Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Если помимо графитовой формы мы будем помещать в песок еще те или иные предметы из кварцевого стекла, то этим можно достигнуть их сплавления, а следовательно еще большего разнообразия изделий. Рис. 84 показывает например процесс сваривания двух кварцевых кусков. Продолжая операцию дальше, можно получить стержень из кварцевого стекла неограниченной длины. Аналогичным образом (рис. 85) легко приварить к трубке дно и т. д. Метод такой последовательной плавки был предложен и разработан Ьа Виггпе. Он позволяет в процессе плавки на форме приваривать' к получаемому изделию любые куски в зависимости от необходимости.
Перейдем теперь к вопросам, связанным с механической обработкой кварцевого стекла. Со стеклом у нас обычно бывает связано представление, как о чем-то очень хрупком и могущем свободно обрабатываться лишь при высокой температуре, когда оно находится в состоянии размягчения. Никому не придет в голову обрабатывать стекло на станках методами, применяемыми для обработки например металлов. Причины такого рода «хрупкости» стекла кроются не столько в его механических свойствах, сколько в термических особенностях или, вернее говоря, в неблагоприятном отношении термических свойств к механическим. Стекло легко трескается в процессе механической обработки главным образом благодаря своей чувствительности к местным достаточно резким изменениям температуры, возникающим при действии инструмента Мы уже неоднократно отмечали, что кварцевое стекло в этом отношении ведет себя совершенно иначе. Его нечувствительность к Температурным скачкам дает все основания ожидать, что оно с большей легкостью и меньшими шансами растрескаться может быть подвергнуто механической обработке. Практика вполне подтвердила это предположение, и в настоящее время обработка изделий на станках, аналогичных по принципам своего действия металлообрабатывающим, употребляется довольно часто.
Основное преимущество механической обработки заключается в возможности строгого соблюдения задаваемых заранее для изготовляемого изделия размеров. Это имеет особенно важное значение при мас-
158
Рис. 82. Печь высокой частоты для получения изделия из непрозрачного кварцевого стекла.
совом изготовлении предметов, когда например должна быть соблюдена полная взаимозаменяемость частей. Применение непрозрачного
стекла для изготовления высоковольтных изоляторов обнаружило тенденцию к росту именно тогда, когда были разработаны и проведены в жизнь основные приемы механической обработки. В этом отношении кварц имеет явное преимущество вперед фарфором, наиболее распространенным до последнего времени изолирующим материалом*, который при своей формовке и последующей
Рис. 84. Сваривание двух кусков Рис. 83. Получение тигля в печи высокой ча- кварцевого стекла в печи высокой стоты. частоты,
обработке далеко не гарантирует соблюдение требуемых размеров (допуск при изготовлении изделии из фарфора не меныпе-4=2%).
Если оставить в стороне шлифовку, применяющуюся и в случае обыкновенного стекла, то главным видом механической обработки будут резка и обточка. О резке мы уже говорили в связи с обработкой слитков. Напомним, что она может быть произведена либо струей песка, либо с помощью вращающегося диска. Кварц режется довольно быстро, особенно в случае второго способа, причем при соблюдении самых элементарных мер предосторожности какие бы то ни было растрески-
Рис. 85. Приварка дна к кварцевой трубке в печи высокой частоты.
вания полностью исключаются
15»
Процесс обточки в основных чертах ничем не отличается от обычных токарных работ. Куски кварцевого стекла зажимаются в патрон токарного станка, и все различия сводятся главным образом к свойствам резца и к скорости работы. После обработки на станке поверхность кварцевого изделия выглядит совершенно гладкой и напоминает но своему виду белый полированный мрамор.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАРЦЕВОГО
СТЕКЛА
Совместив в себе целый ряд весьма ценных в техническом и научном отношении свойств, кварцевое стекло как прозрачное, так и непрозрачное нашло весьма обширный круг практического использований. Птроз^адность для[ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, полное отсутствие поглощения, видимого света, нечувствительность к резким переменам температуры и определяющее эту особенность незначительное тепловое расширение, тугоплавкость и связанная с нею прочность при весьма высоких температурах, прекрасные, слабо меняющиеся при повышении температуры, изолирующие свойства, незначительные диэлектрические потери даже при высоких частотах, кислотоупорность — вот краткий перечень отличительных особенностей плавленого Кварца, обеспечивающих ему широкое распространение в промышленных и научных областях.
Трудно сказать, с чего следует начать обзор промышленного и научного применения кварцевого стекла, столь велика его универсальность. Однако наряду с теми случаями, когда кварцевое стекло успешно конкурирует и сплошь и рядом вытесняет другие ранее употреблявшиеся материалы, мы сталкиваемся с областями, где кварцевое стекло имеет полную монополию. Плавленый кварц совершенно незаменим в тех случаях, когда приходится* иметь дело с его оптическими и термическими свойствами, и особенно тогда, когда необходима известная комбинация этих свойств. В первую очередь это имеет место при изготовлении достаточно мощных и экономичных источников ультрафиолетовых лучей, когда прозрачность в этой части спектра должна сопровождаться тугоплавкостью и нечувствительностью к резким и внезапным изменениям теплового режима. «Ртутно-кварцевая лампа», или просто «кварцевая лампа» («кварцевая горелка»), вошла в обиход и стала общеизвестной в значительной степени благодаря своему применению в медицине. Однако все говорит за то, что уже в недалеком будущем ей придется сыграть несравненно более важную роль и стать важным промышленным фактором. Ввиду новизны и актуальности вопроса, а также ввиду той специфичности, которой обладает в этой ебласти прозрачное кварцевое стекло, мы начнем наш обзор его практических применений с источников ультрафиолетовых лучей, остановившись попутно на их роли в различных областях жизни.
