что такое свили в оптике
Свильность
Свили являются резко выраженными локальными оптическими неоднородностями стекла. Они представляют собой прозрачные нитевидные или слоистые включения, имеющие показатель преломления, отличный от показателя преломления основной массы стекла. Присутствие в стекле свилей снижает качество изображения. Класс бессвильности стекла характризуется отсутствием видимых включений различного рода при осмотре стекла в определенных условиях в одном (А) или двух (Б) взаимно перпендикулярных нправлениях. Установлены две категории бессвильности. При осмоте стекла на установке, градуированной по контрльным образцам свилей, соответствующих 1-ой и 2-ой категориям бессвильности, свили не должны обнаруживаться (ГОСТ). Стекло, бессвильное в двух взаимно перпендикулярных направлениях, бессвильно и в любом двугом направлении.
Мелкие и крупные нитевидные одиночные свили не оказывают влияния на технологию обработки заготовки. Свили в виде слоев вызывают астигматизм поверхности. В местах выхода на поверхность узловых или одиночных свилей возникают местные ошибки поверхности.
В продолжение тематики разработки оригинальных оптических систем инвертированных микроскопов, а также…
Некоторые микроскопические объекты отличаются такими нюансами, как расположение в той или иной среде,…
Всё последнее время наши специалисты отрабатывали концепцию и выполняли проектирование принципиально…
Новая наша разработка в проекте Labor-Microscopes™ вызвана, к сожалению, ситуацией с короновирусной инфекцией,…
Стекловидные включения «свили и шлиры» в стекломассе, причины их и способы борьбы с ними
Качество сваренной стекломассы характеризуется её химической (а, следовательно, и физической) однородностью и наличием инородных включений, называемых пороками. В зависимости от назначения изделий допускаются те или иные пороки, а также разное их количество. Самые строгие требования предъявляются к стеклу оптическому, затем листовому технического назначения, полированному и оконному.
В консервных банках, бутылках, армированном, орнаментном и других подобных изделиях, допускается сравнительно больше пороков при условии, если они существенно не понижают механическую и термическую устойчивость этих изделий.
Пороки стекломассы делят на три группы:
В данной статье мы попытаемся рассмотреть 2-ю группу пороков стекломассы, а именно причины образования свилей и шлиров в стекломассе в процессе варки стекла.
Практикой установлено, что при определенных условиях в стекломассе образуются «нити» — «волокна» чужеродного стекла, называемые свилями. Они отличаются от массы расплава по химическому составу и физическим свойствам, в частности по показателю преломления, вязкости, поверхностному натяжению и плотности, иногда по цвету. Более грубые стекловидные включения называют шлирами.
Свили бывают поверхностными («рельефными») или внутренними, заключенными в массе стекла. Последние могут иметь форму нитей или узелков, чаще всего с «хвостами». Различают свили грубые или тонкие; иногда они еле заметны, и выявить их можно только специальными методами (травлением, просмотром в поляризованном свете и т.д.).
Обычно, под свилью мы подразумеваем стеклообразные неоднородности в стекломассе. Следовательно, речь идет о стеклообразных включениях, отличающихся своими свойствами от окружающего стекла, и поэтому становящихся видимыми невооруженным глазом. Свиль отличается от камней и «руха» тем, что она является не твердым (кристаллическим) веществом в стекле, а стеклообразным, то есть некристаллическим, неоднородным включением.
 |  |
 |
Надо отметить, что ни для одного из материалов, вырабатываемых в промышленном масштабе, свиль не является таким неприятным производственным пороком, как для стекла. Это связано с его вязкостью и прозрачностью, делающей всякую свиль явственно видимой. Влияние вязкости теоретически можно было бы воспрепятствовать повышением температуры, когда стекломасса становится подвижной, вследствие чего её гомогенизация должна протекать намного быстрее. Однако на практике идти в этом направлении нельзя, поскольку при повышении температуры происходит одновременно повышение растворимости огнеупорных материалов — один из главных источников свили в стекломассе.
Как утверждает немецкий ученый Ебсен-Мардведель, именно свиль является тем неприятелем, с которым нужно бороться с самого начала его появления. Так, пузыри также являются пороками стекла, однако они до определенной стадии процесса варки играют важную положительную роль; только начиная с осветления оказывается необходимым освободить стекломассу от пузырей.
Знание всех факторов, влияющих на процесс варки стекла, является наилучшей гарантией того, что появление пороков при варке будет предупреждено, а в случае их появления окажется возможным быстрое распознавание, выявление причин образования и устранение.
Прежде чем осуществить какое- либо мероприятие на производстве стекла для устранения свили, необходимо знать характеристику свилей и определить их вид.
Говоря о свили, мы подразумеваем под этим термином любые стеклообразные неоднородности в стекле, которые своими оптическими и другими физическими свойствами отличаются от окружающего их стекла и поэтому становятся видимыми. Тем самым мы не говорим, что свиль должна обязательно иметь другой химический состав, чем окружающее её стекло, хотя в большинстве случаев это действительно наблюдается, в зависимости от этого свиль иногда подразделяют на свиль химическую, т.е. на ту свиль, которая своим составом отличается от окружающего её стекла, и свиль термическую, то есть такую, которая от окружающего стекла отличается не составом, а тепловым прошлым, обуславливающим различие физических свойств стекла и свили.
Необходимо отметить, что термическая свиль является лишь предельным случаем, и что практически всегда приходится иметь дело со свилью химической.
Происхождение химической свили может быть различным. Для полноты картины нужно привести здесь все известные причины ей появления.
