الكشف عن آلية وإيجابيات وسلبيات التهدئة الجسدية

التقسية الكيميائية هي عملية تستخدم لزيادة قوة الزجاج وثباته الحراري. يتضمن تسخين الزجاج إلى ما يقرب من درجة حرارة التليين ثم تبريده بسرعة باستخدام الغاز أو الوسائط السائلة. هناك طريقتان شائعتان للتلطيف الكيميائي: تقسية الوسط الغازي وتلطيف الوسط السائل.

تقسية الغاز المتوسطة:

تشتمل عملية تقسية الغاز المتوسطة، والمعروفة أيضًا باسم تقسية تبريد الهواء، على طرق مثل تقسية وسادة الهواء الأفقية، وتلطيف الأسطوانة الأفقية، وتلطيف الرأسي. في هذه العملية، يتم تسخين الزجاج إلى درجة حرارة قريبة من نقطة تليينه (حوالي 650-700 درجة ) ثم يتم إخضاعه لتدفق هواء سريع من كلا الجانبين لتبريده بسرعة. تعمل هذه الطريقة على زيادة القوة الميكانيكية والثبات الحراري للزجاج. الشرط الأساسي لعملية التبريد هو التبريد السريع والموحد للحصول على ضغط موزع بالتساوي داخل الزجاج. لتحقيق تبريد موحد، يحتاج جهاز التبريد إلى تبديد الحرارة بشكل فعال، وتسهيل إزالة شظايا الزجاج العرضية، وتقليل الضوضاء.

المميزات والعيوب:

تتميز عملية تقسية الغاز المتوسطة بالعديد من المزايا. إنها فعالة من حيث التكلفة وتسمح بكميات إنتاج عالية. يُظهر الزجاج المقسى الذي يتم إنتاجه من خلال هذه الطريقة قوة ميكانيكية عالية، ومقاومة للصدمات الحرارية (يمكن أن تصل درجة حرارة العمل القصوى الآمنة إلى 287.78 درجة)، ومقاومة عالية للتدرجات الحرارية (يمكن أن يتحمل ما يصل إلى 204.44 درجة). بالإضافة إلى ذلك، فإن الزجاج المقسى بالغاز المتوسط، عند تحطمه، ينكسر إلى قطع صغيرة، مما يقلل من خطر الإصابة. ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لها متطلبات معينة فيما يتعلق بسمك الزجاج وشكله (عادة يبلغ الحد الأدنى للسمك حوالي 3 مم للمعدات المنتجة محليًا). كما أنها تتمتع بمعدلات تبريد أبطأ، واستهلاك أعلى للطاقة، وغير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب جودة بصرية عالية الدقة، خاصة بالنسبة للزجاج الرقيق.

التطبيقات:

يتم استخدام تقسية تبريد الهواء على نطاق واسع في صناعات السيارات والبحرية والبناء.

تقسية متوسطة سائلة:

تتضمن عملية تقسية الوسط السائل، والمعروفة أيضًا باسم التبريد السائل، تسخين الزجاج إلى نقطة التليين ثم غمره بسرعة في وسط التبريد. يمكن أن يكون وسط التبريد عبارة عن خليط من المياه المالحة، مثل نترات البوتاسيوم، أو نترات الصوديوم، أو مزيج منهما. يمكن أيضًا استخدام الزيوت المعدنية كوسيلة تبريد، ويمكن إضافة إضافات مثل التولوين أو رابع كلوريد الكربون إلى الزيوت المعدنية. ويمكن أيضًا استخدام زيوت التبريد المتخصصة أو زيوت السيليكون. في حالة تقسية الوسط السائل، يمكن أن يحدث عدم انتظام الإجهاد والتشققات الناتجة بسبب دخول حواف الزجاج إلى خزان التبريد أولاً. ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن استخدام عملية التبريد المسبق باستخدام تبريد الهواء أو رش السائل قبل غمر الزجاج في الوسط السائل. تتضمن الطريقة الأخرى وضع الزجاج في خزان يحتوي على ماء ومحلول عضوي، حيث يطفو المحلول العضوي فوق الماء. عندما يتم وضع الزجاج الساخن في الخزان، يقوم المحلول العضوي بتبريد الزجاج مسبقًا عن طريق امتصاص بعض الحرارة قبل أن يبرد بسرعة في الماء.

المميزات والعيوب:

يوفر التقسية المتوسطة السائلة العديد من المزايا. بسبب الحرارة النوعية العالية والحرارة العالية لتبخير الماء، تقل الكمية المطلوبة للتبريد بشكل كبير، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتكاليفها. توفر هذه الطريقة تبريدًا سريعًا وأداء أمان عاليًا وأقل تشوه. ومع ذلك، نظرًا لأنه يتم إدخال الزجاج في الوسط السائل بعد تسخينه، فقد يكون هناك تسخين غير متساوٍ للألواح الزجاجية الكبيرة، مما قد يؤثر على الجودة والإنتاجية.

التطبيقات:

تعتبر عملية التقسية المتوسطة السائلة مناسبة بشكل أساسي لتقسية الزجاج الرقيق ذي المساحات السطحية الصغيرة، مثل النظارات وزجاج شاشات LCD والزجاج المستخدم في الأجهزة والأجهزة البصرية.

في الختام، تلعب طرق التقسية الكيميائية، سواء باستخدام الوسائط الغازية أو السائلة، دورا حاسما في زيادة قوة الزجاج وثباته الحراري. كل طريقة لها مزاياها وقيودها، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات محددة. تعتبر عملية تقسية الغاز المتوسطة، والمعروفة أيضًا باسم تقسية تبريد الهواء، فعالة من حيث التكلفة وتستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل السيارات والبحرية والبناء. إنه يوفر قوة ميكانيكية عالية ومقاومة للصدمات الحرارية، بينما ينتج أيضًا شظايا زجاجية صغيرة وأكثر أمانًا عند الكسر. ومع ذلك، فإن لها قيودًا من حيث سمك الزجاج وشكله، ومعدلات تبريد أبطأ، واستهلاك أعلى للطاقة، وليست مثالية للتطبيقات التي تتطلب جودة بصرية عالية.

من ناحية أخرى، فإن تقسية الوسط السائل، أو التبريد السائل، تقدم مزايا مثل انخفاض استهلاك الطاقة، والتبريد السريع، وأداء السلامة العالي، والحد الأدنى من التشوه. إنها مناسبة بشكل خاص لتلطيف الزجاج الرقيق ذو المساحات السطحية الصغيرة، مثل النظارات وزجاج شاشة LCD والزجاج المستخدم في الأجهزة البصرية. ومن خلال اختيار وسط التبريد بعناية واستخدام تقنيات التبريد المسبق، يمكن تقليل التسخين غير المتساوي والشقوق المحتملة إلى الحد الأدنى. ومع ذلك، قد تتطلب العملية خبرة محددة ومراقبة العملية لإنشاء نظام تقسية فعال.

بشكل عام، توفر طرق التقسية الكيميائية قوة معززة وثباتًا حراريًا للزجاج، مما يجعله مناسبًا لمختلف التطبيقات الصناعية. يعتمد الاختيار بين تقسية الوسط الغازي وتلطيف الوسط السائل على عوامل مثل الخصائص المطلوبة للزجاج المقسى، وحجم الزجاج وشكله، والمتطلبات المحددة للتطبيق. تستمر هذه الأساليب في التطور والتحسين، مما يساهم في تطوير منتجات زجاجية أقوى وأكثر أمانًا في العديد من المجالات.