كوب دافئ
الزجاج الدافئ أو الزجاج المُشكّل في الفرن هو عملية تشكيل الزجاج ، عادةً لأغراض فنية ، عن طريق تسخينه في فرن . وتعتمد العمليات المستخدمة على درجة الحرارة التي يتم الوصول إليها، وتتراوح من الصهر والتشكيل إلى الصب .
يُشير مصطلح "الزجاج الدافئ" إلى النقيض من العديد من عمليات تشكيل الزجاج الباردة، مثل الزجاج المُرصّع بالرصاص . أما "الزجاج الساخن"، أو نفخ الزجاج ، أو تشكيل الزجاج باللهب، فهو تشكيل الزجاج باستخدام اللهب المباشر، كما هو الحال في صناعة الأواني الزجاجية المختبرية وصناعة الخرز .
العمليات
تعتمد عملية تشكيل الزجاج الساخن على مجموعة متنوعة من الأساليب، وذلك تبعًا لدرجة حرارة التشكيل والمدة التي يقضيها الزجاج عند هذه الدرجة. يصبح الزجاج أكثر ليونة، وأقل صلابة، وأقل لزوجة تدريجيًا مع ارتفاع درجة الحرارة. أما الزجاج المُشكّل في الأفران (على عكس الزجاج المُشكّل بالنفخ)، فيستجيب ببطء، وبالتالي فإن مدى تأثير ذلك على الزجاج يعتمد على المدة التي يقضيها عند درجة حرارة التشكيل.
توجد ثلاث عمليات رئيسية، ولكل منها اختلافات. تعتمد العملية الرئيسية على درجة الحرارة، بينما تعتمد الاختلافات داخلها على الوقت، وكذلك على التغيرات الطفيفة في درجة الحرارة. وهذه العمليات هي:
- عملية الصهر ، التي يحتفظ فيها الزجاج بشكله، ولكنه يصبح لزجًا وتتحد قطع الزجاج المتجاورة معًا.
- الانهيار ، وهو عملية يتغير فيها شكل الزجاج، فيصبح مرنًا ولكنه لا يزال يحتفظ بشكله الصلب تقريبًا.
- عملية الصب ، التي ينصهر فيها الزجاج ليصبح سائلاً لزجاً يأخذ شكله من القالب الذي يحتويه
من الشائع أن تخضع قطعة واحدة لعدة عمليات من هذا القبيل بالتتابع. على سبيل المثال، يمكن صهر الزجاج الملون لتشكيل صفيحة مركبة متعددة الألوان. ثم تُقطع هذه الصفيحة وهي باردة، ويُعاد تجميعها في ترتيبات جديدة، وتُصهر مرة أخرى. وأخيرًا، تُصب القطعة النهائية في قالب للحصول على شكلها النهائي.
عادةً، يُعالج الزجاج بعملية واحدة فقط خلال دورة تسخين واحدة. إذا تطلب الأمر دورات متعددة، يتم تبريد القطعة إلى درجة حرارة منخفضة ومضبوطة بين كل مرحلة تسخين لمنع الصدمة الحرارية .
الاندماج
الصهر هو استخدام الحرارة لربط الزجاج عن طريق اللحام الانصهاري ، سواء مع حدوث تغيير في الشكل أو بدونه، وذلك حسب درجة الحرارة. [ 1 ]
لصق المسامير
اللحام الموضعي هو عملية ربط قطع الزجاج معًا، مع الحفاظ على شكلها بأقل قدر ممكن. [ 2 ] يمكن استخدام اللحام الموضعي إما لأغراض الزينة، أو لتجميع قطعة زجاجية كبيرة من طبقات متعددة .
