Стекло – материал особенный и требующий чрезвычайно деликатного с собой обращения. Любые горячие формовочные работы по стеклу образуют в нем внутренние напряжения могущие проявить себя как немедленно после остывания работы, так и спустя месяцы. Напряжения в более-менее крупных и сложных стеклянных изделиях возникают из-за неравномерного и часто слишком быстрого его остывания. Чем более массивная (толстостенная) и более сложной формы работа, тем медленнее ее следует охлаждать.
Особого внимания требуют вводы - проволочные (фольговые) включения запаянные в стекло. Часто, эти впаи несогласованные - металлы, даже специальные, соответствуют коэффициенту теплового расширения стекла (КТР) не вполне точно. В ответственных приборах принято впай металла в стекло или стеклянную ножку с рядом выводов отжигать отдельно, перед монтажом в прибор.
Сильно ослабляют стеклянную работы любые наплывы и утолщения, соединения стеклянных деталей должны быть не только слеплены но и хорошо пропаяны, стенки их выровнены.
Отдельный разговор о сортах стекла и их совместимости. Вообще говоря, спаивания разных групп стекол следует по возможности избегать, но иногда делать это приходится через т. н. промежуточные стекла. Такие спаи также требуют повышенного внимания в смысле отжига. Критерием надежности может быть отожженная пробная работа в нескольких местах процарапанная стеклодувным ножом или гранью алмазного надфиля. Если через несколько дней такой спай не растрескается, шансы такой работы довольно велики.
Несложные тонкостенные стеклодувные работы могут охлаждаться на открытом воздухе – вертикально симметричные, с вращением в руках - неправильной формы. Для обычных работ очень удобный вариант охлаждения – укутывание в огнеупорное одеяло (кусок базальтовой, каолиновой (?) ваты или современных мягких огнеупоров) сложенный вдвое. Удобно таким образом охлаждать промежуточные стекляшки, а полный печной отжиг делать уже готовому изделию.
Фото 2. Стеганое базальтовое одеяло. Недорогой и распространенный не специальный огнеупор из строительного магазина. Обычно применяется в строительстве как несколько более дорогой но и более пожаростойкий и экологичный вариант утеплителя. Мой кусок уже побывал утеплением печной трубы. Существуют и другие базальтовые теплоизоляторы – картон, фольгированные маты. Все их можно применять в данном случае. Стекло в такое одеяло закладываю после горелки немедленно, еще светящееся малиновым.
Печной отжиг – способ наиболее полно снять внутренние напряжения в стекле. Работу нагреваем до 500…600 град. Цельсия, выдерживаем полчасика-час для равномерного распределения тепла и очень медленно охлаждаем. В теплоемких муфельных печах обычно достаточно охлаждения «с печью». Т. е. отключаем нагреватели, а замедленное охлаждение получается из-за накопленного в конструкции тепла. Печи с легковесными современными огнеупорами не столь теплоемки, но нынешние программируемые контроллеры доступны и недороги. Они позволяют получить очень причудливые термопрофили работы печи, в том числе и очень низкую, постоянную скорость охлаждения, ее тонкую настройку.
Фото 3. Самодельная печь-чемодан на основе легких рулонных огнеупоров. В основном, предназначена для фьюзинга – декоративного сплавления цветного стекла, но отжигать в ней тоже можно. На подУ – разрядная лампа. Для лучшего распределения тепла стекло хорошенько оборачивают алюминиевой фольгой. Положение на двух опорах по краям – моя ошибка – лампа искривилась.
Вариантов печного отжига два – закладывать еще горячую работу после горелки в нагретую печь, выдержать и охладить. Второй – после горелки охлаждать детали так, лишь бы они не растрескались, затем холодные закладывать в печь и делать полный цикл – нагрев-выдержка-охлаждение.
Температура отжига – возможно близкая к началу размягчения стекла, но так, чтобы не повредить работу. Особенно аккуратно следует отжигать уже откачанный прибор. Для своего сорта стекла определить температуру отжига можно практически – в некой учебной работе изучают внутренние напряжения и отжигают при небольшой температуре. Если напряжения не уходят, повышают температуру на 30…50 град.
Узкодлинные симметричные (обычное дело) работы очень желательно отжигать вертикально. Вариант – обернув хорошим слоем фольги.
Увидеть внутренние напряжения в прозрачном стекле (и пластике) можно в поляризованном свете. Поляриметр – прибор точный и дорогой, но простейший полярископ можно сделать почти что без труда. А в стеклодувном деле это предмет первой необходимости. Проще всего добыть готовую поляризующую пленку от ЖК экрана. Например, от экранчика карманной электронной игры.
Фото 4. Две поляризующих пленки с Али Экспресс. Запчасти для карманных игр (?). Красные полосы – защитная пленка. Каждая такая пластинка пропускает только определенную часть обычного белого света.
Фото 5. Так, если расположить эти пластинки одну за другой и направить на источник света, то в зависимости от положения второй пластины (ближе к наблюдателю) увидим перехлест почти прозрачным в одном из крайних положений.
Фото 6. И почти черный в другом.
Для обнаружения напряжений в стекле, помещаем его между двумя поляризующими пластинами и направляем весь бутерброд на источник света. Вращая вторую пластину (ближе к себе) добиваемся ярких цветных пятен. Напряжения в стекле будут видны как фиолетово-красные пятна в характерных местах. О силе напряжений судят по четкости и яркости этих пятен.
Фото 7. В качестве первой пленки-поляризатора и источника света, можно с успехом применить ЖК монитор с белым фоном – вся это в нем уже есть. Работу помещаем перед экраном, закрываем ее своим поляризатором и крутим его параллельно экрану. На фото – фиолетовые напряжения в месте впая и кольцо около него на колбе.
Фото 8. Несколько «перьев» в месте где пришлось запаивать трещину на колбе и около впаивания штенгеля.
Фото 9. Яркое фиолетовое напряжение на втором впае.
В принципе, напряжения не катастрофические, но попробуем снять и их. Трубку обернул в несколько слоев алюминиевой фольгой и уложил на двух кусочках кирпича (Фото 3), чтобы радиационное и конвекционное тепло лучше и равномернее обогрели и низ прибора. В результате размягченная трубка слегка провисла.
Фото 10. Присматривает за печью термоконтроллер. Здесь применен специализированный китайский для паяльной печи SMD компонентов. Он самостоятельно учитывает темп нагрева при имеющихся нагревателях и теплоизоляции, и очень точно, до градуса, выдерживает температуру не допуская выбега - работать можно около предельных значений. Здесь задал темп нагрева и охлаждения 0,01 град/сек, температуру 550 градусов Цельсия, выдержка – 1 час. Все значения с большим запасом, а темп нагрева-охлаждения, скорее всего на порядок. Весь цикл отжига длился около полутора суток.
Фото 11. Отожженная трубка. Напряжения на колбе исчезли совершенно, на остекловании проволочных выводов что-то фиолетовое слегка просматривается, но едва заметно. Считаем результат хорошим.
Фото 12.
Babay Mazay, апрель, 2023 г.
