Warum muss Quartz geglüht werden

Nach Verarbeitungsmethode, Verwendung und Erscheinung wird Quarzglas in zwei Kategorien eingeteilt: transparent und undurchsichtig. Die transparente Kategorie umfasst Typen wie fusioniertes transparentes Quarzglas, fusioniertes Quarzglas, gasraffiniertes transparentes Quarzglas und synthetisches Quarzglas. Die undurchsichtige Kategorie besteht aus undurchsichtigem Quarzglas, optischem Quarzglas, Quarzglas für Halbleiter und Quarzglas für elektrische Lichtquellen. Darüber hinaus ist Quarzglas in drei Kategorien unterteilt, die auf Reinheit basieren: hoher Reinheit, gewöhnlich und dotiert.

Die Devitrifizierung ist ein inhärenter Defekt bei hochtemperaturbeständigem Quarzglas. Die innere Energie von Quarzglas ist höher als die von kristallinem Quarz und platziert es in einen thermodynamisch instabilen metastabilen Zustand. Mit zunehmender Temperatur beschleunigt sich die Schwingung von SiO2 -Molekülen, und im Laufe der Zeit führt dies zu Umlagerung und Kristallisation. Das Wachstum der Kristallisation erfolgt hauptsächlich auf der Oberfläche, gefolgt von internen Defekten. Dies liegt daran, dass diese Bereiche anfälliger für Kontaminationen sind, was zur lokalen Ansammlung von Unreinheiten führt. Alkaliionen wie K, Na, Li, Ca und Mg können die Viskosität des Glass senken und dadurch die Devitrifizierung beschleunigen.

Es ist wichtig zu beachten, dass Glas ein schlechter Leiter der Wärme ist. Wenn ein Stück Quarzglas (wenn nicht unter Druck) erhitzt oder abgekühlt wird, verändert sich die Außenschicht des Glass zuerst eine Temperatur. Die Außenseite erwärmt sich oder kühlt sich ab, bevor die Wärme in die Innenseite des Glass durchgeführt wird, wodurch ein Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem Innenraum erzeugt wird. Beim Erhitzen dehnt sich die äußere Schicht des Quarzglas aufgrund höherer Temperaturen aus, während der kühlere Innenraum dieser Ausdehnung widersteht und seinen ursprünglichen Zustand beibehält. Diese Wechselwirkung erzeugt zwei Arten von innerer Spannung: "Druckspannung", die auf die äußere Schicht wirken, um der Expansion zu widerstehen, und "Zugspannung", die die Kraft ist, die von der expandierenden äußeren Schicht auf der inneren Schicht ausgeübt wird. Zusammen werden diese Kräfte als Stress im Quarzglas bezeichnet.

Da die Druckfestigkeit von Quarzglas signifikant größer ist als die Zugfestigkeit, können sowohl die inneren als auch die äußeren Schichten beim Erhitzen großen Temperaturunterschieden standhalten. Während der Lampenverarbeitung kann Quarzglas direkt in einer Wasserstoff-Sauerstoffflamme erhitzt werden, ohne zu brechen. Wenn das Quarzglas jedoch auf Temperaturen von 500 ° C oder höher erhitzt wird, wird es plötzlich in Kühlwasser gelegt, es ist wahrscheinlich, dass es zerbrechen wird.

Wärmespannung inQuarzglasproduktekann in vorübergehender Stress und dauerhaftem Stress unterteilt werden.

Vorübergehender Stress:

Wenn die Temperaturänderung von Glas niedriger ist als die Dehnungspunkttemperatur, ist die thermische Leitfähigkeit schlecht und die Gesamtwärme ist uneben, wodurch bestimmte thermische Spannung erzeugt wird. Diese thermische Spannung hat einen Temperaturunterschied. Diese thermische Belastung wird als temporärer Stress bezeichnet. Es ist zu beachten, dass die Kernschicht der in normalen Zeiten erzeugten und verarbeiteten Quarzkernstangen mit unterschiedlichen chemischen Substanzen sehr einfach ist, eine ungleichmäßige Erwärmung zu erzeugen. Nach Abschluss des Spleißens ist die Temperatur des Stabkörpers durch eine Flamme unvollständig, um den Gesamttemperaturgradienten so sanft wie möglich zu gestalten, wodurch die temporäre Spannung des Quarzkernstabes erheblich beseitigt wird.

Permanenter Stress:

Wenn das Glas von oberhalb der Dehnungspunkttemperatur abgekühlt wird, verschwindet die durch die Temperaturdifferenz erzeugte thermische Spannung nicht vollständig, nachdem das Glas auf Raumtemperatur abgekühlt ist und die Temperatur der inneren und äußeren Schichten gleich ist. Es gibt immer noch eine gewisse Belastung im Glas. Die Größe der dauerhaften Spannung hängt von der Kühlrate des Produkts über der Dehnungspunkttemperatur, der Viskosität des Quarzglas, des thermischen Expansionskoeffizienten und der Dicke des Produkts ab. Nach der Verarbeitung hat die dauerhafte Spannung die anschließende Verarbeitung und Produktion beeinflusst. Daher kann der dauerhafte Stress nur durch Glühen beseitigt werden.

Das Glühen von Quarzglas ist in vier Stufen unterteilt: Heizstufe, konstante Temperaturstufe, Kühlstufe und natürliche Kühlphase.

Heizphase: Für die Anforderungen von Quartz Glass basiert diese Arbeit auf den Anforderungen an optische Produkte. Der gesamte Heizprozess wird langsam auf 1100 ° C erhitzt. Nach Erfahrung beträgt der Temperaturanstieg 4,5/R2 ° C/min, wobei R der Radius des Quarzglasprodukts ist.

Konstante Temperaturstufe: Wenn die Quarzstange die tatsächliche maximale Temperaturtemperatur erreicht, wird der Ofenkörper einer konstanten Temperaturbehandlung unterzogen, um den thermischen Gradienten des Produkts zu verlangsamen und an allen Positionen gleichmäßig zu erwärmen. Bereiten Sie sich auf die nächste Abkühlung vor.

Kühlstufe: Um während des Kühlprozesses der Quarzstange sehr kleine dauerhafte Spannung zu beseitigen oder zu erzeugen, sollte die Temperatur in dieser Phase langsam reduziert werden, um übermäßige Temperaturgradienten zu verhindern. Die Kühlrate von 1100 ° C bis 950 ° C beträgt 15 ° C/Stunde. Die Kühlrate von 950 ° C bis 750 ° C beträgt 30 ° C/Stunde. Die Kühltemperatur von 750 ° C bis 450 ° C beträgt 60 ° C/Stunde.

Natürliche Kühlstufe: Unter 450 ° C, schneiden Sie die Annealing -Ofenstromversorgung ab, ohne die Isolationsumgebung zu ändern, damit es auf natürliche Weise auf unter 100 ° C abkühlen kann. Öffnen Sie unter 100 ° C die Isolationsumgebung, damit sie die Raumtemperatur abkühlen können.

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