عند استخدام تقنية الصهر الموضعي لإضافة تفاصيل زخرفية صغيرة إلى قطعة أكبر، يُفضّل غالبًا صهر القطع الصغيرة جزئيًا لتغيير شكلها (عادةً ما تصبح أكثر كروية بفعل التوتر السطحي )، دون تغيير شكل القطعة الحاملة. يمكن تحقيق ذلك برفع درجة الحرارة لفترة وجيزة فقط. فالقطعة الكبيرة، ذات الكتلة الحرارية العالية، تسخن ببطء أكبر من الزخارف الصغيرة. بالنسبة للزجاج ذي معامل التمدد الحراري 90 و96، يحدث الصهر الموضعي عند درجة حرارة تتراوح بين 732 و746 درجة مئوية (1350-1375 درجة فهرنهايت).
اندماج كامل
الصهر الكامل يشبه الصهر المبدئي، لكن درجة الحرارة تكون أعلى بحيث تبدأ القطع المنصهرة بالاندماج. [ 3 ] في حالة الصهر الكامل، تُمتص الإضافات الزخرفية على السطح بالكامل فيه، ويعود السطح مستويًا مرة أخرى. يُجرى هذا عادةً لأغراض تزيينية. بالنسبة للزجاج ذي معامل التمدد الحراري 90 و96، يحدث الصهر عند درجة حرارة تتراوح بين 760 و787 درجة مئوية (1450-1490 درجة فهرنهايت).
تراجع
يُسخّن الزجاج المُشكّل بالتشكيل الحراري إلى درجة حرارة يبدأ عندها بالتليّن والتشوّه. وقد ينحني على طول انحناء واحد، أو إذا سُخّن بدرجة كافية، فقد يصبح مرنًا بما يكفي للتمدد والانحناء ليتبع انحناءً مُركّبًا، مثل شكل الوعاء. بالنسبة للزجاج ذي معامل التمدد الحراري 90 و96، يحدث التشكيل بالتشكيل الحراري عند درجة حرارة تتراوح بين 621 و676 درجة مئوية (1150-1250 درجة فهرنهايت).
انزلاق العفن
تبدأ عملية تشكيل القوالب بوضع لوح زجاجي مسطح فوق قالب خزفي. وعند تسخينه، ينهار الزجاج داخل القالب تحت تأثير وزنه.
عادة ما يتم تصنيع هذه القوالب تجاريًا وتُقدم في مجموعة من الأشكال والأحجام القياسية: الأوعية والصواني وما إلى ذلك. بالنسبة للقطع المصممة حسب الطلب، قد يقوم صانع الزجاج أيضًا بصنع قالب متخصص أو مؤقت لمرة واحدة.
لتجنب انحباس الهواء، يُثقب القالب بفتحة تهوية صغيرة. وإلا، فإن الزجاج الساخن يُحكم إغلاقه مع حافة القالب، مما يؤدي إلى انحباس فقاعة هواء. غالبًا ما تُسبب هذه الفقاعة مشاكل، فعند التبريد، قد ينكمش هذا الهواء مُشكلاً فراغًا جزئيًا كافيًا لكسر الزجاج. ولأن الزجاج لا يُسخن بدرجة كافية ليصبح سائلاً، لا يستطيع هذا الهواء الخروج على شكل فقاعات، لذا يلزم وجود فتحة تهوية.
يُستخدم غسول الفرن أو طلاء التشحيم بالبورون نتريد من شركة ZYP Coatings مسبقًا لمنع التصاق الزجاج بالقالب. [ 4 ] [ 5 ]
السقوط الحر والانهيار
قالب التشكيل بالسقوط الحر يكون على شكل حلقة ذات فتحة مركزية. عند تسخينه، يسقط الزجاج عبر هذه الفتحة مكونًا وعاءً. وبحسب درجة الحرارة والمدة، قد يكون هذا الوعاء ضحلًا أو عميقًا. إذا وُضع رف فرن أسفل قالب الحلقة، فإنه يلتقط الزجاج المتساقط ويعطي وعاءً بقاعدة مسطحة.
