Ученые из шотландского университета создали технологию сварки металлов и стекла
Предложена технология сварки металлических и стеклянных материалов с помощью пикосекундных лазерных импульсов.
"Чрезвычайно сложно сварить вместе такие несхожие материалы, как стекло и металл. Происходит это благодаря их разным термическим свойствам: при высоких температурах быстрое расширение заставляет стекло трескаться", - сказал ученый из шотландского университета Heriot-Watt профессор Duncan Hand.
Новый процесс, предложенный командой Хенда, позволяет сваривать металл и стекло друг с другом: авторы уже успешно опробовали его на различных сочетаниях кварцевого, боросиликатного и сапфирового стекол, с одной стороны, а также стали, алюминия и титана — с другой.
При этом сварное соединение выдерживало большие нагрузки и перепады температур от минус 50 до 90 °С. Ученые уже работают над созданием прототипа промышленной системы, объединившись с экспертами из Oxford Lasers и Coherent Scotland.
Для сварки металла со стеклом используются мощные импульсы пикосекундного лазера. Его луч проходит сквозь оптически прозрачное стекло, образуя небольшую область разогрева в месте соединения материалов.
На пятне не более нескольких микрометров в поперечнике концентрируется энергия порядка мегаватт. Здесь образуется сгусток плазмы, расплавляющей окружающие материалы, которые тут же застывают, сплавившись вместе.
Источник: Heriot-Watt University
Парадокс капли принца Руперта
Капля принца Руперта — стеклянный артефакт, обладающий двумя противоположными друг другу свойствами: он чрезвычайно прочный и чрезвычайно хрупкий одновременно.
Капля похожа на головастика с луковицеобразной головкой и длинным, тонким хвостом. Головка настолько прочная, что способна выдержать удар молотка, а пули, выпущенные в неё в упор, разрушаются при ударе — да, именно пули, а не стекло. Тем не менее, если вы щёлкните пальцем по хвосту капли, это превратит всю каплю, включая прочную стеклянную головку, в порошок.
Капли принца Руперта (также известные как «батавские слёзки» и «болонские склянки») образуются путём попадания жидкого стекла в холодную воду, в результате чего внешняя поверхность капли затвердевает немедленно, а стекло внутри неё по-прежнему остаётся расплавленным. Охлаждённый внешний слой пытается сократиться, в то время как расплавленный внутренний слой пытается расшириться. В процессе кристаллизации противоположные силы, действующие на головку капли, делают её необычайно прочной и хрупкой одновременно. Она похожа на каменную арку — конструкция находится под чрезвычайным напряжением, которое является именно тем, что не позволяет ей развалиться на части. Но если вы уберёте краеугольный камень, арка рухнет.
Капли принца Руперта впервые были обнаружены в Германии в 1640-х годах. Первоначально они были созданы стеклоделами из Мекленбурга (Северная Германия) и продавались в качестве игрушек и диковинок по всей Европе, где их называли по-разному: например, «прусскими слёзками» или «голландскими слёзками». Стеклоделы тщательно охраняли свой секрет, что привело к возникновению целого ряда теорий относительно того, как производились капли.
Учёный-любитель из Англии, герцогиня Маргарет Кавендиш, после нескольких недель экспериментов с десятками образцов в своей лаборатории, пришла к выводу, что в головку капли вводили небольшое количество летучего материала, который бурно реагировал на контакт с воздухом.
В 1660 году принц Руперт Пфальцский, герцог Камберлендский и один из основателей Королевского общества, привёз с собой несколько стеклянных капель, чтобы продемонстрировать их учёным и королю Карлу II. Как вы, наверное, уже догадались, они были названы в его честь.
Роберт Гук, который отвечал за проведение экспериментов перед членами общества, сделал важный прорыв, предположив, что именно охлаждение стекла после погружения в воду вызывало странное свойство капель, хотя более полное понимание механики стало доступным лишь спустя три столетия.
Лишь в 1994 году учёные из Университета Пердью и Кембриджского университета, используя высокоскоростную кадрирующую съёмку, чтобы пронаблюдать процесс разрушения капли, пришли к выводу, что поверхность каждой капли испытывает высокую компрессионную нагрузку, в то время как внутренняя часть находится под влиянием сил высокого напряжения — в состоянии неравномерного равновесия, которое можно легко нарушить, сломав хвост. Эксперименты показывают, что луковичная головка способна выдержать силу сжатия до 7000 килограмм на сантиметр квадратный. Также было подсчитано, что разрушительные трещины распространяются по хвосту и головке с поразительной скоростью — 6500 километров в час.
