صهر الزجاج

صهر الزجاج هو عملية ربط قطع الزجاج معًا عند درجة حرارة عالية ، عادةً في فرن خاص . ^{[ 1 ] [ 2 ]} تتم هذه العملية عادةً بين 700 درجة مئوية (1292 درجة فهرنهايت) و 820 درجة مئوية (1510 درجة فهرنهايت) ، ^{[ 3 ] [ 4 ]} ويمكن أن تتراوح من الصهر المبدئي عند درجات حرارة منخفضة، حيث تلتصق قطع الزجاج المنفصلة ببعضها البعض ولكنها تحتفظ بأشكالها الفردية، ^{[ 5 ]} إلى الصهر الكامل عند درجات حرارة أعلى، حيث تندمج القطع المنفصلة بسلاسة مع بعضها البعض. ^{[ 6 ]}    

على الرغم من أن الأصول الدقيقة لتقنيات صهر الزجاج غير معروفة على وجه اليقين، إلا أن هناك أدلة أثرية تشير إلى أن المصريين كانوا على دراية بهذه التقنيات حوالي عام 2000 قبل الميلاد. ^{[ 7 ]} ورغم أن هذا التاريخ مقبول عمومًا لدى الباحثين، إلا أن بعض المؤرخين يجادلون بأن الرومان هم من طوروا أقدم تقنيات الصهر، نظرًا لكونهم أكثر براعة في صناعة الزجاج. ^{[ 8 ]} كان الصهر هو الطريقة الأساسية لصنع القطع الزجاجية الصغيرة لما يقرب من 2000 عام، حتى تم تطوير أنبوب نفخ الزجاج . وقد حل نفخ الزجاج محل الصهر إلى حد كبير نظرًا لكفاءته العالية وفوائده المتعددة. ^{[ 9 ]}

بينما شهدت صناعة الزجاج عموماً انتعاشاً خلال عصر النهضة، فقد تم تجاهل تقنية دمج الزجاج إلى حد كبير خلال هذه الفترة. بدأت هذه التقنية تستعيد شعبيتها في أوائل القرن العشرين، وخاصة في الولايات المتحدة خلال ستينيات القرن الماضي. يُعد دمج الزجاج الحديث هواية واسعة الانتشار، كما أن هذه التقنية تكتسب شعبية في عالم الفنون الجميلة. ^{[ 9 ]}

يجب أن تكون قطع الزجاج المختلفة متوافقة لضمان إمكانية دمجها بشكل صحيح. من المفاهيم الخاطئة الشائعة أن الزجاج الذي له نفس معامل التمدد الحراري يكون متوافقًا. يُعد معامل التمدد الحراري أحد مؤشرات التوافق، ولكن هناك العديد من العوامل الأخرى التي تحدد ذلك. إذا تم دمج زجاج غير متوافق، فمن غير المرجح أن تحافظ القطعة المدمجة على سلامتها الهيكلية. قد تتحطم القطعة أثناء عملية التبريد، أو قد ينشأ عنها إجهاد من نقطة التلامس بين قطعتي الزجاج غير المتوافقتين بمرور الوقت، مما يؤدي إلى تشققات داخل الزجاج، وفي النهاية إلى انكساره.

عادةً ما يقوم مصنّعو زجاج الأفران بتقييم أنواع الزجاج المستخدمة لديهم من حيث التوافق مع أنواع الزجاج الأخرى التي ينتجونها. ولضمان التوافق، يعتمد العديد من مصنّعي الزجاج على أنواع زجاج من مصنّع واحد فقط. ^{[ 10 ]}

يمكن ملاحظة الإجهاد في قطعتين من الزجاج غير المتوافقتين اللتين تم دمجهما عن طريق وضع القطعة بين مرشحين استقطابيين. سيُظهر هذا مناطق التوتر التي ستتطور إلى إجهاد وتكسر بمرور الوقت. ^{[ 11 ]}

تعتمد معظم طرق الصهر الحديثة على تكديس طبقات رقيقة من الزجاج، وغالبًا ما تُستخدم ألوان مختلفة لإنشاء أنماط أو صور بسيطة. تُوضع الطبقات داخل الفرن (الذي يكون كهربائيًا في الغالب، ولكن يمكن تسخينه بالغاز أو الخشب) ثم تُسخّن تدريجيًا عبر سلسلة من التسخين السريع والتثبيت الحراري (الحفاظ على درجة الحرارة عند مستوى محدد) حتى تبدأ القطع المنفصلة بالالتصاق ببعضها. كلما طالت مدة بقاء الفرن عند درجة الحرارة القصوى، كلما ازداد اندماج الطبقات، مما يؤدي في النهاية إلى تليين حواف الشكل الأصلي وتدويرها. بمجرد الوصول إلى التأثير المطلوب عند درجة الحرارة القصوى، تُخفّض درجة حرارة الفرن بسرعة ضمن نطاق 815 درجة مئوية (1499 درجة فهرنهايت) إلى 573 درجة مئوية (1063 درجة فهرنهايت) لتجنب التبلور . بعد ذلك، يُترك الزجاج ليبرد ببطء على مدى فترة زمنية محددة، مع تثبيته حراريًا ضمن نطاقات درجات حرارة محددة ضرورية لعملية التلدين . هذا يمنع التبريد غير المتساوي والكسر، وينتج عنه منتج نهائي قوي. ^{[ 12 ]}    

يحدث هذا التبريد عادةً لمدة تتراوح بين 10 و 12 ساعة على 3 مراحل.

