راز شیشهای که فقط نمیشکند!
آیا تا به حال دیدهاید که یک بطری بوروسیلیکاتی ناگهان منفجر شود؟ احتمالاً این اتفاق در هنگام استریل کردن یا در میانه واکنشهای شیمیایی رخ داده است. این واقعاً یک کابوس است. معمولاً این اتفاق به این دلیل رخ میدهد که در شیشه، تنشهای داخلی وجود دارد. اگر شیشه را خیلی سریع یا به طور نامتقارن خنک کنید، در واقع در حال ساختن یک بمب زمانی در آن هستید.
برای جلوگیری از این اتفاق، از حرارتدهی با امواج مادون قرمز استفاده میکنیم. اما نه هر نوع امواج مادون قرمزی؛ بلکه از سیستمی استفاده میکنیم که بتواند دما را در محدوده ۰.۱ درجه سانتیگراد نگه دارد.
دستیابی به دمای مناسب
شیشه به طور یکباره ذوب نمیشود. نقطهای وجود دارد که در آن شیشه به اندازه کافی نرم میشود تا تنشهای داخلی کاهش یابد، اما به اندازهای نرم نیست که بطری به یک توده یکپارچه تبدیل شود.
مشکل اینجاست که این محدوده بسیار کوچک است. اگر دمای شیشه حتی ۲ یا ۳ درجه تغییر کند، مشکلاتی پیش خواهد آمد؛ ممکن است قسمت بیرونی شیشه بیش از حد گرم شود، در حالی که هنوز تنشهای داخلی وجود دارد.
به همین دلیل از فرستندههای امواج مادون قرمز با طول موج کوتاه استفاده میکنیم؛ زیرا این فرستندهها گرما را عمیقاً در دیوارههای شیشه منتشر میکنند، نه فقط سطح آن را گرم میکنند. این روش باعث میشود دما در سراسر شیشه یکنواخت باقی بماند.
چرا به دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد اهمیت میدهیم؟
اکثر فرستندههای حرارتی صنعتی کمی ناقص هستند؛ آنها از مدارهای سادهای استفاده میکنند که برای کارهای آزمایشگاهی کافی نیستند. وقتی که به دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد نیاز دارید، فرستنده باید فوراً واکنش نشان دهد.
ما از فیلامنتهای با چگالی بالا و سوئیچهای سریع برای جلوگیری از فراتر رفتن از دمای مورد نظر استفاده میکنیم.
مشکل اینجاست که اگر فرستنده بیش از حد کار کند، یک گرادیان حرارتی جدید ایجاد میشود؛ در این صورت با فیزیک خود شیشه درگیر میشویم، و هر بار شکست خواهیم خورد.
مزایا و معایب
فرستندههای امواج مادون قرمز با دقت بالا قدرتمند هستند، اما مصرف انرژی زیادی دارند. همچنین باید بازتابندهها را به خوبی در کنار هم قرار داد تا گرما به همه جا نفوذ نکند.
یک نکته مهم: فراموش نکنید که برای قطعات الکترونیکی نیز از فنهای خنککننده استفاده کنید. اگر کنترلکنندهها بیش از حد گرم شوند، دیگر کار صحیحی انجام نخواهند داد. در این صورت، دقت ۰.۱ درجه سانتیگراد از بین خواهد رفت.