تُستخدم تقنية الانهيار الحر لصنع أوانٍ أطول ذات جوانب أكثر انحدارًا، مثل المزهريات.
الثنيات
التشكيل بالثني هو نوع من أنواع التشكيل الحر، حيث يُوضع قالب التشكيل في مركز القطعة، ثم تسقط الحافة الخارجية بفعل الحرارة. ولأن هذه الحافة الخارجية غير مقيدة، فإنها تميل إلى الانحناء بشكل كبير. وبالتالي، تكون الحافة غير متساوية إلى حد كبير، على الرغم من أن القطعة المشكلة بالثني بعناية قد تحتفظ بتناسق مثالي. لهذا السبب، تُستخدم القطع المشكلة بالثني غالبًا كأواني للزهريات أو أوعية ذات حواف متموجة، ولكن يصعب استخدامها كأوانٍ عملية.
يتم أحيانًا نشر القطع المغلفة وتنعيمها عندما تبرد، وذلك لتقليل عدم انتظام حوافها.
صب
الصب هو عملية يبدأ فيها الزجاج بالذوبان ويتصرف كسائل. يصبح شكله الآن محصورًا تمامًا بالقالب، ويفقد شكله السابق. مع ذلك، يتميز الزجاج بلزوجته، وعلى عكس صب المعادن ، لا ينساب الزجاج اللين عبر القالب. وبالتالي، تُحفظ الاختلافات في الزجاج في القطعة النهائية، لذا قد تبقى الألوان والشوائب الموجودة مسبقًا في القطعة المصبوبة.
يمكن صب الزجاج إما من سبائك صلبة ( قوالب صلبة )، أو صفائح، أو قطع زجاجية مكدسة بشكل فضفاض (عادة ما تستخدم هذه مع الصب بدرجة حرارة منخفضة، بحيث تظل حدودها مرئية عمدًا بعد ذلك) أو من الزجاج المطحون أو المسحوق.
قد تكون قوالب الصب إما قوالب خزفية قابلة لإعادة الاستخدام، أو قالباً استثمارياً من الجبس يُستخدم لمرة واحدة. وقد يكون هذا القالب قد تم تشكيله بدوره باستخدام عملية الشمع المفقود .
بات دو فير
تُصنع عجينة الزجاج (Pâte de verre ) من مسحوق الفريت الممزوج بمادة لاصقة. يسمح هذا بوضع العجينة على جوانب قالب كبير بطبقة رقيقة. عند حرقها، تتشكل أوعية رقيقة الجدران. تعتمد شفافية القطعة المصبوبة النهائية على حجم الفريت المستخدم: ينتج عن المسحوق الناعم قطعة معتمة، بينما يمكن استخدام الفريت المتوسط أو الخشن لصب قطعة شفافة.
عمليات أخرى
تلميع بالنار
في عملية التلميع بالنار ، يتم تسخين الحواف لفترة وجيزة في اللهب لتنعيمها وتقريبها. [ 1 ]
التمشيط
هذه إحدى العمليات القليلة التي تتضمن العمل اليدوي على الزجاج الساخن وهو لا يزال داخل الفرن. وبطريقة مشابهة لتقنية تشكيل الطلاء في صناعة الخزف، يتم تشكيل نمط على السطح، ثم يُرسم على شكل ريش باستخدام مشط معدني مدبب. [ 1 ]
إطلاق النار
تتشابه عملية تشكيل الزجاج الدافئ مع عملية تشكيل السيراميك، حيث يتم تجميع القطعة ووضعها في فرن بارد ثم تسخينها وفق دورة محددة مسبقًا، تتضمن مرحلة تبريد بطيئة بعد ذلك. وعلى عكس الزجاج الساخن، نادرًا ما يتم تشكيل الزجاج الدافئ يدويًا وهو ساخن.