تهدف المرحلة الأولى، وهي فترة التبريد السريع، إلى وضع الزجاج في الحد الأعلى لنطاق التلدين عند 516 درجة مئوية (961 درجة فهرنهايت) . أما المرحلة الثانية، وهي مرحلة التلدين عند 516 درجة مئوية (961 درجة فهرنهايت )، فتهدف إلى توحيد درجة الحرارة بين لب الزجاج وسطحه، مما يخفف الضغط بين هاتين المنطقتين. وفي المرحلة الأخيرة، وبعد أن تصل جميع المناطق إلى درجة حرارة ثابتة، يتم تبريد الزجاج تدريجيًا إلى درجة حرارة الغرفة. تُخفض درجة حرارة الفرن ببطء على مدار ساعتين إلى 371 درجة مئوية (700 درجة فهرنهايت ) ، ثم تُترك لمدة ساعتين عند هذه الدرجة ، ثم تُخفض مرة أخرى إلى 260 درجة مئوية (500 درجة فهرنهايت)، وبذلك تنتهي عملية التسخين. يبقى الزجاج داخل الفرن المغلق حتى يُشير مقياس الحرارة إلى درجة حرارة الغرفة. ^{[ 12 ]}            

لاحظ أن هذه الدرجات الحرارية ليست قواعد ثابتة. فبحسب الفرن، وحجم القطعة، وعدد الطبقات، والشكل النهائي المطلوب، وحتى نوع الزجاج، قد تختلف درجات حرارة التسخين والتبريد ومدة كل منهما. يمكن حرق وتبريد المعلقات الصغيرة بسرعة كبيرة. على سبيل المثال، يمكن حرق قطع الزجاج الصغيرة في غضون ساعة واحدة فقط. ^{[ 12 ]}

تُستخدم تقنيات الزجاج المدمج عمومًا في صناعة الزجاج الفني ، وبلاط الزجاج ، والمجوهرات، ولا سيما الخرز. وتتيح تقنيات التشكيل بالقوالب إنتاج قطع أكبر حجمًا وعملية، مثل الأطباق والأوعية والصحون والمنافض. ويتطلب إنتاج القطع العملية عادةً عمليتي حرق منفصلتين أو أكثر، الأولى لدمج الزجاج والثانية لتشكيله . ^{[ 13 ]}

منذ سبعينيات القرن الماضي، ازداد تركيز الهواة على استخدام الزجاج المدمج في الأفران لصنع الخرز ومكونات المجوهرات . وقد ازداد هذا الأمر شعبيةً بشكل خاص منذ ظهور الزجاج المصنّع خصيصاً لغرض الدمج في الفرن. ^{[ 14 ]}

أتاحت التطورات في تكنولوجيا الأفران ومواد الزجاج المتوافقة استخدامات أوسع نطاقًا في التطبيقات المعمارية للزجاج المُشكّل في الأفران، بما في ذلك الصهر متبوعًا بالتشكيل الحراري (إعادة التسخين والتشكيل فوق قوالب لإنشاء أنسجة أو منحنيات أو نقوش بارزة). ^{[ 12 ]} يمكن تشكيل ألواح الزجاج المصهور السميكة، المكونة من طبقات متعددة، حراريًا لإنتاج ألواح ذات أنسجة مختلفة بأعماق تتراوح من النقوش الضحلة إلى عدة سنتيمترات. تُستخدم هذه الألواح في العناصر الداخلية والمعمارية مثل أسطح الطاولات، وأسطح البارات، وتكسية الجدران، والفواصل، والدرابزينات، ودرجات السلالم، والأرضيات، حيث توفر السماكة المتزايدة قوة هيكلية ومقاومة للصدمات. ^{[ 15 ]}

تستغل مكونات الزجاج المُشكّلة في الأفران خصائص مثل الشفافية، وانتشار الضوء عبر الأسطح، وانعدام المسامية، والمتانة الكيميائية. وفي السياقات المعمارية، استُخدمت قطع كبيرة مصهورة ومُشكّلة حراريًا في تركيبات الواجهات، والشاشات الزخرفية، والعناصر المتجانسة. ^{[ 16 ]}

• الكوارتز المنصهر
• صب الزجاج
• تراجع

• FusedGlass.Org
• FusedGlassBooks.com
• نقابة فنون الزجاج في العاصمة الوطنية
• تسجيلات إطلاق النار من الزجاج الفارغ
• دليل تعليمات وحدة التحكم الرقمية