فیوزینگ در بسیاری از موارد مستلزم فرآیندهای دیگر مانند سگینگ، اسلامپینگ، خم کردن و قالبگیری است. این اصطلاحات شیبه یکدیگرند و در بسیاری از موارد آنها را به جای یکدیگر به کار میبرند. این امر منجر به سردرگمی میشود. از آنجایی که کلمات ابزار ارتباط هستند، بیان دقیق این مفاهیم ضروری است.
سگینگ
سگینگ خم شدن شیشه به سمت پایین در اثر وزن در هنگام حرارت دادن است. این خمیدگی همراه با تغییر قابل توجه در ضخامت شیشه است.
اسلامپینگ
اسلامپینگ تقریبا با سگینگ هممعنا است، لیکن معمولا به معنی خم شدن شیشه بدون تغییر محسوس در ضخامت آن است. با حرارت دادن شیشه در نزدیکی دمای نرم شوندگی الیاف، از کشیده شدن قابل توجه پرهیز میشود.
خم شدن
خم شدن اصطلاح آشنایی است که در هنگام سگینگ و اسلامپینگ رخ میدهد. خم شدن نتیجه فیزیکی این دو پدیده است. خمیدگی در صنعت به معنی اسلامپینگ در اثر وزن خارجی است. در مقایسه با اسلامپینگ، خم شدن در دمایی بسیار نزدیکتر به دمای نرم شوندگی الیاف انجام میشود. شیشه اتومبیل و شیشه خم معماری با این روش تهیه میشوند تا از علامتهای سطحی با تغییر ضخامت سطح مقطع شیشه جلوگیری شود.
قالب
قالب جسمی است با الگو یا فرورفتگیها و برآمدگیهای ثابت که قطعه مورد نظر در اطراف یا داخل آن شکل میگیرد. باید در نظر داشت که در روش سگینگ با اسلامپینگ، قالب در تمام مراحل پخت نمونه را همراهی میکند، لذا باید از مادهای ساخته شود که بتواند دمای مورد نظر را تحمل کند.
قالب باید با دوام باشد. کیفیت سطح قالب و توانایی آن برای حفظ جزئیات تعیین کننده کیفیت سطح محصول ساخته شده است. البته باید در نظر داشت که نحوه استفاده از قالب مهمتر از ساخت آن است.
قالبهای رسی
رس ماده مناسبی برای ساخت قالب است. انواع مختلف رس را میتوان برای ساخت قالب استفاده کرد، لیکن برخی از رسها نتایج بهتری ارائه میدهند. رسهای استونور به رسهای دما پایین ترجیح داده میشوند، رس استونور یک رس دیرگداز است که در حدود ۲۲۰۰ پخته میشود و دارای رنگهای سفید، کرمی و قرمز است، اما رنگ آن تأثیری در کاربرد ندارد. پخت قالبهای ساخته شده از رس استونور باید در دمای ۱۸۰۰-۱۶۰۰ انجام شود.
یکی از معایب قالبهای رسی تغییر حجمی آنها در حین گرمایش و سرمایش در دمای حدود ۱۰۵۰ است. این تغییر حجمی ناشی از تبدیل فازی معروف کوارتز است. برای جلوگیری از شکست قالب، سرعت گرمایش یا سرمایش در نزدیکی این دما باید آهسته باشد.
رس را میتوان بر روی یا درون جسم (مدل) شکل داد. به راحتی میتوان آن را حک کرد یا مدل را در رس پلاستیک فرو برد. رس را میتوان ریختهگری دوغابی کرد، آن را با وردنه به شکل ورقه نازک در آورد و با چرخ کوزهگری یا فقط با دست شکل داد.
اگر از یک رس متخلخل استفاده شود، قالبهای رسی سریعتر ساخته میشوند. مخلوط ۲ قسمت (حجمی) رس و ۱ قسمت الیاف بریده شده برای این کار مناسب است، افزودن الیاف به رس انقباض حجمی را نیز کاهش میدهد و بدین وسیله در هنگام خشک کردن قالب در آفتاب یا حین خشکایش در دمای ۲۰۰ قطعه تاب بر نمیدارد.
