Основные линейного отжига оптического стекла - Данюшевский Е.Э.
Скачать (прямая ссылка):
Формула (17) поеволяет установить допуск ня перепал темпе-ратуры в диске во время его охлаждения в области отжига; учитывая, что Д9 и б«лр являются величинами отрицательными, имеем
5л„
IД0!
‘Кр|
26a2h 15яКр I
краевого напряжения в диске.
10 " 10
Отсюда получаем допуск на перепад температуры по плоскостям диска, отжигаемого по 1-й категории напряжений (4 ммк/см на краю):
А.~11
Тб ~ 4
А0|<.
независима, от диаметра диска, т. е. при охлаждении в области отжига температура на краях дискя не полжня отличятьгя пт темпр-Рату^ь^его_цеитра больше чем на Уд°. Столь малый допуск на разность температур по большому диску (например, метровому астродиску) показывает, насколько труден отжиг крупных блоков (дисков) стекла.
Из той же формулы (17) следует, что
h<
18л,
26«2
При толщине диска 16 см (а=8) и отжиге его по 1-й категории краевых напряжений (4 ммк/см) это неравенство дает
А<
1-60-24
26-64
= 3,5°, сутки,
т. е. длительность отжига только в период ответственного снижения температуры составляет 43 дня, поскольку температурный интервал отжига равен 150°.
Осуществить практически столь малую и притом строго постоянную скорость охлаждения в области отжига чрезвычайно трудно: требуются специальные программные регуляторы и особые печи отжига. Вследствие этого отжиг крупных блоков и астрономических дисков проводится в печах АО или в многосекционных печах, в ко-
28
торых температура секций в области отжига регулируется так, что ее разность по секциям не превышает 1°, а скорость снижения тем-пературы составляет небольшие доли грялуся ir чяс В таком случае в (17) величиной 26a2h (где h — в °7мин) можно пренебречь как малой по сравнению с 10Л9 даже при большом а.
Так как Л9 тем меньше, чем меньше h, то при малом h эффект края невелик. Еще меньше он получится, если, по идее М. С. Гомельского, диск (блок) загрузить в толстостенное железное кольцо, а зазор между внутренними стенками кольца и боковой поверхностью диска засыпать плохо проводящим тепло порошком (например, кизельгуром): тепло при остывании диска направится теперь уже не через боковую поверхность диска, а преимущественно через его основания, что вызовет понижение градиентов температуры по радиусам диска, и эффект края уменьшится. Диски и плитки среднего размера обычно загружают в печь отжига стопками; это вызывает появление добавочного градиента температуры по радиусам дисков, тем большего, чем глубже расположен диск в стопке. Таким образом, при стопочной загрузке эффект края в дисках (плитках) может достигнуть высоких значений, причем тем больших, чем больше дисков в стопке и чем больше их диаметр. Поэтому загрузка в отжиг плоских заготовок стопками вредна. Краевое напряжение в диске будет постоянным по всей его окружности только в том случае, если диск помещен точно в центре печи отжига и если сама печь имеет во время охлаждения симметричное распределение температуры относительно своей оси. При несоблюдении хотя бы одного из этих условий краевое напряжение будет непостоянным вдоль края диска.
Численное значение краевого напряжения в диске почти не зависит от торцевого напряжения, так как эти напряжения обусловлены разными причинами. Между тем, отжиг по напряжениям небольших заготовок контролируют только по торцевым напряжениям. Однако плоскую заготовку можно отжечь так, что торцевые напряжения будут в норме, а краевые напряжения весьма большими; последние опасны не столько ддя целости стекла, сколько для его оптической однородности. Так, например, если заготовку оптического стекла отжечь в лере, который обычно предназначается только для отжига посудного и технического стекла, то торцевые напряжения в стекле будут удовлетворять нормали на отжиг, а краевые могут получиться порядка 500 ммк/см, что, конечно, для оптического стекла недопустимо. Поэтому оптическое стекло, которое должно обладать определенной оптической однородностью, ни в коем случае нельзя отжигать в лере. Его отжигают в так называемых печах тонкого отжига, описание которых дано в § 3 введения. Опыт показал, что краевой эффект заготовок размером не более 150 мм и весом не свыше 3 кг, отожженных в центральной части печи, не превышает 50 ммк/см (у самого крупного диска диаметром 150 мм при отжиге его по 2-му режиму); хотя это и много, но' еще допустимо. Для уточнения отжига необходимо установить норму (ограничение) для краевых напряжений в зависимости от требуемой оптической одно-
29
родное™ заготовки. Введение этой нормы приведет, очевидно, к еще большей длительности отжига, так как краевое напряжение пропорционально скорости остывания печи в области отжига. Радикальным средством для уменьшения краевых 'напряжений является отжиг в печах АО, о чем подробно сказано в § 3 гл. III.
§ 5. Закон релаксации напряжений
Релаксацию (ослабление) напряжений в стекле при температуре отжига можно изучать, помещая плитку испытуемого стекла в печь и просматривая ее на поляриметре. Поддерживая .в печи температуру 0 постоянной, в фиксированные моменты времени измеряют напряжения Ьп в плите. Исследование [13] показало, что скорость релаксации напряжений в стекле пропорциональна квадрату напряжений, имеющихся в стекле в данный момент времени; это выражается следующим уравнением:
