Cam çeşitleri ve özellikleri. Cam, camsı durum

Küçük parçalara ayrılan cam bizim için kırık bir kristalle ilişkilendirilir. En büyük yanılgı, hatta daha da fazlası: Kristalleşebilen her şey cam olamaz. Üretimi sırasında istenilen bileşim eritilir ve kristalleşme noktası atlanarak çok hızlı bir şekilde soğumaya bırakılır. Yani sertleştirilmiş amorf (viskoz) bir madde, katı bir sıvı elde edilir. Bu, camın en yüksek viskoziteye sahip, aşırı soğutulmuş bir sıvı olarak değerlendirilmesi gerektiği anlamına gelir. Mesela metalden camı bile şeffaf olmasa da 100.000 - 1.000.000 K/s hızla soğutarak elde edebilirsiniz ama mesele de bu.silikat camın ışığın tamamını geçirmesi, demir camın ise tamamını yansıtması.

Cam bileşimi

Cam da organik maddelerden (pleksiglas adı verilen) yapılır, ancak inşaatta kullanılan endüstriyel cam esas olarak kuvars kumu SiO'dan üretilir. 2 . Tebeşir CaCO3 veya kireç CaO'nun yanı sıra soda Na2CO3 eklenir. Gerekli oranlarda alınarak karıştırılarak fırına gönderilir.1100-1600 °C aralığındaki sıcaklıklardaortaya çıkan kütle erir ve CO ondan buharlaşır 2 . Daha sonra yavaş yavaş soğumaya bırakılır. Ancak cam 500-600°C'de yumuşar ve erir, bu da aynı sıcaklıkta soğuduğunda kristalleşmeye başlayabileceği ve daha sonra artık cam olmayacağı anlamına gelir. Bu nedenle belirlenen sıcaklığın biraz üzerindeki bir sıcaklıktan başlayarak cam eriyiği hızla soğutulur. Sertleşir ancak şekilsiz kalır. Bu zaten Na bileşimli bir camdır 20 CaO6Si02 .

Bina camlarının sınıflandırılması

Belirli parametreleri dikkate alan sınıflandırmalarÇok fazla cam var, bu nedenle tek tek cam türlerini değil, sınıflandırma yöntemlerini listelemek daha iyidir. Buna göre bina camları aşağıdakilere göre sınıflandırılır:

- bitmiş camın şekli. Düz, profilli, levha, cam bloklar veya fiberglas olabilir;
- Üretim yöntemi. Çekilir, yuvarlanır ve preslenir, köpük cam ve cam yünü diğerlerinden farklı bir üretim teknolojisine sahiptir;
- başvuru amaçları. Herkes pencereleri bilir, ama aynı zamanda cilalanmış, sertleştirilmiş, fayans vb. şeklinde olanlar da vardır;
- özellikler. Aydınlatma, güçlendirilmiş, renkli, kurşun geçirmez, ses yalıtımı, ısı yalıtımı olabilir.

Camın özellikleri

Doğal olarak camın özellikleri bileşimine bağlı olacaktır. Örneğin kimyasal direnç camdaki alkali oksitlerin varlığına bağlıdır. Tek değerlikli sodyum oksitler daha yüksek değerliliğe sahip oksitlerle değiştirildiğinde artar.

Önceleri yalnızca optik özelliklere değer veriliyordu, diğerlerine çok az önem veriliyordu; camın yalnızca ışığı iletmeye yönelik olduğuna inanılıyordu. Tabii ki sondaki yükseliş balonundan sonra bu, ilerlemenin doruk noktasıydı. Optik özellikler arasında şeffaflığın yanı sıra yansıma, ışığın kırılması ve saçılma da sayılabilir. Tüm bu özellikler camın kimyasal bileşimi veya rengi değiştirilerek değiştirilebilir. Örneğin silikat camı ultraviyole radyasyonu iletmezken kuvars camı iletmez.

Camın diğer özelliklerinin yanı sıra, darbeye dayanıklı ve kurşun geçirmez camın yaratılmasına yol açan kırılganlığa dikkat etmek önemlidir. Camın ısıl iletkenliği oldukça yüksektir. Elektrik iletkenliğine gelince, camın kendisi elektrik akımını iyi iletmez; nemi emen yüzey filmi iyi iletir.

Cam, fosforik ve hidroflorik asitleri sevmese de suya, alkalilere ve asitlere karşı mükemmel direnç gösterir. Elmas içeren özel aletlerle kesilir, taşlanır, honlanır ve parlatılır. Mesele şu ki,Mohs ölçeğine göre camın sertliği 5-7, elmas için ise tamamı 10'dur. Yaklaşık 1000°C sıcaklıklarda cam kalıplanabilir, tüpler ve tabakalar halinde çekilebilir, fiber haline getirilebilir, kaynak yapılabilir, üflenebilir.

Cam ve cam ürünleri hakkında daha fazla bilgi:

Yoğunluk cam kimyasal bileşimine bağlıdır. Kuvars camının minimum yoğunluğunun 2200 kg/m3 olduğuna inanılmaktadır. Borosilikat camlar daha az yoğundur; ve tam tersine oksit içeren camların yoğunluğu yol göstermek,bizmut,tantal 7500 kg/m3'e ulaşır. Pencere camları da dahil olmak üzere sıradan sodyum-kalsiyum-silikat camların yoğunluğu 2500 ila 2600 kg/m3 arasında değişmektedir. Sıcaklık oda sıcaklığından 1300°C'ye çıktığında çoğu camın yoğunluğu %6 - 12 oranında azalır. ortalama olarak her 100°C'de yoğunluk 15 kg/m3 azalır. Cam yoğunluğunun tablodaki değeri 2400 ile 2800 kg/m3 arasındadır.

Gencin modülü Camların (elastik modül) değeri de kimyasal bileşimlerine bağlıdır ve 48 * 10 3 ila 12 * 10 4 MPa arasında değişebilir. Örneğin, kuvars cam elastik modül 71,4*103 MPa'dır. Esnekliği arttırmak için oksit silikon kısmen oksitlerle değiştirilmiş kalsiyum,alüminyum,magnezyum,bor. Tam tersine oksitler metaller MeO bağlarının gücü SiO bağlarının gücünden önemli ölçüde düşük olduğundan elastik modülü azaltın. Kayma modülü 20 00 - 30 000 MPa, Poisson oranı 0,25.

Kuvvet: Sıradan gözlükler için gerilme direnci sıkıştırma 500 ila 2000 MPa arasında değişir (pencere camı için yaklaşık 1000 MPa). Camın çekme mukavemeti çok daha düşüktür, bu nedenle camın bükülme mukavemeti çekme mukavemeti ile ölçülür. Bu mukavemet 35 ile 100 MPa arasında değişmektedir. Camın temperlenmesiyle mukavemetinin 3 ila 4 kat arttırılması mümkündür. Ayrıca camın mukavemetini önemli ölçüde arttırmak, yüzey kusurlarını (küçük çatlaklar, çizikler vb.) ortadan kaldırmak için yüzeylerine kimyasal reaktifler uygulamaktır.

Sertlik Diğer birçok özellik gibi cam da yabancı maddelere bağlıdır. İle Mohs ölçeği 6-7 birim yani sertlik arasındadır apatit Ve kuvars. En sertleri kuvars ve düşük alkalin borosilikat camdır. Alkali oksit içeriği arttıkça camın sertliği azalır. En yumuşak olanı kurşun camdır.

Kırılganlık Nispeten düşük sıcaklıkların olduğu bölgede (aşağıda erime noktası) cam, gözle görülür bir plastik deformasyon olmaksızın mekanik stres nedeniyle tahrip edilir ve bu nedenle ideal olarak kırılgan malzemelere (elmas ve kuvars ile birlikte) aittir. Bu özellik belirli darbe dayanımıyla yansıtılabilir. Önceki durumlarda olduğu gibi, kimyasal bileşimin değiştirilmesi bu özelliğin düzenlenmesini mümkün kılar: örneğin, brom Darbe gücünü neredeyse iki katına çıkarır. Silikat camlar için darbe dayanımı 1,5 ila 2 kN/m arasındadır; bu da 100 kat daha düşüktür bez.

Termal iletkenlik cam çok önemsizdir ve 0,0017-0,032 cal/(cm*s*derece) veya 0,711 ila 13,39 W/(m*K) arasındadır. Pencere camları için bu rakam 0,0023'tür (0,96).

Cam özelliklerinin iyileştirilmesi

Geleneksel camın ana dezavantajı kırılganlık. Camın kapsamını genişletmek için temperlenir ( süzülmüş cam), çok katmanlı oluştur kompozitler(üçlü). Takviye, sanılanın aksine camı zayıflatır ve aynı monolitik cama göre daha kırılgan hale getirir.