قالبهای ساخته شده از الیاف
در اوایل دهه ۱۹۷۰، محصولات ساخته شده از الیاف آلومینایی توسط تولید کنندگانی مانند Carborundum Johns – Manville و Combustion Engineering به بازار عرضه شدند. معمولا از این الیاف برای عایقبندی کورهها استفاده میشود. ساخت قالب از پتوی الیاف پس از افزودن چسب و سخت کننده به الیاف انجام میشود. الیاف قالب هواگیر تحت نامهایی مانند Moist Pack، Wet Felt، Moldable Fiber و غیره در بازار عرضه میشود.
از سیلیس کلوئیدی و سیلیکات سدیم برای تلقیح الیاف استفاده میشود. الیاف آلومینا در سیلیس کلوئیدی غوطهور شده و سپس فشرده میشود تا مایع اضافی خارج شود. آنگاه الیاف برای شکل دادن آماده است. پس از شکل دادن، الیاف مرطوب در هوا خشک میشود و شکل مدل را به خود میگیرد. با این روش ضخامت پتوی آلومینایی به نصف ضخامت اولیه کاهش مییابد.
الیاف مرطوب از پیش شکل داده شده نیز توسط شرکتهای اشاره شده در بالا عرضه میشوند. آنها را باید در بستههای پلاستیکی نگهداری کرد تا با رطوبت تماس نداشته باشند.
قالبهای الیافی دارای مزایای زیادی از جمله انقباض کم، سهولت ساخت قطعات بزرگ با آنها و دوام بالا هستند. الیاف مرطوب را میتوان به سهولت با تیغ یا قیچی برید. قالبهای الیافی در حین فرآیند اولیه خشک شدن انقباضی کمتر از ۲٪ دارند. قالبهای الیافی متخلخل هستند و در حفرات عمیق خود نیاز به سوراخهای تهویه دارند. پس از سخت شدن قالبها میتوان سوراخها را با دریل ایجاد کرد. شکل قالبها را میتوان با حکاکی یا با افزودن نمد مرطوب و تکرار مراحل اولیه به سهولت تغییر داد. قالبهای الیافی با دوام هستند و میتوان آنها را به دفعات مورد استفاده قرار داد.
الیاف مرطوب به سرعت خشک نمیشوند، لذا بر خلاف گچ در این مورد زمان عامل مهمی در شکل دادن نیست. الیاف را میتوان قبل از شکل دادن یا پس از خشک و سخت شدن برید. از آنجا که الیاف مرطوب به بیشتر سطوح میچسبند، باید از یک عامل جدا کننده استفاده کرد. برای این امر میتوان محلول ۵۰٪ صابون مایع و ۵۰٪ آب را با یک قلممو بر روی سطوح غیرمتخلخل اعمال کرد. بر روی سطح سرامیک بیسکویت (سرامیک پخته شده) با مواد متخلخل دیگر میتوان از محلولی با غلظت بیشتر استفاده کرد. از سلفون نیز میتوان به جای آب صابون استفاده کرد. فویل آلومینیمی نیز برای مواد بسیار متخلخل مانند چوب مناسب است. در صورت استفاده از فویل آلومینیمی قبل از اعمال الیاف باید آب صابون یا وازلین بر روی آلومینیم اعمال کرد. پس از این اقدامات الیاف مرطوب بر روی سطح قرار داده میشوند و با یک جسم صاف فشرده میشوند. برای این کار میتوان از یک لوح شیشهای سنگین با کاردک پلاستیکی استفاده کرد، حدودا به دو روز نیاز است تا الیاف در هوا خشک شوند. استفاده از دمای ۳۰۰ برای تسریع در خشک شدن مشکلی ایجاد نمیکند. پس از خشک شدن، الیاف را از روی مدل برداشته و در دمای ۱۲۰۰ حرارت میدهند.
