирішальне значення під час усування напруг у склі
Чи траплялося з вами, що пробірка чи інший предмет зі скла раптово розбивається? Без жодних попереджень, без жодного удару – просто раптове розтріскування під час звичайної стерилізації чи проведення реакції. Це справжній кошмар.
Як правило, це відбувається через внутрішню напругу в матеріалі. Якщо скло боросилікатне охолоджується занадто швидко чи нерівномірно, це призводить до залишення напруги в матеріалі. Це наче спрямована пружина, яка чекає на можливість розірватися.
Щоб усунути цю проблему, ми використовуємо процедуру точного термооброблення. Ми нагріваємо скло до температури, необхідної для термообробки, а потім дуже повільно знижуємо температуру.
Проблеми, пов’язані з тепловими градієнтами
Коли мова йде про складні форми, все ускладнюється. Якщо одна частина скляної стінки тепліша на 1°C за іншу, виникає тепловий градієнт. Іронія полягає у тому, що, намагаючись усунути стару напругу, ми випадково створюємо нову.
Саме тому ми використовуємо інфрачервоні елементи.
Звичайні конвекторні печі просто нагрівають повітря, що є повільним та неефективним процесом. Інфрачервоне випромінювання є іншим – це пряма енергія, яка безпосередньо впливає на поверхню скла. Це значно ефективніше спосіб нагріву.
Але є одна перешкода: щоб уникнути теплового шоку, система керування мусить бути дуже точною – до 0,1°C. Саме цей мінімальний діапазон дозволяє склу залишатися в оптимальних умовах достатньо довго, щоб молекули могли заспокоїтися, а не розплавити все скло.
Необхідне обладнання
Це не можна зробити за допомогою дешевого обладнання. Потрібен надійний інфрачервоний еміттер та контролер PID, який реагує миттєво.
Ми зазвичай використовуємо короткочастотне інфрачервоне випромінювання – воно є швидким. Але треба бути обережним: високоякісні інфрачервоні емітери потребують великої кількості енергії. Якщо ви використовуєте велику камеру, не економьте на кабелях. Якщо кабелі занадто тонкі, виникне падіння напруги, і показники температури будуть некоректними.
Як це працює на практиці
Неможливо просто нагріти скло та сподіватися на краще.
Ми використовуємо багатоступінчате зниження температури. Інфрачервоні елементи коригують свою потужність в реальному часі, слухаючи сигнали від термометрів з платиною.
Якщо датчик починає давати неточні дані чи елементи починають изнашиваться, на поверхні скла з’являються „холодні точки“. Це серйозна проблема для контролю якості. Саме тому ми регулярно калібруємо інфрачервоні елементи. Необхідно переконатися, що температура рівномірна по всій поверхні скла щоразу.