Свиль из шихты
Это свиль, образовавшаяся в результате неоднородности шихты, её расслаивания или ликвации, которые не удалось устранить в процессе варки и осветления (т.е. растворить в окружающем стекле). Часто причиной такой свили, может быть, применение стеклобоя, имеющего другой состав, чем подлежащее варке стекло.
Свиль из огнеупорных материалов
Это весьма распространенная свиль, так как свиль, образовавшаяся в результате коррозии высокоглиноземистых огнеупорных масс, характеризуется устойчивостью в стекломассе вследствие более высокого поверхностного натяжения огнеупора. Свиль может образовываться из шамота, литых огнеупорных масс (Корхарт, Корхарт-ЦАК, Монофракс и т.д.), а также и из кислых масс — динас. Динасовая свиль обычно легче резорбируется (растворяется) стеклом и, таким образом, не бывает причиной производственных пороков, по крайней мере, не в таком масштабе, как свиль из высокоглиноземистых материалов.
Свиль из огнеупорных материалов
Это весьма распространенная свиль, так как свиль, образовавшаяся в результате коррозии высокоглиноземистых огнеупорных масс, характеризуется устойчивостью в стекломассе вследствие более высокого поверхностного натяжения огнеупора. Свиль может образовываться из шамота, литых огнеупорных масс (Корхарт, Корхарт-ЦАК, Монофракс и т.д.), а также и из кислых масс — динас. Динасовая свиль обычно легче резорбируется (растворяется) стеклом и, таким образом, не бывает причиной производственных пороков, по крайней мере, не в таком масштабе, как свиль из высокоглиноземистых материалов.
Свиль из камней
Иногда эта свиль появляется от попадания в стекло неотсортированного стеклобоя (например, фарфоровые пробки бутылок и т.д.), а также стеклобоя, загрязненного глиной и т.д. Аналогичную свиль вызывают камни из огнеупорных материалов и горных пород, попавших в стекло в виде крупных кусков и т.д.
Свиль, вызванная слоистостью стекломассы
Такая свиль получается, когда на поверхности стекломассы под влиянием улетучивания шихты или неудачно подобранной атмосферы печи образовался слой стекломассы другого состава.
Свиль, вызванная формованием
Образуется либо при ручной наборке, когда поверхность стекломассы у венчика недостаточно очищена перед началом работы, либо при машинном формовании. У вакуумных машин свиль вызывается иногда неправильной установкой места наборки стекломассы, в результате чего происходит наборка уже охлажденной стекломассы. В таком случае иногда наблюдается появление и термической свили. Свиль образуется также при неправильной регулировке вращающейся трубки и плунжера в питателе.
Свиль, вызванная колебанием температуры в ванной печи (при подъеме стекломассы со дна печи) или колебанием уровня стекломассы
Образовавшаяся таким образом, свиль в некоторых случаях бывает причиной бракованного (свилеватового) стекла в течение многих дней, несмотря на постоянный контроль и поддержание постоянного режима ванной печи.
Свиль, образовавшаяся из посторонних включений, случайно попавших в стекломассу
В качестве примера, можно привести железистую (окрашенную) свиль, образовавшуюся в результате попадания в стекломассу расплавившихся винтов и других стальных предметов. Аналогичная свиль образуется при попадании в стекломассу огнеупорной замазки, применяющейся для ремонта кладки печи. Цветная свиль образуется также при растворении стальных кусков на дне ванной печи. Обычно она сопровождается пузырьками. Цветная свиль может также образоваться из капель со свода и т.д.
Рассмотрим причины появления свилей в стекломассе и в стекле, появившихся по разным причинам:
У оптических стёкол, которые должны обладать полной оптической однородностью, можно встретиться со свилью различных типов. Острые ограниченные свили в блоке оптического стекла не так опасны: они могут быть устранены обрезкой блока. В противоположность этому свиль, постепенно сливающаяся с основной массой стекла, для оптического стекла весьма опасна. Блок такого стекла необходимо забраковать.
Таким образом, при оценке свили в качестве порока стекла необходимо, учитывая характер службы и назначения изделия, руководствоваться техническими условиями и нормами, устанавливающими его допустимую свилеватость. К примеру, допустимая свиль в подвеске для хрустальной люстры была обусловлена неоднородностью шихты за счёт комкования слишком влажного поташа. Однако эта свиль не может считаться производственным пороком, и она вполне допустима для продажных изделий.
Итак, установлены 44 причины образования свилей в стекломассе.
I. Сырьевые материалы
II. Шихта
III. Технологический режим в печи и особенности её конструкции
IV. Дефекты оборудования
V. Стекловаренная печь
На самом деле, довольно часто источником стекловидных включений является коррозия огнеупоров. Стекломасса взаимодействует с огнеупорами не только химически, но и механически. При этом в стекломассу переходят не только химические компоненты огнеупоров в результате растворения, но и кусочки огнеупоров, отрываемые в процессе размывания движущейся стекломассой.
Огнеупоры содержат, кроме кристаллической, еще и стекловидную фазу. Эта стекловидная фаза растворяется в стекломассе и, являясь инородной по составу, образует свили. Кристаллическая фаза огнеупоров тоже при растворении в стекломассе дает свили. Следствием этих процессов является обогащение слоёв стекломассы, пограничных с огнеупором, продуктами коррозии. Эти слои вовлекаются тепловыми потоками в зону выработки и являются причиной образования свилей.
Свили образуются также в результате взаимодействия горячих газов, содержащих пары щелочей, с огнеупорами. Своды и подвесные стены ванных печей обычно имеют остеклованную поверхность именно в результате адсорбции паров щелочей и образования в поверхностном слое более легкоплавких соединений. Этот остеклованный слой огнеупора может по мере усиления коррозии образовывать капли, которые, стекая вниз, попадают в стекломассу.