В дальнейшем, сотрудничая с Таллинским технологическим университетом в Эстонии, исследователи обнаружили, что для того чтобы разбить каплю, нужно создать трещину, способную проникнуть в зону её внутреннего напряжения. Наружный компрессионный слой очень тонкий: он составляет всего около 10 процентов диаметра головки капли, однако обладает невероятно высокой прочностью. Поскольку трещины на поверхности, как правило, разрастаются параллельно поверхности, они не могут попасть в зону напряжения. Но если хвост треснет, трещины попадут в зону напряжения и высвободят всю накопленную энергию, заставив каплю разрушиться.
Закалённое стекло, которое, как правило, используют при производстве автомобилей и мобильных телефонов, делают по такому же принципу. Его быстро охлаждают в расплавленном виде при помощи холодного воздуха, создавая внутреннее напряжение, которое позволяет поверхности оставаться сжатой всё время. Сжатие предотвращает разрастание трещин, но когда стекло окончательно разбивается, оно рассыпается на тысячи мелких кусочков. Вот почему лобовые стёкла автомобилей при ударе разбиваются на мелкие кусочки, однако они покрыты специальным слоем клея, который предотвращает попадание частиц в салон автомобиля и нанесение травм пассажирам.
«Растягивающее напряжение — это то, что обычно приводит к разрушению материалов способом, аналогичным разрыву листа бумаги пополам, — говорит Коушик Вишванатан из Университета Пердью. — Но если вы измените растягивающее напряжение на сжимающее, тогда вы затрудните разрастание трещин, и это именно то, что происходит в головке капли принца Руперта».
Как происходит пескоструйная обработка стекла
Для армии моих подписчиков в размере 2-х человек.
И так привет друзья, сегодня я созрел и решил сварганить вам описание, пошагово как простое зеркало превращается в нечто осязаемое и приносящее удовольствие...
В продолжение поста http://pikabu.ru/story/chto_myi_pridumali_rabotaya_so_steklo...
В далёкие, далёкие времена в стране чье название уже стёрлось из памяти живущих родилось наше зеркальце ... И в тот же момент оно начало свой путь к взрослению поступило в школу затем университет, получило образование и определилось со своим будущим. Пройдя все ступени взросления уже взрослое и состоявшееся зеркало устроилось работать в организацию и стало ждать встречи с судьбой. И вот волшебный день настал, пришел заказчик к которому оно ощутило настоящую тягу и трепет...
Тут то в игру и вступаем мы. Узнав желания заказчика с которыми он мог определиться просматривая наш сайт и каталоги (или не определиться), начинается обработка, зачастую растрового изображения и превращение его в векторное, различные подгонки и исправления (по сути тема для отдельного поста). Когда этот этап пройдет и эскиз готов его необходимо перенести на бумагу.
В честь этого я хотел спросить у вас есть ягуар?
А у нас в организации есть...
Ягуар это наш резчик пленки. С помощью этой машинки, на программном управлении, полученный ранее эскиз сможет приобрести более реальную форму в виде вырезанного трафарета.
Дальше идёт этап нанесения трафарета на зеркало. Фотографий данного этапа нет т.к. на фото прорезанной пленки не видно и вы увидите простои чистый холст которым покрыто зеркало.
После того как пленка была нанесена производим выборку элементов которые будут подвергаться пескоструйной обработке.
Процесс кропотливый и не самый лёгкий, но дело стоит свеч.
После изъятия всех сегментов мы получаем, нет ещё не готовое зеркало для пескоструя. Самое время вдыхать пары спирта.
Во время этого процесса с поверхности зеркала стираются остатки адгезии (вещество с помощью которого приклеивается пленка), если её не стирать то в ней может застревать песок в следствии чего зеркало будет запорото и счастья в конце не будет...
И теперь вуаля готовое зеркало на входе в пескоструй.
Безжалостно избиваем зеркало песчинками стекла.
Качество страдает из за повышенного обилия пыли в кабине. Да и вообще устройство пескоструя тоже тема для отдельного поста.
После того как обработка закончена зеркало изымается из аппарата и производится его очистка от песка, пленки и опять же адгезии.
ВАЖНО ЗНАТЬ
Пескоструйные рисунки на стекле нельзя очищать тканью с ворсом или цветной тряпкой. Также не рекомендуется использовать цветное средство для мытья и агрессивные материалы и ткани. Кроме того, попадание жира на рисунок может его испортить.
☝Лучше всего применять для уборки белую хлопчатобумажную ткань и прозрачное моющее средство со щадящим эффектом. После очистки поверхность нужно вытереть насухо.