پس از اینکه قالب کاملا خشک و سپس پخته شد، میتوان آن را برای اسلامپینگ مورد استفاده قرار داد. معمولا به آستری کفه یا جدا کننده قالب نیاز نیست، اما در این صورت سطح آن صاف نیست برای ایجاد سطحی صاف، باید قالب را با جدا کننده کفه آغشته کرد. سپس جدا کننده، خشک و سندبلاست میشود. آنگاه میتوان خمیر قالب را بر روی آن اعمال کرد تا سطحی بسیار صاف ایجاد شود. خمیر قالب با مخلوط کردن یک قسمت سیلیس کلوئیدی و دو قسمت جدا کننده کفه ساخته میشود. این خمیر غلیظ، حکاکی، سایش با سندبلاست سطح برای رسیدن به یک سطح صاف را میسر میسازد.
قالبهای بزرگ را باید با الیاف مرطوب اضافی تقویت کرد. برای این امر از چسب استفاده میشود. چسب را میتوان با اختلاط ۱ قسمت سیلیکات سدیم، ۱ قسمت سیلیس کلوئیدی و ۲ قسمت جدا کننده کفه تهیه کرد. در صورت لزوم میتوان چسب را با آب رقیق کرد.
قالبهای سیمانی
جرمهای ریختنی نیز برای ساخت قالب مناسبند، لیکن گران هستند. ما خود میتوانیم چنین جرمهایی را بسازیم. برای این امر ۶ قسمت (حجمی) سیمان آلومینات کلسیم (فوندو)، ۳ قسمت شن یا شاموت (مش ۶۰)، ۲ قسمت ورمیکولایت معمولی و ۱ قسمت ورمیکولایت ریز یا رس دیرگداز با هم مخلوط میشوند. استحکام مخلوط به نسبت آب به سیمان بستگی دارد، بنابراین آب فقط به اندازهای اضافه میشود که مخلوطی کارپذیر ایجاد شود. میزان آب هنگامی مناسب است که اگر یک مشت از مخلوط را دوازده مرتبه تا ارتفاع ۱ اینچی پرتاب کنیم یک گلوله محکم ایجاد شود. اگر میزان آب کم باشد مخلوط خرد میشود و اگر زیاد باشد از میان انگشتان خارج میشود.
هنگام ریختن جرم، روزنهها باید مسدود شوند تا در حین گیرش (حدود ۲۴ ساعت) از خارج شدن آب مخلوط جلوگیری شود. در این مدت جرم باید در مکانی مرطوب و خشک نگهداری شود آنگاه جرم باید در دمایی حدود ۱۰۰۰ با سرعت/h ۵۰ یا آهستهتر حرارت داده شود تا مستحکم شود. در حین پخت کوره باید تهویه شود.
قالبهای گچی
قالبهای گچی در فرآیندهای مختلف شکلدهی شیشه مورد استفاده قرار میگیرند. این قالبها یک بار مصرف هستند و جزئیات را به خوبی منعکس میکنند.
گچ پاریس (ژیپس)، Hydroperm و Hydrocal همگی گچهایی هستند که در قالبسازی استفاده میشوند. Hydrocal برای ریختهگری فلزات مورد استفاده قرار میگیرد و چون خواص دما بالای مناسبتری دارد برای فیوزینگ نیز مناسب است. مخلوط گچ یک بار مصرف برای قالبهایی که طرح فرو رفته یا برش زیرین دارند بهتر است. همگی باید به نحوی که ذیلا شرح داده میشوند، ساخته شوند. قالب گچی یک بار مصرف را میتوان با استفاده از آب و قلممو از طرح جدا کرد.
برای ساخت این نوع قالب، ۶ قسمت (حجمی) گچ، ۲ قسمت پودر ریزدانه سیلیس، ۲ قسمت ماسه یا شاموت مش ۸۰ و ۳ قسمت ورمیکولایت یا خاک اره با هم مخلوط میشوند. با استفاده از گچ میتوان قالبهای دائمیتری ساخت، اما پس از دو یا سه مرتبه حرارت دادن باید از آنها مراقبت زیادی انجام گیرد. قطعات قالبهای شکسته را میتوان با سیم به هم چسباند.
