Szkło 101

Poniższe wskazówki zaledwie zarysowują powierzchnię bazy wiedzy związanej z wypalaniem szkła. Zalecamy skorzystanie z lekcji wypalania szkła u lokalnego dystrybutora. Jeśli zajęcia nie są dostępne w Twojej okolicy, istnieje wiele książek na ten temat, które można znaleźć w księgarniach i w Internecie.

Co to jest program wypalania?

Szkło jest bardzo wrażliwe na zmiany temperatury poniżej 1000°F. Jeśli jest ogrzewane lub chłodzone zbyt szybko przez
pewne zakresy temperatur, powoduje to naprężenia w szkle, które mogą
powodować pęknięcia. Programy wypalania służą do kontrolowania tych temperatur
i ograniczania ilości naprężeń powstających w szkle oraz
tworzenia pożądanego efektu na szkle.
Program wypalania składa się z jednego lub więcej segmentów wypalania, które
określają szybkość ogrzewania lub chłodzenia w całym programie. Każda z
linii na wykresie reprezentuje segment lub czas wstrzymania w ramach segmentu
, a nachylenie linii reprezentuje szybkość wypalania. Program wypalania
jest albo wprowadzany do sterownika pieca, albo w piecach bez sterowników jest
replikowany przez obracanie w górę i w dół przełączników temperatury.

Rodzaj szkła

Sztuka wypalania szkła istnieje od stuleci, jednak, stosunkowo rzecz biorąc, dopiero od niedawna firmy zaczęły produkować szkło specjalnie zaprojektowane do łączenia się ze sobą. Szkło, jak większość
wszystkich rzeczy na ziemi, rozszerza się pod wpływem ciepła i kurczy, gdy jest schładzane. Rozszerza się w wymiernym tempie, znanym jako COE lub współczynnik rozszerzalności, a gdy staje się płynne, płynie w różnym tempie, co jest
określane jako poziom lepkości.
Te zmienne i wiele innych muszą być starannie zarządzane, aby stworzyć szkło, które może być stopione razem
bez pęknięć, pęknięć, wypaczeń lub złamań. Zawsze należy skonsultować się z dostawcą szkła, aby ustalić, czy szkło, które ma zostać zespolone, jest kompatybilne.

Heatwork

Heatwork to termin używany do opisania związku czasu i temperatury oraz ich łącznego wpływu na
szkło. Do pewnego stopnia obie te zależności są odwrotnie proporcjonalne. Oznacza to, że im wyższa temperatura, tym mniej czasu potrzeba, aby uzyskać ten sam efekt i podobnie, im niższa temperatura, tym więcej czasu potrzeba.
Pojęcie to staje się najbardziej użyteczne w „Roboczym” zakresie temperatur szkła. Jest to zakres temperatur, w którym szkło jest stapiane, ściskane lub zwężane. Większość szkieł fusingowych stapia się w temperaturze pomiędzy 1450 F a 1480 F. Możliwe jest uzyskanie takich samych wyników (lub takiej samej ilości pracy cieplnej), doprowadzając piec do temperatury 1450 F i utrzymując go w tej temperaturze przez 30 minut, jak w przypadku doprowadzenia pieca do temperatury 1480 F i utrzymywania go w tej temperaturze przez 10 minut.
Mogą istnieć inne czynniki, które sprawiają, że wybierasz jedną temperaturę pracy nad drugą, takie jak grubość
projektu.

Rozmiar i masa

Rozmiar elementu jest jednym z najbardziej wpływowych czynników przy tworzeniu programu wypalania. Jednym z kluczy do udanej obróbki cieplnej jest przejście całego elementu przez krytyczne zakresy temperatur w tym samym momencie. Kiedy
element jest gruby, trwa to dłużej dla centrum, aby się rozgrzać niż na zewnątrz kawałka. Kiedy jest duża
średnica, niewielkie różnice w temperaturze w całej komorze pieca mogą powodować rozszerzanie się kawałka w
różnym tempie.
Kluczem do wypalania większych i grubszych kawałków jest spowolnienie tempa wypalania poprzez krytyczne zakresy temperatur.
Determinowanie jak wolno jest często próbą i błędem, dlatego najlepiej jest zacząć od konserwatywnie wolnego
programu. Więcej projektów jest zrujnowanych przez zbyt szybkie niż zbyt wolne działanie.

