Основные линейного отжига оптического стекла - Данюшевский Е.Э.
Скачать (прямая ссылка):
Печь отжига и аппаратуру для управления, которые способны обеспечить эти условия на практике, можно назвать идеальными.
В идеальном отжиге достаточно соблюдать лишь последние три условия, так как основная формула (40) не отражает «термического прошлого» стекла, включая в это «прошлое» и .период выдержки (см. § 3, гл. II). При отжиге же в неидеальных печах необходимо соблюдение также и первого условия, ибо при грубом линейном снижении температуры «термическое прошлое» стекла не ликвидируется во время ответственного охлаждения, если его не подвергнуть выдержке. Поэтому в производственном линейном отжиге необходимо обеспечивать ;все четыре условия. Можно не исключать первого условия и в идеальном отжиге, так как оно не может нанести вреда. Наиболее важным из этих условий является третье.
О качестве производственной печи отжига и аппаратуры, управляющей процессом, судят по результатам отжига в такой печи по сравнению с тем, что может дать идеальный отжиг. Чем ближе этот результат к идеальному, тем лучше печь отжига и ее аппаратура, тем ближе она к идеальным. От идеальной печи не требуется, чтобы она была безградиентной во время ответственного снижения температуры, т. е. в этот период в ней допускается некоторый небольшой перепад температуры от центра к поверхности загрузочного объема, обусловленный скоростью охлаждения и эффективной температуропроводностью массы загруженных в печь заготовок. Еще лучше была бы идеальная безградиентная печь, в которой во время ответственного охлаждения отсутствовал бы перепад температуры на
72
поверхности каждой заготовки. В этом случае он наблюдался бы только по объему каждой заготовки; однако этот перепад ликвидировать невозможно, так как он обусловлен малой теплопроводностью стекла.
Качество отжига в идеальной безградиентной печи было бы значительно выше, чем в идеальной градиентной. Осуществить на практике такую печь еще труднее, и мы ограничились изучением теории отжига лишь в идеальных градиентных печах.
На заводах отжиг оптического стекла ведут в печах различного типа, которые в большей или меньшей степени приближаются к идеальным печам.
Соответствие печи идеальной достигается, во-первых, большим числом секций, на которые разбит электронагреватель, что обеспечивает отсутствие перепадов температуры на поверхности загрузочного пространства; во-вторых, большим количеством буферного железа, которое вследствие высокой теплопроводности быстро выравнивает температуру внутри печи во время ее выдержки, н, в-третьих, высоким качеством программного терморегулятора, служащего для управления печью отжига (в настоящее время используются приборы класса 0,5).
В производственном отжиге оптического стекла принята высокая температура выдержки 0о*, близкая к верхней границе области отжига, и малая, но постоянная скорость снижения температуры в интервале 150°, т. е. до нижней границы области отжига. Дальнейшее охлаждение стекла до комнатной температуры проводится инерционно или принудительно; в обоих случаях скорость должна быть такой, чтобы заготовки только не лопались. Как сказано выше, -выдержка стекла при отжиге вызывается необходимостью снять его термическое прошлое; действительно, как это видно из формулы (32), при достаточно продолжительной выдержке t в случае закаленного стекла можно пренебречь дробью 1/Д„ по сравнению с 1/А. В таком случае в конце выдержки До будет выражаться следующей формулой:
где А'0= 10Ar9j-i. Отсюда
т. е. показатель преломления отожженного стекла в конце выдержки, а значит, и в конце отжига не зависит от начального его значения. Точнее,
0<4»<—Ч-<Х7-
А'+г ¦“
Температура, при которой вязкость стекла равна 1018 пуаз.
7?
Отсюда следует, что показатель преломления стекла заготовок ¦с разной начальной закалкой, а также стекла в разных участках одной и той же заготовки после выдержки будет лежать в следующих пределах:
^ по ^ уГ ’
Из этого неравенства следует, что при достаточно большом значении t стекло будет однородно по показателю преломления со сколь угодно высокой точностью. Так, например, ,при /=1440 мин. (сутки), что отвечает 1-му режиму отжига, и А>'=1200 (см. стр. 64), получим
N0>n>N0-0fi-\0~\
т. е. в конце выдержки показатель преломления стекла отдельных участков будет отличаться максимум на 0,6 • 10_6. Поэтому в наиболее ответственном 1-м и отчасти 2-м режиме отжига длительность выдержки составляет сутки.
При повторном отжиге может случиться, что Дн будет близко к нулю; в этом случае, как это следует из (32), будет близко к нулю и До-
Следовательно, если при одной и той же температуре одновременно выдерживать образцы стекла, прошедшие различную термическую обработку (закаленные, отбитые от блока стекла после развала горшка или уже отожженные <по какому-то режиму), то к концу достаточно продолжительной выдержки показатель преломления всех образцов будет одним и тем же. Этим доказывается уничтожение 'продолжительной выдержкой термического прошлого стекла. Важно отметить, что начало' выдержки в отжиге считается с того момента, когда выравнялись температуры центра и края лечи.