برای ساخت مخلوط گچ با دوام، ۶ قسمت (حجمی) Hydrocal، ۲ قسمت پودر ریزدانه سیلیس (مش ۲۰۰)، ۱ قسمت شاموت (مش ۸۰) و ۱ قسمت ورمیکولایت (ریز) مخلوط میشوند. این مخلوط چگالتر است و زمان بیشتری برای خشک شدن نیاز دارد. قالبهای شکسته را میتوان خرد کرد و به جای شاموت و ورمیکولایت در ساخت قالبهای جدید استفاده کرد.
برای ساخت قالبهای یک تکه روباز (موسوم به قالب ۵۰/۵۰)، ۱ بخش گچ را با ۱ بخش پودر سیلیس ترکیب میکنند. قبل از اختلاط با آب، پودرها باید کاملا مخلوط شوند و سپس ۵۰ قسمت از این ترکیب درون ۵۰ قسمت آب الک میشود. این قالب دارای دانههای ریز است و قبل از گیرش میتوان آن را تراش داد و جزئیات ظریفی در آن ایجاد کرد. برای افزایش استحکام قالبهای بزرگ، یک فنجان الیاف بریده شده به ۵ پوند آب اضافه میشود.
برای ساخت قالب دیاتوم ۵۰/۵۰، از ۱ قسمت گچ، ۱ قسمت خاک دیاتومه و ۵٪ جدا کننده کفه استفاده میشود. ۱۰۰ قسمت از این مخلوط به ۶۰ قسمت آب اضافه میشود. این مخلوط به خوبی کنده کاری میشود و شیشههای سربی به سهولت از آن جدا میشوند. از این قالبها میتوان تا دمای ۱۵۵۰ استفاده کرد.
قالبهای آماده
اجسامی مانند بشقابهای سرامیکی، اجسام فلزی و غیره را میتوان به عنوان قالب مورد استفاده قرار داد. هر جسم پلاستیکی و چوبی را نیز میتوان به عنوان مدل مورد استفاده قرار داد. در صورت استفاده از اجسام سرامیکی لعاب خورده به عنوان قالب باید قبل از اعمال جدا کننده، آن را با استفاده از کاغذ سنباده خش داد و یا با سندبلاست آن را از بین برد. این امر باعث میشود که جدا کننده به خوبی بچسبد و سریعا خشک شود.
قالبهای فلزی
قالبهای فلزی برای سگینگ و اسلامپینگ ایدهآل هستند، زیرا سطحی بسیار صاف دارند و در اثر شوک حرارتی دچار ترک خوردگی نمیشوند. اگر چه ساخت قالبهای فلزی هزینه بر است، اما سطح آنها را میتوان برای ایجاد طرحهای ظریف ماشین کاری کرد. اگر قالب از آهن یا فولاد ساخته شود ممکن است در اثر حرارت اکسید و پوسته شود. از این جهت فولاد ضد زنگ مناسبتر است.
قالبهای فلزی را باید با جدا کننده پوشش داد. بهتر است برای این امر از محلولهای غلیظتر استفاده شود یا قبل از اعمال پوشش، فلز را تا ۲۰۰ حرارت داد.
در پایان لازم است تا به چند نکته کلی در مورد قالبها اشاره کرد:
۱. همواره باید از آستری کفه برای پوشاندن سطوحی از قالب که در تماس با شیشه هستند
استفاده کرد.
۲. باید به آستری اجازه داد تا خشک شود.
۳. باید در هنگام ساخت قالب از ایجاد سطوح شیبدار یا عمودی خودداری کرد.
۴. سوراخهای تهویه باید در پایینترین نقاط تعبیه شوند. قالبهای بسیار متخلخل نیازی به سوراخ تهویه ندارند.
۵. اسلامپینگ و سگینگ باید به آرامی صورت گیرد تا شیشه به خوبی بر روی قالب بنشیند.
۶. قبل از پخت باید قالب را تراز کرد.
۷. قالب صلب کمتر از شیشه منقبض میشود. این امر میتواند در هنگام سگینگ ایجاد مشکل کند.
۸. قالب باید کمی بالاتر از کف کوره قرار گیرد.
۹. در صورت امکان ضخامت قالب باید یکنواخت باشد.
