اصول و مزایایی که از پولیش شعله ای کوارتز به دست می آید

پولیش شعله ای کوارتز

پولیش شعله ای کوارتز یکی از مهم ترین فرآیندهای نهایی در ساخت کوارتز است.۱۶۵۰- ۱۷۵۰°Cاز آن برای ذوب کردن کوتاه مدت تنها بیرونی ترین لایه سطحی کوارتز استفاده می شود. تنش سطحی به طور طبیعی شیشه ذوب شده را برابر می کند و علائم آسیاب، نشانه های نردبان، تراشه های لبه و خشکی سطح را از بین می برد.بعد از خنک شدن، سطح صاف، درخشان و بسیار شفاف می شود در حالی که ابعاد کلی قطعه تقریبا بدون تغییر باقی می ماند.این فرآیند تنها ساختار سطح میکروسکوپی را بدون تاثیر بر مواد عمده بهبود می بخشد.

1اصول کار

از آنجا که کوارتز ذوب شده دارای نقطه ذوب تقریبا1713°C، شعله به سرعت از بالای قطعه عبور می کند و فقط ذوب سطحی را ایجاد می کند.

این فرآیند شامل چهار مرحله است:

1. تنها لایه سطحی بیرونی، که معمولا چندین ده میکرومتر ضخامت دارد، ذوب می شود در حالی که قسمت داخلی جامد باقی می ماند.
2. تنش سطحی باعث می شود که کوارتز ذوب شده به طور طبیعی جریان پیدا کند و خراش ها، حفره ها، نشانه های نردبان و نقایص سطحی جزئی را پر کند.
3. لایه ذوب شده به سرعت خنک می شود و یک سطح شیشه ای متراکم، صاف و بدون ترک ایجاد می کند.
4. دمای بالا همزمان روغن ها، گرد و غبار و آلودگی های هیدروکسیلی سطح را می سوزاند و تمیز و خلوص سطح را بهبود می بخشد.

2مزیت های اصلی پولیش شعله

از بین بردن میکرو ترک های سطحی

برش و خرد کردن مکانیکی اغلب باعث ایجاد ترک های میکروسکوپی می شود که قدرت مکانیکی را کاهش می دهد.به طور قابل توجهی مقاومت در برابر شوک حرارتی را بهبود می بخشد و خطر ترکیدن یا پاره شدن لبه را کاهش می دهد.

پاکسازی سطح بالا

از آنجا که هیچ ترکیبات آراسته و یا ذرات خیس کننده استفاده نمی شود، کوارتز آراسته شده با شعله از بقایای آراسته شده آزاد است. این باعث می شود آن را برای نیمه هادی، خلاء،و کاربردهای شیمیایی با خلوص بالا که آلودگی ذرات باید به حداقل برسد.

مقاومت بهتر در برابر مواد شیمیایی و عمر طولانی تر

سطح متراکم و شیشه ای باعث افزایش سخت گیری گاز، مقاومت بهتر در برابر اسید هیدروفلوئوریک و هیدرولیز در دمای بالا می شود و عمر اجزای کوارتز را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

بهره وری بالا در پردازش

پولیش شعله به راحتی می تواند به انتهای لوله، سوراخ های داخلی، سطوح منحنی و سایر هندسه های پیچیده که پولیش مکانیکی دشوار یا غیرممکن است، برسد.

شفافیت نوری بالاتر

با از بین بردن نقص های سطحی که نور را پراکنده می کنند، پولیش شعله به طور قابل توجهی انتقال نوری را بهبود می بخشد. بنابراین به طور گسترده ای برای لوله های اندازه گیری سطح کوارتز، لوله های لامپ UV،و سایر اجزای کوارتز نوری.

3پارامترهای استاندارد فرآیند

پارامترهای معمول صنعت پردازش عبارتند از:

• نسبت گاز سوخت (LPG: اکسیژن):تقریبا1: 2.5
• دمای مطلوب شعله:دور و بر۱۷۰۰ درجه سانتیگراد
• فاصله بین هسته شعله و قطعه کار: ۲٫۳ میلی متر
• هسته شعله هرگز نباید به طور مستقیم با سطح کوارتز تماس داشته باشد، زیرا این ممکن است باعث موج پذیری سطح یا تغییر شکل محلی شود.
• مشعل باید با سرعت ثابت حرکت کند. گرم کردن طولانی مدت در یک مکان ممکن است منجر به تحریف ابعاد یا کشش های داخلی شود.
• پولیش شعله می تواند به صورت دستی یا توسط سیستم های خودکار کنترل شده توسط CNC انجام شود.قایق های کوارتز نیمه هادی پیشرفته و قطعات کوارتز دقیق به طور معمول با استفاده از تجهیزات کاملا خودکار CNC روشنایی پاک کننده پردازش می شوند.

4.پلیش شعله ای در مقابل پلیش مکانیکی

در کاربردهای نیمه هادی و دماهای بالا، پولیش شعله به طور کلی ترجیح داده می شود زیرا تولید ذرات را به حداقل می رساند و دوام را بهبود می بخشد.

5نقص های شایع پولیش شعله

امواج سطحی

• علت:دمای بیش از حد شعله یا حرکت آهسته مشعل
• نتیجه:سطح موج دار به علت ذوب بیش از حد

سطح تار یا یخ زده

• علت:دمای شعله ی ناکافی
• نتیجه:سطح آن به طور کامل ذوب نمی شود و ظاهر کسل کننده ای می گذارد.

سقوط لبه

• علت:گرم شدن محلی یا جریان اکسیژن زیاد
• نتیجه:لبه های گرد یا شکسته.

شکل گیری حباب پس از پردازش

• علت:محتوای بالای هیدروکسیل (OH) در کوارتز خام.
• نتیجه:رطوبت گیر کرده در داخل مواد حباب هایی را در هنگام استفاده بعدی در دمای بالا تشکیل می دهد.

6کاربرد های معمول

اجزای کوارتز شسته شده با شعله به طور گسترده ای در:

• لوله های سطح کوارتز دو رنگی برای دیگ
• قایق های کوارتزی نیمه هادی
• لوله های کوره پخش کوارتز
• لوله های لامپ UV
• ظروف شیشه ای کوارتز آزمایشگاهی
• فلنج های خلاء و سیستم های خلاء
• راکتورهای کوارتز با طهارت بالا و تجهیزات پردازش شیمیایی