И как итог мы получаем:
На этом пескоструйную обработку можно считать оконченной. Жду ваших отзывов и мнений.
Настало время откланяться и я ухожу в закат🌄👋
Стекло в истории человечества. Часть 1
Для современного человека стекло стало чем-то вполне обыденным. Мы привыкли видеть его каждый день в окнах домов, пользоваться стеклянной посудой, очками, зеркалами и многим другим. Этот уже материал давно вошел в нашу жизнь. Но какова его история, кто первым начал его обрабатывать и с чего же все началось?
Сам я интересуюсь стеклом и работаю с ним уже пятый год, за это время познакомился с материалом поближе и открыл много нового, чем и хочу поделиться с вами.
Информации очень много, так что и постов по этой теме будет несколько. Поехали!
Еще в каменном веке люди научились обрабатывать вулканическое стекло (обсидиан), из него делали наконечники стрел, копий и другого режущего инструмента.
Но когда и где и как было получено первое искусственное стекло? Точного ответа на этот вопрос нет до сих пор. Ученые сходятся во мнении, что родиной обработки стекла является сирийское побережье (Месопотамия, Финикия или Древний Египет), конкретнее указать не представляется возможным - между данными территориями было налажено слишком тесное взаимодействие.
Наиболее ранняя «теория» происхождения стекла предложена римским ученым Плинием Старшим в «Естественной истории»:
«Однажды, в очень далекие времена, финикийские купцы везли по Средиземному морю груз добытой в Африке природной соды. На ночлег они высадились на песчаном берегу и стали готовить себе пищу. За неимением под рукой камней обложили костер большими кусками соды. Поутру, разгребая золу, купцы обнаружили чудесный слиток, который был тверд как камень, горел огнем на солнце и был чист и прозрачен как вода. Это было стекло».
Эта «теория» является скорее красивой легендой, так как образование стекла на открытом пламени простого костра невозможно. Скорее всего, стекло стало побочным продуктом при производстве керамики или металлов.
Открыв для себя новый удивительный материал, люди начали раскрывать его свойства и внедрять в свою жизнь. Одними из первых обнаруженных изделий из стекла стали украшения.
Наиболее древние фрагменты стеклянных изделий, обнаруженных при археологических раскопках, датируются 3 тысячелетием до нашей эры.
Исходным сырьем для изготовления стекла служили песок, известь и щелочь - органическая (зола растений) либо неорганическая (сода).
Древнеегипетские стеклоделы не умели получать прозрачное стекло, ведь для этого нужна температура около 1500°С, по этому первые бусины были окрашены в разные цвета.
Стекло окрашивали добавляя в состав различные компоненты. Особенно распространенным было голубое и бирюзовое стекло, окрашенное медью, а зеленое стекло получали окрашиванием медью и железом.
Ученые восстановили в общих чертах технологию стеклоделия Древнего Египта по фрескам и руинам стекольных мастерских.
Следующим шагом стало изготовление посуды из стекла. На фото ниже древнейший стеклянный кубок фараона Тутмоса III (1450 г. до н. э.).
Хотя к XV в. до н. э. стекло массово производилось не только в Египте, в Передней Азии, и на Крите, только к IX в. до н. э. были открыты технологии для производства бесцветного стекла.
В каждом регионе существовали свои особенности производства стекла, мастерство и технологии передавалось в строжайшей тайне от мастера к ученику. Первое известное «пособие» по стеклоделию датируется 650 г. до н. э. и представляет собой таблички, хранившиеся в библиотеке ассирийского царя Ашшурбанипала.
Во времена распространения греческой культуры на данные регионы произошло дальнейшее развитие технологии стеклоделия, что позволило производить стеклянные изделия большого размера, в том числе столовую посуду. В этот период бесцветное стекло начало цениться особенно высоко, были усовершенствованы технологии его изготовления.
Величайшим периодом в истории стекла (в период Римской Империи) стало изобретение стеклодувной трубки сирийскими мастерами между 27 г. до н. э и 14 г. н. э.
С ее помощью человек научился выдувать стекло и придавать стеклянным предметам желаемую форму и размер.
Изобретение выдувания привело составило основу не только древнего, но и современного методов изготовления стеклянной посуды, а впоследствии и оконного стекла!
Ранее метод выдувания являлся вспомогательным, но в этот период стал самостоятельным приемом и породил не одну сотню предметов искусства.
В то время Сирия находилась под протекторатом Римской Империи, что поспособствовала расцвету стеклодувного дела и распространению его по всем провинциям.
