Cuarzo fundido: Propiedades del cuarzo fundido

This post is also available in: Holandés Inglés Francés Alemán Italiano Polaco Portugués, Portugal

Propiedades del cuarzo fundido

Propiedades [Inglés, Métrica, Sistema Internacional de Unidades (SI) Valor]
Traza de impurezas
Cálculos de presión
Pautas de uso adecuado de cuarzo fundido

La sílice se encuentra en casi todas partes en la naturaleza, representa casi 1/3 de la masa de la corteza terrestre. La sílice vítrea es el término genérico utilizado para describir todos los tipos de vidrio de sílice, y los fabricantes se refieren al material como cuarzo fundido o sílice fundida.

Fabricado mediante la fusión de sílice cristalina natural, ya sea de arena o cristal de roca, hay disponible una amplia gama de productos que pueden ser opacos, translúcidos o transparentes. Si el dióxido de silicio se deriva sintéticamente, el material producido se llama comúnmente sílice fundida sintética.

La sílice vítrea, en todas sus formas, ofrece una variedad de propiedades tales como:

Permeabilidad
Dureza extrema
Coeficiente de expansión térmica muy bajo
Resistencia a altas temperaturas
Alta pureza química
Alta resistencia a la corrosión
Amplia transmisión óptica de ultravioleta a infrarrojo
Excelentes cualidades de aislamiento eléctrico
Notable estabilidad bajo bombardeo atómico

PROPIEDAD	INGLÉS Y MÉTRICA VALOR DEL SISTEMA	SISTEMA INTERNACIONAL VALOR DE UNIDADES (SI)
Densidad	2,2 gm/cm3	2,2 x 103 kg/m3
Dureza	5.5-6.5 Escala de Mohs 570KHN100
Resistencia a la tracción del diseño	7.000 psi	4,8 x 107 Pa (N/m²)
Resistencia a la compresión del diseño	Más de 160.000 psi	Mayor de 1,1 x 109 Pa
Módulo a granel	5,3 x 106 psi	3,7 x 1010 Pa
Módulo de rigidez	4,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Módulo de Young	10,5 x 106 psi	7,2 x 1010 Pa
Relación de Poisson	.17	.17
Coeficiente de expansión térmica	5,5 x 10-7 cm/cm°C (20°C – 320°C)	5,5 x 10-7 m/m°K (293°K – 593°K)
Conductividad térmica (20°C)	3,3 x 10-3 gm calcm/cm²°C	1,4 W/m°K
Calor específico (20°)	.16gm cal/gm	670 J/kg°K
Punto de ablandamiento	1683°C	1956°
Punto de recocido	1215°C	1488°
Punto de deformación	1120°C	1393°
Resistividad eléctrica	7(107) ohmcm (350°C)	7(107)ohmio-m
Propiedades dieléctricas	(20°C y 1 MHz)	(293°K y 1 MHz)
Constante	3.75	3.75
Fuerza	5 x 107 voltios/mil	5 x 107 V/m
Factor de pérdida	Menos de 4 x 10-4	Menos de 4 x 10-4
Factor de disipación	Menos de 1 x 10-4	Menos de 1 x 10-4
Índice de refracción	1.4585	1.4585
Constrigencia (valor Nu) Cuarzo fundido	67.56	67.56
Velocidad de la onda de corte de sonido	3,75 x 105 cm/seg	3,75 x 103 m/s
Velocidad de la onda de compresión de sonido	5,90 x 105 cm/seg	5,90 x 103 m/s
Atenuación sónica	Menos de 11 db/mMHz	Menos de 11 db/mMHz
Constantes de permeabilidad	(cmmm/cmseccm de Hg – 700°C/973°K)
Helio	210 x 10-10
Hidrógeno	21 x 10-10
Deutrio	17 x 10-10
Neón	905 x 10-10

TRAZA DE IMPUREZAS

TIPO (PPM)

COMO

*OH-

GE 124®

<.002>

<0.2

0.4

<0,01

<0,05

0.2

0.6

0.1

<0,05

0.7

<0.1

<0.2

<0.003

1.1

0.8

GE 214®

<.002>

<0.2

0.4

<0,01

0.05

<0,05

0.2

0.6

0.1

<0,05

0.7

<0.1

<0.2

<0.003

1.1

0.8

NSG OZ®

–

2.5

–

0.5

0.9

1.7

0.06

0.3

0.03

2.5

–

0.8

–

200

TIPO (PPB)

Como

Ser

® de Corning 7980

<150

-40

s.f.

<100

<14

<10

<20

s.f.

<10

<13

<15

s.f.

Sr.