Seramik

Seramik- inorganik malzemelerden yapılmış ürünler (örneğin, kil) ve bunların mineral katkılı karışımları, yüksek sıcaklıkta ve ardından soğutularak üretilir.

Dar anlamda seramik kelimesi şu anlama gelir: kil, geçti yanan.

İlk seramikler, kilden ya da bunun başka malzemelerle karışımından yapılan tabaklar olarak kullanılıyordu. Günümüzde seramik, endüstriyel bir malzeme olarak (makine mühendisliği, alet yapımı, havacılık endüstrisi vb.), yapı malzemesi olarak, sanatsal malzeme olarak, tıpta ve bilimde yaygın olarak kullanılan bir malzeme olarak kullanılmaktadır. 20. yüzyılda yarı iletken endüstrisinde ve diğer alanlarda kullanılmak üzere yeni seramik malzemeler yaratıldı.

Modern yüksek sıcaklıkta süper iletken malzemeler aynı zamanda seramiktir.

Cam türleri

Kuvars camı

Kuvars camı, yüksek saflıkta silika hammaddelerinin eritilmesiyle üretilir. Kuvars camı silikon dioksit SiO2'den oluşur ve en çok ısıya dayanıklı cam: 0 - 1000 °C aralığındaki doğrusal genleşme katsayısı yalnızca 6x10 -7'dir. Bu nedenle soğuk suya indirilen sıcak kuvars camı çatlamaz.

10 7 Poise (10 Pachs) dinamik viskozitenin elde edildiği kuvars camının yumuşama sıcaklığı şuna eşittir: 1250°C. Önemli basınç düşüşlerinin olmadığı durumlarda bu sıcaklığa kadar kuvars ürünler kullanılabilir. Kuvars camının tamamen erimesi, ondan ürünler yapılabildiğinde 1500-1600 °C'de gerçekleşir.

Bilinen iki çeşit kuvars camı: şeffaf kuvars ve sütlü mat. İkincisinin bulanıklığı, eriyiğin yüksek viskozitesi nedeniyle camı eritirken çıkarılamayan küçük hava kabarcıklarının bolluğundan kaynaklanır. Bulutlu kuvars camdan yapılan ürünler, optik özellikler ve daha fazla gaz geçirgenliği dışında, berrak kuvars camından üretilen ürünlerle hemen hemen aynı özelliklere sahiptir.

Kuvars camının yüzeyi hafif bir adsorpsiyonçeşitli gazlara ve neme karşı dayanıklı olmakla birlikte, yüksek sıcaklıklarda tüm camlar arasında en yüksek gaz geçirgenliğine sahiptir. Örneğin, 750 ° C'de duvarları 1 mm kalınlığında ve 100 cm2 yüzeyi olan bir kuvars tüp içinden, basınç farkı 1 atm (0,1 MPa) ise, bir saatte 0,1 cm3 H2 nüfuz eder.

Kuvars camı, yağlı el izleri gibi her türlü kirlenmeden dikkatle korunmalıdır. Kuvars camı ısıtılmadan önce üzerindeki opak lekeler seyreltik hidroflorik asitle, yağlı lekeler ise etanol veya asetonla giderilir.

Kuvars camı tüm asitlerde kararlı HF ve H3PO4 hariç. 1200 °C'ye kadar C1 2 ve HCl'den, 250 °C'ye kadar ise kuru F2'den etkilenmez. NaF ve SiF4'ün nötr sulu çözeltileri ısıtıldığında kuvars camını yok eder. Alkali metal hidroksitlerin sulu çözeltileri ve eriyikleriyle çalışmak kesinlikle uygun değildir.

Kuvars camı yüksek sıcaklıklarda elektriksel yalıtım özelliklerini korur. 1000 °C'deki elektriksel direnci 10 6 Ohm cm'dir.

Normal cam

Yaygın olarak kullanılan camlar arasında soda-kireç, kireç-potasyum ve soda-kireç-potasyum bulunur.

Kireç-sodyum ( soda) veya sodyum-kalsiyum-magnezyum-silikat cam, pencere camı, cam kaplar ve sofra takımları üretmek için kullanılır.

