Come ottenere un processo di tempra corretto del vetro grazie al controllo a infrarossi
Chiunque abbia mai lavorato con gioielli in vetro o attrezzature per laboratori conosce bene quella sensazione di panico quando un pezzo di vetro si rompe. Di solito ciò accade a causa di tensioni interne: in pratica, il vetro si raffredda troppo velocemente o in modo disomogeneo, lasciando così delle tensioni “congelate” all’interno del materiale. Un piccolo punto freddo o un aumento improvviso della temperatura possono causare la rottura del vetro.
Per evitare questo problema, utilizziamo elementi riscaldanti a infrarossi che mantengono una temperatura stabile entro lo 0,1°C.
Perché è necessaria tale precisione?
Il processo di tempra avviene in un intervallo di tempo molto breve. Se la temperatura del riscaldatore varia anche di pochi gradi, si può superare il limite di sicurezza del vetro. A quel punto, il vetro non solo si ammorbidisce, ma può persino perdere la sua forma. Mantenendo la temperatura stabile entro lo 0,1°C, si può far sì che il vetro rimanga esattamente nella posizione giusta. La struttura molecolare del vetro si stabilizza, mentre i dettagli dei gioielli rimangono nitidi.
La differenza tra riscaldare l’aria e riscaldare il vetro
La maggior parte dei riscaldatori serve soltanto ad aumentare la temperatura dell’aria intorno all’oggetto. I riscaldanti a infrarossi invece agiscono direttamente sul vetro. Utilizziamo onde infrarosse a lunghezza d’onda breve, poiché queste riescono a penetrare nella superficie del vetro fino al suo nucleo. In questo modo si elimina quella differenza di temperatura tra l’esterno e l’interno del vetro. Si ottiene quindi un riscaldamento uniforme, proprio quello che ci serve.
Di solito costruiamo questi sistemi utilizzando contenitori in quarzo ad alta potenza per gestire il carico termico. Un consiglio: assicuratevi che i controller PID siano impostati in modo da far sì che i riscaldanti reagiscano rapidamente. Queste lampade si riscaldano molto velocemente; se le impostazioni sono troppo aggressive, il sistema cercherà di trovare la temperatura ideale, causando dei cicli di riscaldamento/raffreddamento che possono danneggiare il vetro.
La realtà dell’installazione
Installare queste lampade in un ambiente di laboratorio può essere piuttosto complicato: lo spazio è sempre limitato. Bisogna trovare la distanza giusta tra la lampada e il vetro. Se la distanza è troppo piccola, si creano dei punti caldi; se invece è troppo grande, il tempo necessario per completare il processo di tempra aumenta. Di solito consiglio l’uso di riflettori per rimandare il calore in eccesso all’interno della camera di riscaldamento. Tuttavia, tenete presente che questi elementi a alta precisione producono molto calore. Se la ventilazione del laboratorio non è sufficiente, i componenti elettronici potrebbero danneggiarsi.