Krytyczne zakresy temperatur

„Krytyczny zakres temperatur” to każda temperatura lub zakres temperatur w cyklu wypalania, który ma wysoki
poziom potencjału do ograniczenia sukcesu projektu. Ograniczony sukces może być wyrażony jako nadmierne wypalenie, niedostateczne wypalenie,
pęknięcie, dewitryfikacja lub pęcherzyki, by wymienić tylko kilka. Można argumentować, że istnieje wiele krytycznych
zakresów temperatur. Aby zachować prostotę, omówimy cztery podstawowe: Heating Range, Process
Range, Pre-Annealing Cooling Range, and Annealing Range.

Heating Range

Heating Range

The Heating Range goes from room temperature to the first set of data in the Process Range. Jedynym
problemem podczas tego zakresu jest zbyt szybkie podgrzewanie elementów bez dodawania kroków do programu. Kroki to okresy wstrzymania w wyznaczonych temperaturach, które pozwalają kawałkowi wyrównać się podczas wypalania. Małe kawałki mogą
normalnie być ogrzewane tak szybko, jak 800 F./Hr. tak długo, jak kroki są dodawane. Z większych kawałków będziesz chciał zwolnić
szybkość i ewentualnie dodać dodatkowe kroki w zależności od wielkości kawałka.

Zakres procesu

Zakres procesu to zakres temperatur, w którym materiał zaczyna się widocznie zmieniać. To właśnie ten etap
określa ostateczny kształt kawałka. Często dobrym pomysłem jest dodanie segmentu poprzedzającego Process Range, aby
spowolnić piec przed wejściem w Process Range. Jeśli piec wypala zbyt szybko w zakresie procesu, jest
możliwe przekroczenie temperatury docelowej.
Podczas procesu temperatury i czasy podtrzymania są kluczowe. Jeśli nie jesteś pewien pożądanej temperatury szczytowej
może chcesz zacząć od niskiego końca zakresu z dłuższym moczeniem. Pomoże to zapewnić, że grubsze
elementy otrzymują odpowiednią obróbkę cieplną w całym kawałku.

Pre-Annealing Cooling Range

Po zakresie procesu jest przez, pożądane jest, aby szybko schłodzić kawałek z kilku powodów. Pierwszym
powodem jest zatrzymanie obróbki cieplnej. Jest to szczególnie ważne w projekcie, takim jak mniej niż 100% bezpiecznik lub
drop mold.
Drugim powodem jest to, że niepożądana reakcja znana jako dewitryfikacja może wystąpić podczas tego chłodzenia
okresu, jeśli piec jest chłodzony do powolnego. Dewitryfikacja jest białą krystalizacją na powierzchni szkła, która jest
trudna, jeśli nie niemożliwa do usunięcia. Należy spowolnić chłodzenie przed wejściem w zakres wyżarzania.
Otwarcie pokrywy pieca w celu zwiększenia szybkości chłodzenia, choć praktykowane, nie zawsze jest zalecane. W niektórych modelach termopara znajduje się w tylnej części pieca i temperatura z przodu do tyłu może się znacznie różnić, powodując, że część elementu wejdzie w fazę wyżarzania przed częścią znajdującą się z tyłu pieca. Każdy kawałek szkła ma punkt wyżarzania, jest to
punkt w cyklu chłodzenia, w którym molekuły w szkle ustawiają się w stałą i stabilną formę. Bardzo trudno jest przewidzieć, gdzie dokładnie będzie ten punkt, dlatego w tym okresie bardzo ważne jest, aby wypalać w piecu w wolniejszym tempie w całym zakresie. Nasze wstępnie zaprogramowane harmonogramy wypalania w trybie Glass Fire Mode wyżarzają szkło w zakresie od 1000 °F do 750 °F, co powinno być odpowiednie dla większości witraży. Dzięki tak szerokiemu zakresowi, ryzyko pęknięcia szkła jest ograniczone.
Należy pamiętać, aby trzymać pokrywę lub drzwi pieca zamknięte do czasu, aż piec osiągnie temperaturę pokojową. Zbyt wczesne otwarcie pokrywy może spowodować pęknięcie kawałków.