<21

<25

<10

<150

<100

<40

<10

<30

CÁLCULOS DE PRESIÓN

CÁLCULOS DE PRESIÓN INTERNA FÓRMULA DE RUPTURA PARA TUBOS Debido a que el cuarzo fundido se utiliza en aplicaciones que involucran presiones internas, es útil conocer la presión máxima que se puede aplicar a un tubo de cuarzo fundido seleccionado. La fórmula de la derecha puede aproximarse a esta información a temperatura ambiente. S = pr/t Donde:S = Estrés del aro en Pa
p = Presión de trabajo (Pa)
r0 = Radio interior (mm)
t = Espesor de pared (mm)

Esta fórmula no se puede utilizar cuando la presión interna supera los 100 psi.

CÁLCULOS DE PRESIÓN DE RUPTURA PARA DISCOS Y PLACAS
Se requiere determinar el diferencial de presión para muchas aplicaciones de discos, placas y mirillas de cuarzo fundido estresado. Las fórmulas a continuación se pueden utilizar para aplicaciones de temperatura de habitación de piezas que tienen bordes sujetos o sin acotar.

A = Área no admitida en pulgadas cuadradas/pulgadas

T = Espesor (pulgadas)

F = Factor de seguridad (7)

M = Módulo de ruptura (7.000 psi)

P = Presión (psi)

LOS CÁLCULOS DE PRESIÓN ANTERIORES SON SOLO RECOMENDACIONES.
LOS PUNTOS DE PRESIÓN REALES PUEDEN VARIAR SEGÚN LAS APLICACIONES DEL USUARIO

PAUTAS DE USO ADECUADO DEL CUARZO FUNDIDO

LIMPIEZA

La limpieza del cuarzo fundido es fundamental antes de su uso en cualquier aplicación. El cuarzo fundido debe limpiarse colocándolo en una solución máxima al 7% de bifluoruro de amonio durante no más de diez (10) minutos, o una solución máxima de 10% de volumen de ácido hidroplólico durante no más de cinco (5) minutos. Después de la limpieza, utilizando el método anterior, el cuarzo fundido debe enjuagarse en agua desionizada o destilada y luego secarse.

EJECUCIÓN EN PROCEDIMIENTO

Para aumentar la resistencia a la desvitrificación y la caída de su cuarquía, se debe formar una capa uniforme de cristobalita en la superficie exterior de los tubos de cuarzo. Exponga un tubo nuevo a una temperatura de hasta 1200 ° C y gírelo 90 ° cada dos (2) horas durante las primeras 12 a 24 horas.

ALMACENAMIENTO

Si el espacio lo permite, el cuarzo fundido debe almacenarse en su contenedor de envío original. Si eso no es práctico, al menos se debe conservar el envoltorio. En el caso de los tubos, los revestimientos finales deben mantenerse en su lugar hasta que se utilice el producto. Esto protege los extremos del astillado y evita la suciedad y la humedad que podrían comprometer la pureza y el rendimiento del tubo.

ESTOS PRODUCTOS SON RECOCIDOS

Tanto el cuarzo como el vidrio de sílice se recocen a aproximadamente 1150 ° C. Sin embargo, alcanzan un punto de deformación a unos 1120 °C. Estos productos de vidrio, si se enfrían rápidamente después de su uso a temperaturas superiores a este punto de tensión, volverán a desarrollar tensión. Se debe tener especial cuidado al usar productos de gran tamaño.

AL UNIR CUARZO FUNDIDO Y OTROS MATERIALES

El cuarzo y el vidrio de sílice solo se expanden ligeramente con los aumentos de temperatura, en contraste con otros materiales. Se debe tener cuidado cuando estos productos de vidrio están conectados a otros materiales y la temperatura aumenta, para evitar el desarrollo de grietas.

SE DEBE TENER CUIDADO DURANTE LA INSERCIÓN DEL HORNO

El cuarzo y el vidrio de sílice presentan una baja conductividad térmica. Si el producto de vidrio se acerca demasiado a un elemento calefactor, o se pone en contacto directo con una llama, puede calentarse localmente y desarrollar grietas. Los tubos de vidrio largos también pueden deformarse a temperaturas de 1100 ° C o más. Se debe tener cuidado de soportar ambos tipos de vidrio, especialmente productos de gran tamaño.

DESVITRIFICACIÓN

La desvitrificación del vidrio de cuarzo y sílice significa la transición de un estado metaestable (vitrificado) a un estado cristalizado estable de cristobalita. La desvitrificación ocurre cuando el producto se usa a altas temperaturas durante un largo período de tiempo, o se calienta mientras las impurezas se adhieren a su superficie. Incluso las impurezas muy pequeñas en la superficie pueden tener una gran influencia. En tales condiciones, la desvitrificación puede incluso ocurrir a temperaturas de 1000 ° C o menos. Esto casi nunca ocurre a temperaturas de 1150 ° C o menos, si la superficie del vidrio está perfectamente limpia. La desvitrificación generalmente comienza cuando la temperatura aumenta a 1200 ° C o más, luego se desarrolla aún más a medida que aumenta la temperatura.

Fuente