Het juiste vermogen bepalen voor onderzoek en ontwikkeling van glas
Als je met nieuwe glasmaterialen werkt, heb je waarschijnlijk al gemerkt dat standaard IR-lampen niet voldoen. Ze leveren een algemene warmtecurve op, die voor de meeste mensen ‘goed’ is. Maar in onderzoek en ontwikkeling is ‘goed’ niet genoeg. Je moet precies kunnen bepalen hoe de energie op het te bewerken materiaal terechtkomt.
Daarom stoppen we met ons druk maken over het totale vermogen en richten we ons op de vermogensdichtheid. Dat is het verschil tussen een grof gereedschap en een scalpel.
Waarom de verdeling van de warmte belangrijk is
Het totale vermogen is eigenlijk een nutteloze metrik. Het ziet er goed uit op een specificatiesheet, maar het vertelt je niets over wat er daadwerkelijk gebeurt met het glas. Wat echt belangrijk is, is de hoeveelheid warmte per cm² in de kwartstuub.
Door de manier waarop we de gloeidraad wikkelen en de diameter van de kwartstuub aan te passen, kunnen we de warmte precies sturen. Wil je bijvoorbeeld dat er veel warmte wordt gegenereerd op één plek, zodat dat gebied zacht wordt? Dat kan. Of wil je dat de warmte gelijkmatig wordt verspreid, zodat een grote buis niet breekt door thermische schokken? Ook dat lukt.
We kunnen dit zo instellen dat de temperatuur precies overeenkomt met de overgangstemperatuur van het glas. Als je materiaal gevoelig is en al begint te borrelen zodra het te heet wordt, kunnen we de vermogensdichtheid in die gebieden verminderen.
De nadelen
Het nadeel is dat wanneer je het thermische profiel aanpast, ook de elektrische belasting verandert. Als je veel warmte in een klein gebied wilt genereren, heb je een hogere spanning nodig om de stroom te kunnen leveren, zonder dat de gloeidraad smelt. Controleer eerst of je voedingssystemen en kabels dit kunnen hebben. Je wilt immers geen brandje krijgen middenin het experiment.
Bovendien gebruiken we kwarts van hoge zuiverheid, zodat het infrarode licht gemakkelijk door het glas kan gaan. Maar denk eraan dat een hoge vermogensdichtheid veel druk op de uiteinden van de buis legt. Zorg ervoor dat de bevestiging stevig is, anders kunnen de snelle opwarmingscycli tot mechanische defecten leiden.
Waarom dit in het laboratorium wordt gedaan?
Het grote voordeel is dat je op klein labo-niveau een industriële productielijn kunt simuleren. Je kunt zien hoe een nieuw glasmengsel reageert op een bepaalde warmtestroom, zonder dat je je hele oven hoeft te vervangen. Hierdoor kun je de variabelen isoleren en de juiste opwarmingscurven bepalen. Op die manier hoef je niet meer te raden wanneer het tijd is om over te gaan op massaproductie.