Procesy wypalania

Istnieje wiele różnych procesów lub technik używanych do manipulowania szkłem za pomocą ciepła wewnątrz pieca. W tym
podręczniku skupimy się na dwóch, Fusing i Slumping. Inne techniki obejmują, ale nie ograniczają się do form kropelkowych,
Pate de Verre, odlewania, malowania i czesania. Aby uzyskać więcej informacji na temat używania pieca w tych technikach
proszę skonsultować się z dostawcą szkła.

Fusing

Fusing jest procesem łączenia 2 lub więcej kawałków szkła razem poprzez zastosowanie ciepła. Szkło to może być w postaci arkuszy, podłużnic, fryt lub wielu innych form. Istnieją różne stopnie fusingu. Możesz chcieć stapiać szkło tak, aby przylegało do innego kawałka szkła bez deformacji. Jest to tak zwany „Fuse to Stick”. Jeśli zastosujesz więcej ciepła na kawałku, krawędzie będą lekko zaokrąglone. Jest to tak zwany „Tack Fuse”. Full Fuse” powstaje, gdy elementy całkowicie się stopią i mają grubość 1/4″. Fuga teksturowa” to dowolny punkt pomiędzy Fuse to Stick” a „Full Fuse”. Istnieje pewien zakres temperatur, w których szkło może być stapiane. Na to, kiedy szkło zacznie się stapiać, ma wpływ tempo wzrostu temperatury w momencie osiągnięcia zakresu stapiania. Większość szkieł fusingowych zaczyna się topić w temperaturze pomiędzy 1400 F a 1480 F. Należy pamiętać, że praca termiczna jest funkcją czasu i temperatury. Rozpoczęcie pracy ze szkłem, które zostało uznane za kompatybilne, to dopiero początek udanego projektu fusingu lub slumpingu. Temperatura i różne szybkości temperatur w programie wypalania muszą być dostosowane do konkretnych potrzeb tworzonego projektu. Rozmiar, grubość, kształt i rodzaj szkła muszą być brane pod uwagę podczas projektowania programu wypalania. Jako środek ostrożności można zastosować zaporę lub barierę wokół szkła przy stapianiu więcej niż 2 warstw. Przy więcej niż 2 warstwach, szkło będzie się rozprzestrzeniać, aż znajdzie poziom 1/4″ i może ewentualnie przepłynąć do innego kawałka lub poza półkę.

Slumping

Slumping może być zdefiniowany jako kontrolowane zginanie szkła pod wpływem ciepła i grawitacji w piecu. Zwykle odbywa się to nad formą lub do formy. Formy mogą być wykonane z wielu różnych materiałów i można je znaleźć w firmach dostarczających szkło artystyczne. Podczas obijania należy wziąć pod uwagę kształt formy, grubość elementu i stopień pożądanej obróbki cieplnej. Grawitacja odgrywa bardzo ważną rolę w slumpingu, zwłaszcza slumpingu nad formą, w przeciwieństwie do formy. Jeśli kształt formy dyktuje, że nie zgięte szkło jest w dużej mierze niepodparte, ciężar niepodpartego szkła spowoduje szybsze wyciągnięcie szkła ponad formę niż w przypadku, gdy tylko niewielka jego część jest niepodparta. Cienki kawałek szkła zgina się szybciej niż gruby kawałek szkła. Gruby kawałek szkła wymaga więcej czasu trzymania w końcowym segmencie fazy procesu. W niektórych przypadkach artysta może chcieć kontrolować ilość wygięć poprzez wizualną kontrolę pieca. Gdy osiągnięta zostanie odpowiednia ilość ciepła, artysta może rozpocząć wyżarzanie. Projekty Slumping, które otrzymują zbyt dużo pracy ciepła może wziąć na niechciane tekstury z formy lub w skrajnych przypadkach fuse do puddle.

.