Come si lavora il quarzo

Come si lavora il quarzo è una problematica che le aziende del settore devono affrontare. Esistono diverse tecnologie e processi di lavorazione del quarzo, impiegati in funzione del risultato che si vuole ottenere.

Processo di fusione al plasma

Utilizzando il processo di fusione al plasma, l quarzo fuso viene prodotto usando un processo unico di fusione plasmatico che produce sia cilindri vuoti vuoti che opachi (billette) in una sola fase di riscaldamento. All’inizio del processo, sabbia di quarzo ad alta purezza viene inserita in una fornace rotante con stampo, con forza centrifuga utilizzata per ottenere un controllo dimensionale. Durante il processo di fusione, un’atmosfera gassosa ad alta purezza è mantenuta nello stampo, mentre una torcia al plasma è accesa tra i due elettrodi. A temperature superiori a 2000 ° C, l’energia della torcia al plasma trasforma la sabbia cristallina di quarzo in quarzo fuso.

A seguito del processo di fusione, i cilindri vengono ricotti per rimuovere lo stress interno. Anche lo strato di sinterizzazione esterno viene rimosso e una macinazione finale permette di raggiungere precisi requisiti dimensionali.

I cilindri vuoti sono il materiale base ideale per la produzione di precisi prodotti circolari simmetrici, quali anelli e flange. Il processo di fusione offre un’elevata flessibilità in entrambe le geometrie e le proprietà del materiale.

Produzioni di tubi

Tecnologia a fase singola:

Come si lavora il quarzo con tecnologia a fase singola? La sabbia di quarzo di alta purezza viene inserita continuamente in un crogiolo di fusione. A temperature superiori a 2000 ° C, il materiale altamente viscoso viene estruso attraverso un ugello e un mandrino in tubi e aste.

Con la tecnologia a fase singola è possibile realizzare tubazioni con combinazioni di diametro/parete su misura e tolleranze dimensionali strette. Il basso contenuto di OH e i costi relativamente contenuti rendono il materiale una scelta perfetta per varie applicazioni.
Tecnologia a fase doppia:

Come si lavora il quarzo con tecnologia a fase doppia? I tubi possono anche essere fabbricati in base a un processo a fase doppia: i cilindri a parete pesanti del processo di fusione al plasma vengono disegnati in tubi da una torre di disegno verticale. I cilindri vengono riscaldati a 2000 ° C con il quarzo fuso altamente viscoso che scorre nell’unità di disegno, la quale tira il materiale verso il basso per creare il tubo. Questo processo senza utensili offre un’ottima qualità di superficie e riduce la contaminazione al minimo. Questa tecnologia fornisce anche un elevato grado di flessibilità.

Come si lavora il quarzo: Fabbricazione

I materiali di quarzo fuso vengono fabbricati utilizzando tecnologie manuali e macchine automatizzate di vetro.

Tubi di largo diametro:
I tubi di largo diametro (LD) in quarzo fuso vengono ridimensionati utilizzando un tornio di vetro. I tubi LD sono su misura e disponibili in una gamma completa di diametri fino a 1000 mm.

Tubi stabilizzati:
I tubi LD possono essere drogati sulla superficie esterna con uno strato sottile di Al2O3. Questo strato consente la crescita di uno strato di cristobalite quando il tubo è esposto ad una temperatura superiore ai 1150 ° C, garantendo una migliore stabilità (diminuzione della caduta) e una durata di vita più lunga del tubo di processo a temperature elevate. La stabilizzazione viene raggiunta con un livello di cristobalite di circa 20 mm sulla superficie esterna durante la prima esposizione a 1150 ° C. Ciò consente l’utilizzo del tubo a temperature maggiori di 1300 ° C.

Processo di rifasamento termico

Utilizzando il processo di rifasamento termico, si è in grado di produrre lingotti solidi rotondi o quadrati sia in quarzo fuso chiaro e opaco.

Tecnologia Sol-Gel

La tecnologia Sol-Gel consente la produzione di vetro di quarzo senza processo di fusione. Questo metodo di produzione unico funziona sul principio dello stampaggio e della gelificazione di un liquido a temperatura ambiente. Un processo di sinterizzazione finale densifica il corpo del gel alla sua forma finale. Questa tecnologia unica consente la realizzazione di strutture di prodotto molto complesse in vetro quarzo chiaro e opaco. Anche le strutture molto piccole e le superfici microstrutturate possono essere prodotte semplicemente, pur ottenendo un’elevata riproducibilità geometrica.

Le proprietà del vetro di silice Sol-Gel risultante sono uguali a quelle di vetro di quarzo fabbricate con metodi classici.

Punti di forza di questa tecnologia:

Prodotti realizzati in quarzo fuso sintetico ad elevata purezza
Fabbricazione near-net shape tridimensionale
Prodotti che soddisfano elevati requisiti di tolleranza
Impressione di superfici microstrutturate

Come si lavora il quarzo tramite Sol-Gel. Fasi del processo:

Materia prima: Il processo comincia mescolando un liquido a base di silicio chiamato “sol”. Sol contiene tutti i componenti per la reazione chimica che avviene dopo il processo di fusione.
Gelificazione: L’elaborazione del sol-gel provoca la gelazione del liquido e dei componenti di vetro di quarzo in esso. A questo stadio, il gel prende la forma del pezzo di vetro finito.
Estrazione: In questa condizione di gel solidificato, le parti sagomate vengono accuratamente rimosse dallo stampo e trasferite alla fase successiva.
Asciugatura e sinterizzazione: La restituzione avviene in un successivo processo di essiccazione a più fasi dove vengono estratti tutti i componenti liquidi. In questo stadio viene creato lo xerogel, che è uno scheletro di silice a pori aperti. Nella fase finale di sinterizzazione, la parte viene termicamente compattata in un vetro di quarzo amorfo solido, rimasto al di sotto della temperatura di fusione. La forma originale del pezzo fuso viene quindi ridotta fino al 50% in lunghezza del bordo con un’elevata precisione dimensionale.