مقابله با تنشهای حرارتی در شیشههای آزمایشگاهی
اگر تا به حال وقتی را صرف برش یا شکل دادن شیشههای بوروسیلیکاتی کردهاید، احساسات مربوط به آن را میدانید. پس از تکمیل کار، قطعه شیشه کاملاً عالی به نظر میرسد؛ اما ناگهان… ترک ایجاد میشود.
این همان تنشهای داخلی است؛ در واقع، این تنشها مانند بمبی هستند که در درون شیشه نهفتهاند. اگر این تنشها را از طریق فرآیندهای مناسب کاهش ندهیم، ظرف شیشهای ما در انتظار فرصتی برای شکستن خواهد بود.
برای جلوگیری از این اتفاق، از عناصر گرمایشی با دقت بالا استفاده میکنیم. اما راز این کار این است که صرفاً گرم کردن شیشه کافی نیست؛ بلکه باید دمای مشخصی را حفظ کرد. دقت لازم، ۰.۱ درجه سانتیگراد است.
چرا شیشه میشکند؟
شیشه بسیار حساس است؛ این ماده به طور ناهمواری گسترش و انقباض مییابد. اگر سطح خارجی شیشه سریعتر از هسته آن سرد شود، تنشهای دائمی در دیوارههای شیشه ایجاد میشود.
برای رفع این مشکل، دمای شیشه را به نقطه مناسب برای کاهش تنشها میرسانیم. در این نقطه، مولکولها میتوانند حرکت کنند و آرام شوند؛ اما قطعه شیشه شکل خود را از دست نمیدهد.
این کار مانند راه رفتن روی یک طناب باریک است؛ تغییر دمای ۱ درجه سانتیگراد میتواند تفاوت بین یک ظرفی که میتواند تمام عمر ماندگار باشد و یک ظرفی که در اولین بار استفاده از آن منفجر میشود، باشد.
اهمیت دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد
ما از عناصر گرمایشی IR همراه با کنترلکنندههای PID استفاده میکنیم؛ زیرا گرمکنهای معمولی بیش از حد کند عمل میکنند.
وقتی دمای شیشه از نقطه مناسب فراتر میرود، خطر تغییر شکل شیشه وجود دارد؛ اگر دما کمتر از حد لازم باشد، تنشها همچنان در دیوارههای شیشه باقی میمانند. با حفظ دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد، میتوانیم مطمئن شویم که کل دیوارههای ظرف به تعادل حرارتی میرسند؛ در نتیجه، همه چیز آرام میشود.
تعادل بین دقت و سرعت
البته، نمیتوان از این نوع کنترل بدون پرداخت هزینه استفاده کرد؛ باید کمی از سرعت گرم کردن شیشه کاست.
اگر میخواهیم شیشه دوام بیاورد، نمیتوانیم از توان گرمایشی بالا برای گرم کردن شیشه استفاده کنیم. ما سرعت گرم کردن را در هنگام نزدیک شدن به دمای مورد نظر کاهش میدهیم تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.
همچنین، حسگرهای مورد استفاده باید به همان دقت گرمکنها باشند؛ اگر حسگرها دقیق نباشند، عناصر گرمایشی IR نیز نمیتوانند کار صحیحی انجام دهند. دقت فقط زمانی ممکن است که «چشمهای» سیستم نیز به همان استاندارد ۰.۱ درجه سانتیگراد تنظیم شوند.