الأفران
تُصنع أعمال الزجاج الدافئ المعاصرة بشكل شبه كامل في أفران تعمل بالكهرباء ، على الرغم من استمرار استخدام بعض الأفران التي تعمل بالغاز أو الزيت. ويعود السبب في ذلك إلى دقة التحكم العالية وإمكانية البرمجة التي يوفرها التسخين الكهربائي، [ 6 ] بالإضافة إلى انخفاض تكلفته الرأسمالية وسهولة تركيبه.
تتطلب جميع أفران صناعة الزجاج مقياس حرارة ، يعتمد عادةً على المزدوجة الحرارية ، حيث أن معرفة درجة حرارة الفرن أمر ضروري للتحكم في العملية.
تتفاوت أنظمة التحكم في الأفران الكهربائية في درجة تعقيدها، وأبسطها نظام "التحكم اللانهائي" [ 7 ] ، وهو منظم طاقة بسيط ذو حلقة مفتوحة . ولأن هذا النظام يتحكم في الطاقة فقط، وليس في درجة الحرارة، يجب التحكم في هذا النوع من الأفران يدويًا طوال دورة التشغيل. ونظرًا لأن دورات التسخين تمتد لعدة ساعات، وربما أيامًا للقطع المعمارية الكبيرة، فإن التحكم التلقائي دون مراقبة يُعدّ أمرًا بالغ الأهمية. يستخدم التحكم التلقائي في درجة الحرارة وحدة تحكم PID للحفاظ على درجة حرارة ثابتة. كما تتيح أنظمة التحكم الأكثر تطورًا التحكم في معدلات التسخين والتبريد التدريجي، وهو عامل مهم في تسخين الزجاج. [ 6 ] أما أنظمة التحكم المخصصة لأفران الزجاج، فتُحدد دورات التسخين بالكامل مسبقًا، مع تحديد درجات حرارة متعددة، وفترات تثبيت، ومعدلات تسخين وتبريد بينها. وتُعدّ أنظمة التحكم الأكثر تطورًا مخصصة للاستخدام مع الزجاج، وتتيح اختيار دورات محددة مسبقًا، مثل "الصهر" أو "التشكيل"، من قائمة بسيطة، دون الحاجة إلى معرفة المشغل بدرجات الحرارة المطلوبة بدقة.
دورات إطلاق النار
إن سلوك الزجاج عند تسخينه معقد للغاية. [ 8 ]
مراجع
- 1 2 3 ووكر، براد. زجاج دافئ معاصر .
- ↑ بيفيريدج والزجاج الدافئ ، الصفحات 80-81
- ↑ بيفيريدج والزجاج الدافئ ، الصفحات 84-85
- ↑ "Bullseye Glass - ZYP Tips for Ceramic Molds" (PDF) .
- ↑ "تجهيز قوالب Colour de Verre باستخدام بخاخ ZYP" (ملف PDF) . Colour de Verre .
- 1 2 بيفريدج والزجاج الدافئ ، الصفحات 49-50
- ↑ "فرن سكوت فايربوكس 8" . سكوت. مؤرشف من الأصل بتاريخ 10-12-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 06-12-2010 .
- ↑ بيفريدج والكأس الدافئ ، الصفحات 62-65
فهرس
- كامينغز، كيث (2002). تقنيات تشكيل الزجاج في الأفران . دار نشر إيه آند سي بلاك. رقم ISBN 0-7136-6120-8.
- بيفريدج، فيليبا؛ دومينيك، إجناسي؛ باسكوال، إيفا (2005). الزجاج الدافئ . كتب لارك. رقم ISBN 978-1-57990-655-9.
- كامينغز، كيث (2009). الزجاج المعاصر المُشكّل بالفرن . دار نشر إيه آند سي بلاك. رقم ISBN 978-1-4081-0075-2.
- ووكر، براد (2010). الزجاج المدمج المعاصر . ISBN 978-0-9700933-1-8.
- كوب دافئ
- فن الزجاج
- إنتاج الزجاج