วิธีการอบแก้วให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีด้วยคลื่นอินฟราเรด
เคยมีประสบการณ์ที่อุปกรณ์ทำจากแก้วในห้องปฏิบัติการแตกขึ้นมาไหม? บางทีอาจเป็นเพราะมีรอยขีดข่วนเล็กๆ หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ทำให้อุปกรณ์นั้นแตกออกเป็นชิ้นๆ สาเหตุก็คือความเครียดภายในวัสดุนั่นเอง หากคุณทำให้แก้วเย็นลงเร็วเกินไปหรือไม่สม่ำเสมอ ก็จะทำให้เกิดความเครียดภายในวัสดุ ซึ่งก็เหมือนกับระเบิดเวลานั่นเอง
เราสามารถป้องกันปัญหานี้ได้โดยใช้ความร้อนจากคลื่นอินฟราเรด ซึ่งจะช่วยรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 0.1°C ตลอดเวลา
ทำไมต้องใส่ใจเรื่องอุณหภูมิ 0.1°C ด้วยล่ะ?
แก้วมีจุดที่เหมาะสมสำหรับการอบแก้ว ซึ่งเป็นจุดที่ความเครียดภายในวัสดุจะหายไป แต่แก้วก็ยังไม่เริ่มละลายหรือบิดเบี้ยว สำหรับแก้วบอรอซิเลเต็ตแล้ว ช่วงอุณหภูมินี้มีขนาดเล็กมาก
หากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปแม้แต่ 2 หรือ 5 องศา ก็จะเกิดปัญหาได้ อาจทำให้แก้วบิดเบี้ยว หรือความเครียดยังคงอยู่ภายในวัสดุ
เพื่อให้อุณหภูมิคงที่ เราจึงใช้อุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นสูงร่วมกับตัวควบคุม PID ซึ่งจะช่วยป้องกันปัญหา “ความเครียดทางความร้อน” ที่ทำให้ด้านนอกของแก้วร้อนก่อนที่ส่วนกลางจะร้อน
การจัดการความร้อน
ข้อดีของคลื่นอินฟราเรดก็คือ ความร้อนจะถูกส่งตรงไปยังแก้วโดยตรง ไม่ต้องเสียเวลาในการทำให้อากาศภายในเตาร้อนขึ้น ดังนั้นจึงไม่มีความล่าช้าในการส่งความร้อน
แต่ก็มีข้อเสียอยู่เช่นกัน นั่นก็คือจุดที่มีความร้อนสูงเกินไป
เพื่อแก้ปัญหานี้ เราจึงใช้อุปกรณ์ที่มีโคーティงพิเศษ เพื่อให้ความร้อนแผ่กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งวัตถุ ไม่มีจุดที่มีความร้อนสูงเกินไป
และยังมีเคล็ดลับอีกอย่าง นั่นก็คือต้องใช้เซ็นเซอร์ที่มีความสามารถในการตอบสนองได้เร็ว หากเซ็นเซอร์มีความล่าช้า ก็ไม่สำคัญว่าเครื่องทำความร้อนจะมีความแม่นยำแค่ไหน เพราะตัวควบคุมจะตอบสนองต่อสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อหลายวินาทีก่อน ไม่ใช่สิ่งที่เกิดขึ้นในตอนนี้
ข้อเสียของการใช้คลื่นอินฟราเรด
หากคุณต้องการความแม่นยำขนาดนี้ คุณจำเป็นต้องมีแหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียร มิฉะนั้นแล้ว แรงดันไฟฟ้าที่สูงเกินไปอาจทำให้อุปกรณ์ทำงานไม่สม่ำเสมอได้ คุณอาจไม่เห็นผลกระทบ แต่แก้วจะรู้สึกถึงความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้
เพื่อป้องกันปัญหานี้ คุณจำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียร แน่นอนว่ามันจะทำให้ตู้ควบคุมมีขนาดใหญ่ขึ้นเล็กน้อย แต่นี่คือวิธีเดียวที่จะทำให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทำจากแก้วจะไม่แตกในครั้งแรกที่นำไปใช้งาน