Примерно в это же время в Древнем Риме начали применять оконное литое стекло и стеклянные пластинки для облицовки стен. Его получали методом литья на плоскую каменную поверхность, качество такого стекла конечно не сравнить с современным.
Листовое оконное стекло было настоящей роскошью и применялось лишь для церквей. Даже жилища богатых римлян имели слюдяные окна!
Появление листового стекла подтолкнуло мастеров Византии к разработке технологии производства смальты - цветного стекла с добавлением в сырьевую стекломассу металлов (золото, медь, ртуть) в различных соотношениях. В Византии научились изготавливать несколько сотен различных цветов смальты, что существенно расширило возможности искусства мозаики.
Смальту отливали в листы или блины, кололи на относительно одинаковые кусочки и из них составляли мозаику непередаваемой красоты!
Наиболее древние сохранившиеся образцы византийских мозаик относятся к III-IV векам.
Такие композиции из аккуратно выложенных мелких и более-менее одинаковых по размеру кубиков создали славу византийским мозаикам, которые пришли на смену римским, выполненным из мелких кубиков камня.
Начало нашей эры стало по-настоящему революционным в становлении стекольного дела, технология производства стекла была отточена за века, но еще не доведена до совершенства. Следующий этап истории этого поистине загадочного материала обещал быть не менее захватывающим!
Продолжение во второй части!
Как делается бронестекло (безопасное стекло, триплекс)
в посте http://pikabu.ru/story/kak_delaetsya_steklo_4861615 спросили как делают бронестекло (триплекс) в общем ниже по пунктам в том посте, было рассказано как делают листовое стекло поэтому тут повторять уже не буду скину картинку там все понятно
Вкратце только тут укажу как его ломают на листы, оно ведь сплошной лентой первоначально выходит))) в общем лента (выделил красным) стекла (да да уже твердого) едет по конвейеру никого не трогает на ней через определенное расстояние делают надрезы (думаю каждый видел как режут стекло дома под линейку, там же все это делает не дедушка/папа/дядя, а промышленный агрегат) в прошлом посте он упоминался, в общем после надреза идет просто перепад высоты как на картинке, и лист стекла под собственным весом ломается по линии реза.
далее стекло попадает либо на фасовку и отправку, либо далее на машину для производства триплекса.
а) листовое стекло моется в камере 2, после чего попадает в камеру 3 где как видно стрелочками указан ток воздуха (горячего) противоток идет т.е. воздух идет слева на право, а стекло с права на лево, это дабы влага не конденсировалась на выходе, и там был сухой воздух))) все продумано))) далее стекло идет в линию в)
б) тут у нас катушка с пленкой (может видели в магазинах в пленку сосиски заворачивают или колбасу такие катушки, так вот считайте тоже самое только больше) ширина пленки и самой катушки равна ширине стекла т.е. 2-3 метра она разматывается и попадает в камеру 2 там счетки как на автомойке с нее сметают дядю Васю который прикимарил после пьянки крыпный мусор, после чего в камере 3 пленка моется водой и спец растворами, затем сушится в камере предварительной сушки 4 и окончательной сушки 5 после чего идет на линию в)
в) там специальным аппаратом пленка укладывается между 2 стеклами и весь этот бутирок едет в камеру 2, сразу 2 крупными валками пресуется, затем мелкими сверху еще стоят горелки для того что бы нагреть нашу пленку и стекло дабы оно склеилось после чего идет все это дело в автоклав (огромная бочка в которой чаще всего горячий пар под давлением эдакая пароварка-скороварка) там доходит как в духовочке после чего остывает и складируется броне стекло же это тот же триплекс только слоев стекло/пленка/стекло столько сколько требуется для надежности оптимальное цена/прочность 2 пленки 3 стекла, ну а далее уже идет повышение цены и прочности
В общем как то так)) за ошибке извиняйте, за очепятки тоже))) надеюсь понятно изложил, на вопросы отвечу в комментах.
Забыл упомянуть, именно благодаря пленке и закалке такое стекло считается безопасным ибо ломается на мелкие мелкие неострые осколки, которые не разлетаются а держатся на этой пленке (как лобовое стекло в автомобилях)
Если вы профи в своем деле — покажите!
Такую задачу поставил Little.Bit пикабушникам. И на его призыв откликнулись PILOTMISHA, MorGott и Lei Radna. Поэтому теперь вы знаете, как сделать игру, скрафтить косплей, написать историю и посадить самолет. А если еще не знаете, то смотрите и учитесь.