Processo di ricottura del vetro al quarzo

Il vetro al quarzo genera tensione quando è sottoposto a temperature non uniformi.dove la disposizione spaziale degli atomi è "ottimale"Quando il vetro al quarzo viene riscaldato in modo irregolare, provoca un'espansione differenziale.Lo stress si verifica quando le regioni riscaldate si espandono verso l'esterno ma sono limitate da ambienti più freddi.Tuttavia, se la temperatura scende troppo rapidamente, la viscosità aumenta troppo rapidamente, impedendo alle strutture atomiche di adattarsi alla temperatura più bassa.causando tensione di trazione che può causare frattureLa tensione si accumula con la diminuzione della temperatura, raggiungendo livelli critici al termine del raffreddamento.In questa fase, lo stress non può essere alleviato a causa dell'alta viscosità.

Parametri di ricottura

Per ridurre lo stress, il vetro al quarzo deve essere riscaldato a una temperatura che consenta la riorganizzazione atomica (in genere ≤ 1 ora).,Per il quarzo fuso poco solubile in acqua, i punti di deformazione e di ricottura sono rispettivamente di circa 1050°C e 1080°C.L'annealing non richiede di raggiungere il punto di annealingLe temperature troppo elevate, tuttavia, rischiano opacità e aumento dello stress residuo.

In modo ottimale, la ricottura a 1150 ∼ 1180 °C per 20 ∼ 30 minuti bilancia il sollievo dallo stress e riduce al minimo l'opacità.I principi chiave includono l'utilizzo della temperatura massima più bassa possibile e il mantenimento di gradienti di temperatura uniformi. Il raffreddamento dopo la ricottura deve essere controllato:

• Prima fase di raffreddamento a 200°C: ≤ 100°C/min per evitare shock termici.
• raffreddamento successivo: accelerazione consentita dai coefficienti di espansione termica.

Lo stress residuo e la temperatura virtuale

Anche dopo l'alleviamento dello stress, le sollecitazioni residue persistono a causa dei gradienti termici indotti dal raffreddamento.Lo stress residuo ha un impatto minimo sulle applicazioni non ottiche, ma può causare variazioni dimensionali rilevabili nei componenti spessi.

Fenomeno di temperatura virtuale

Il raffreddamento rapido crea una temperatura virtuale, uno stato meta-stabile in cui le strutture atomiche imitano le configurazioni ad alta temperatura.si verificano cambiamenti di densitàAd esempio, una barra di quarzo ricotta a 1150°C (rispetto a una temperatura virtuale di 1250°C) si restringe di 0,01°C (0,03 mm), rischiando una non conformità dimensionale.

Considerazioni pratiche

• Componenti a barre lunghe: materie prime di preannuazione per la riduzione della temperatura virtuale e di deformazione post-elaborazione.
• Applicazioni ottiche: le rigide velocità di raffreddamento garantiscono l'uniformità dell'indice di rifrazione.
• Determinazione dello stress: l'analisi della luce polarizzata identifica lo stress residuo nelle sezioni spesse.

Conclusione

Il controllo preciso della temperatura e la gestione del gradiente durante la ricottura sono fondamentali per preservare l'integrità del vetro al quarzo.i costruttori ottengono il miglior sollievo dallo stress mantenendo la stabilità dimensionale e ottica.

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