Formen und Umformen von Quarzglas

Sie können natürliches und synthetisches Quarzglas wie jedes andere Glas verarbeiten. Die Verfahren können allgemein unterteilt werden in:

• Mechanische Bearbeitung
• Warmumformung

Im Folgenden möchten wir Ihnen einige allgemeine Informationen über diese Verfahren und ihren Einfluss auf die Eigenschaften von Quarzglas geben.

Aufgrund seiner Härte erfordert Quarzglas Diamantwerkzeuge zur mechanischen Bearbeitung. Durch seine Zerbrechlichkeit, muss die Kraft, die bei der Bearbeitung einwirkt, begrenzt werden. Aus diesem Grund ist bei der Bearbeitung eine sorgfältige Auswahl der Vorschubgeschwindigkeit erforderlich.

Zu den allgemeinen Verfahren gehören:

• Schneiden:
  Zum Schneiden von Quarzglas werden in der Regel Band- und Seilsägen sowie Kappsägen verwendet. Der Schnittverlust und die Oberflächenqualität hängen von der Maschine und der Vorschubgeschwindigkeit ab.
  Es ist auch möglich, Quarzglas mit CO2-Lasern oder einer Wasserstrahlschneidemaschine zu schneiden. Während ein Laser flammglasierte Oberflächen erzeugt, entsteht beim Wasserstrahlschneiden eine rauere Oberfläche. Wenn die Dicke des Quarzglases für einen einzigen Laserschnitt zu groß ist, können auch mehrere aufeinanderfolgende Schnitte durchgeführt werden. Nach dem Laserschnitt muss das Glasstück getempert werden, um thermisch bedingte Spannungen abzubauen und ein Zerspringen des Werkstücks zu verhindern.
  Sowohl ein Laser als auch ein Wasserstrahl ermöglichen die Herstellung von Quarzglasplatten mit einfachen oder komplexen Konturen.
   
• Bohren:
  Mit Diamantbohrern können Löcher in Quarzglas oder kleine Stäbe aus Quarzglas hergestellt werden. Es ist wichtig, für eine angemessene Kühlung zu sorgen, um einen vorzeitigen Ausfall der Werkzeuge zu verhindern. Für dünne Stücke aus Quarzglas, z.B. in Platten kann es am einfachsten sein, einen Laser zum Bohren von Löchern zu verwenden.
   
• Schleifen
   
• Fräsen

Für die Warmumformung von Quarzglas ist viel Erfahrung erforderlich. Aufgrund des hohen Schmelzpunktes und der hohen Viskosität ist der Temperaturbereich, in dem es verarbeitet werden kann, eher eng. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist Quarzglas fest, wenn sie zu hoch ist, wird es sehr weich, fast flüssig und verdampft zu Rußstaub.

Außerdem erfordert die Warmverarbeitung von Quarzglas einen Glühschritt (oder mehrere Zwischenglühschritte), um die thermischen Spannungen abzubauen. Bei unsachgemäßer Ausführung kann das Glas jederzeit zerbrechen.

• Schweißen:
  Zwei Komponenten aus Quarzglas können durch Schweißen verbunden werden. Es ist wichtig, die beiden Komponenten zu erwärmen und die Temperatur hoch genug zu halten, um ein kritisches Maß an thermischer Belastung zu vermeiden. Ein kleiner Stab aus Quarzglas (ein Schweißdraht) wird lokal geschmolzen, um den Zwischenraum zwischen den beiden Glaskomponenten zu füllen. Nach der Schmelznaht oder bei großen Teilen in mehreren Abschnitten muss das Teil geglüht werden, um thermische Spannungen abzubauen.
   
• Glasblasen
   
• Dehnung/Komprimierung
   
• Kollabieren:
  In der Regel wird ein Rohr lokal auf die Erweichungstemperatur erwärmt und ein Unterdruck auf die Innenseite ausgeübt, wodurch sich der Durchmesser des Rohrs verringert. Das Verfahren wird häufig in der Glasfaserherstellung eingesetzt, um die Ummantelung auf den Kernstab zu kollabieren.
  In seiner extremen Form ist das Verfahren in der Lage, aus einem Rohr Stäbe herzustellen. Dies ist typischerweise der Fall in CVD-Verfahren.

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