Proceso de producción y flujo de trabajo de tubos de vidrio de cuarzo
Los tubos de cuarzo se fabrican principalmente a partir de cuarzo fundido (dióxido de silicio amorfo). El método industrial más avanzado y común para producir longitudes continuas de tubos de cuarzo es el Proceso de Fusión y Estirado Continuo.
Todo el flujo de trabajo puede dividirse en dos etapas principales:
Etapa 1: Fusión Continua y Estirado de Tubos (El Proceso Principal)
Esta es la etapa crítica en la que los materiales brutos se transforman en un tubo de cuarzo continuo.
- Preparación de Materia Prima
- Materiales: Arena de cuarzo natural de alta pureza o gránulos de cuarzo sintético (procedentes de un proceso de fusión por llama). El grado de pureza se selecciona según la aplicación final (por ejemplo, óptica, semiconductor).
- Procesamiento: Los materiales brutos pasan por una limpieza rigurosa, lixiviación ácida y secado para eliminar iones metálicos, polvo y humedad.
- Alimentación y Fusión Continuas
- El material de cuarzo purificado se alimenta continuamente a un horno especializado de fusión continua vertical.
- La cámara del horno está típicamente hecha de metales refractarios (por ejemplo, molibdeno) o grafito y se mantiene bajo una atmósfera protectora (por ejemplo, helio, nitrógeno) para prevenir la oxidación y la contaminación.
- Se generan altas temperaturas (aproximadamente 2000 °C) mediante electrodos de grafito o tungsteno, fundiendo la materia prima en la parte superior del horno para formar un fundido homogéneo de cuarzo sin burbujas.
- Formado y estirado de tubos
- El cuarzo fundido fluye hacia abajo hasta la parte inferior del horno y a través de una matriz de conformado de precisión o un mandril.
- Esta matriz determina el diámetro exterior final y el espesor de la pared del tubo. Normalmente es un molde concéntrico de grafito resistente a altas temperaturas.
- Mediante el control preciso de la temperatura del fundido, la viscosidad, la velocidad de estirado y la presión interna del gas, el vidrio de cuarzo ablandado se "estira" hacia arriba o hacia abajo formando un tubo continuo con dimensiones estables.
- El tubo recién formado de vidrio de cuarzo contiene tensiones térmicas internas significativas debido al enfriamiento desigual, lo que lo hace extremadamente frágil.
- El tubo recién formado pasa inmediatamente a través de un horno de recocido en línea (un lehr). Este horno proporciona una zona de enfriamiento lenta y precisamente controlada, permitiendo que el tubo se enfríe gradualmente a través de un rango crítico de temperaturas (por ejemplo, 1100 °C a 800 °C).
- Objetivo: Aliviar permanentemente las tensiones internas, estabilizando así las propiedades mecánicas del tubo de cuarzo y evitando que se agriete durante su manipulación o uso posteriores.
- Corte e inspección preliminar
- El tubo continuo se corta a longitudes estándar.
- Se realiza una inspección preliminar para detectar defectos visibles como burbujas, inclusiones, arañazos, y para verificar las tolerancias dimensionales (diámetro exterior y espesor de pared).
Etapa 2: Procesamiento secundario (personalización para uso final)
Los tubos semiacabados pasan por diversos procesos de acabado adaptados a las especificaciones del cliente.
- Corte y enfrentado de extremos
- Corte: Los tubos de vidrio de cuarzo se cortan a longitudes personalizadas utilizando cortadores especializados (por ejemplo, sierras de disco de diamante o cortadoras láser) para garantizar extremos limpios y cuadrados sin astillarse.
- Achaflanado/Biselado: Los extremos cortados se lijan hasta obtener un acabado suave y redondeado para evitar la concentración de tensiones y garantizar la seguridad del operador.
- Se emplea un proceso de limpieza exhaustivo utilizando agua de alta pureza, soluciones ácidas (por ejemplo, mezcla de HF/HNO 3. máquina), y disolventes para eliminar todos los contaminantes introducidos durante el corte y la manipulación.
- Tratamiento térmico (pulido por llama)
- Finalidad: Para aplicaciones que requieren alta pureza y superficies internas lisas (por ejemplo, en la industria semiconductora), los extremos o toda la superficie interior del tubo pueden someterse a pulido por llama.
- Método: La superficie del tubo de vidrio de cuarzo se calienta momentáneamente hasta su punto de reblandecimiento mediante una antorcha de hidrógeno-oxígeno o un arco de plasma. La tensión superficial hace que la capa fundida quede perfectamente lisa y sellada, eliminando microgrietas, reduciendo la rugosidad superficial y eliminando impurezas de la superficie.
- Resultado: el tubo de vidrio de cuarzo pulido por fuego presenta una mayor resistencia mecánica y una mayor resistencia a la devitrificación.
- Doblado térmico: para formas personalizadas, se calienta localmente una sección del tubo de vidrio de cuarzo hasta que se ablande y luego se dobla sobre una forma o molde.
- Sellado de extremos: los extremos del tubo de vidrio de cuarzo se funden y cierran utilizando una antorcha de alta temperatura para crear ampolletas de cuarzo, mangas u otros recipientes cerrados.
Ventaja del tubo de vidrio de cuarzo
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El tubo de vidrio de cuarzo es c resistencia a la corrosión
Además del ácido fluorhídrico, el vidrio de cuarzo casi no reacciona con otros ácidos en tratamientos químicos, y su resistencia a los ácidos es 30 veces mayor que la de la cerámica ácida y 150 veces mayor que la del acero inoxidable.
- Excelente rendimiento de aislamiento eléctrico
El valor de resistencia del tubo de vidrio de cuarzo equivale a 10.000 veces el de un vidrio común. Es un excelente material aislante eléctrico y mantiene buenas propiedades eléctricas incluso a altas temperaturas
- Resistencia a alta temperatura
La capacidad de los tubos de vidrio de cuarzo para mantener su rendimiento y estabilidad estructural en entornos de alta temperatura
Los Estados miembros podrán establecer un marco de referencia para la aplicación de las disposiciones del presente Reglamento.
El tubo de vidrio de cuarzo se utiliza principalmente en fuentes de luz eléctrica, electricidad (eléctrica), semiconductores, comunicaciones ópticas, industria militar, metalurgia, materiales de construcción, industria química, maquinaria, energía eléctrica, protección ambiental y otros campos.
Datos técnicos del tubo de cuarzo opaco
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