Kireç-potasyum ( potas) veya potasyum-kalsiyum-magnezyum-silikat cam, daha yüksek ısı direncine, artan parlaklığa ve şeffaflığa sahiptir; Yüksek kaliteli sofra takımları üretmek için kullanılır.

Kireç-sodyum-potasyum ( soda-potas) veya sodyum-potasyum-kalsiyum-magnezyum-silikat cam, sodyum ve potasyum oksitlerin karışımı nedeniyle artan kimyasal dirence sahiptir; Sofra üretiminde en yaygın olanıdır.

Borosilikat cam

Yüksek Si02 içeriğine, düşük alkali metal içeriğine ve önemli miktarda bor oksit B203 içeriğine sahip camlara borosilikat denir. Borik anhidrit silika için bir akış görevi görür, böylece yükün alkali metal içeriği, erime sıcaklığını aşırı derecede yükseltmeden keskin bir şekilde azaltılabilir. 1915 yılında şirket Corning Cam İşleri ticari adı altında ilk borosilikat camları üretmeye başladı Pyrex. Cam markası Pyrex en az %80 SiO2, %12-13 B203, %3-4 Na20 ve %1-2 Al203 içeren borosilikat camdır. Farklı isimlerle bilinir: Corning(AMERİKA BİRLEŞİK DEVLETLERİ), Duran 50, Jenskoe cam G 2 0 (Almanya), Kızıl, Monex(İngiltere), TS(Rusya), Sovirel(Fransa), Simaklar(Çek Cumhuriyeti).

Spesifik bileşime bağlı olarak bu tür camların termal şok direnci, kireç veya kurşun camdan 2-5 kat daha yüksektir; genellikle kimyasal direnç açısından diğer camlardan çok daha üstündürler ve elektrik uygulamaları için yararlı özelliklere sahiptirler.

Pyrex camının 10 11 poise (10 10 Pas) dinamik viskoziteye yumuşama sıcaklığı 580-590 °C'dir. Bununla birlikte cam, 800 ° C'ye kadar sıcaklıklarda ancak aşırı basınç olmadan çalışmaya uygundur. Vakum kullanıldığında Pyrex cam ürünlerinin sıcaklığı 650 °C'nin üzerine çıkarılmamalıdır. Kuvars camdan farklı olarak Pyrex cam, 600 °C'ye kadar H2, He, O2 ve N2'ye pratik olarak nüfuz etmez. Hidroflorik ve ısıtılmış fosforik asitlerin yanı sıra sulu KOH ve NaOH çözeltileri (% 5 bile olsa) ve hatta bunların erimesi Pyrex camını yok eder.

Kristal cam

Kristal cam (kristal), özel bir parlaklığa ve ışığı güçlü bir şekilde kırma özelliğine sahip yüksek dereceli bir camdır. Kurşun içeren ve kurşunsuz kristal camlar bulunmaktadır.

Kurşun içeren kristal camlar- Kurşun, bor ve çinko oksitlerin eklenmesiyle üretilen kurşun-potasyum camı. Artan ağırlık, güzel ışık oyunu, vurulduğunda melodik ses ile karakterize edilir; yüksek kaliteli sofra takımları ve dekoratif eşyaların üretiminde kullanılır. En büyük kullanım, %18 ila %24 kurşun oksit ve %14-16,5 potasyum oksit (hafif) içeren kristal içindir.

Kurşunsuz kristal camlar barit, lantan vb. içerir.

Barit Cam artan miktarda baryum oksit içerir. Geleneksel camlara göre daha iyi parlaklığa, daha yüksek ışık kırılmasına ve özgül ağırlığa sahiptir ve cam olarak kullanılır. optik Ve özel bardak.

Lantana cam, lantan oksit La 2 O 3 ve lantanitler (alüminyum, bakır vb. ile lantan bileşikleri) içerir. La 2 O 3 ışık kırılmasını arttırır. Yüksek kalitededir; olarak uygulandı optik.

Camın özellikleri

Yoğunluk cam kimyasal bileşimine bağlıdır. Yoğunluk, belirli bir sıcaklıkta cam kütlesinin hacmine oranıdır, camın bileşimine (ağır metal içeriği ne kadar yüksekse, cam o kadar yoğundur), ısıl işlemin niteliğine bağlıdır ve 2 ile 2 arasında değişir. 6'ya (g/cm3) kadar. Yoğunluk sabit bir değerdir; bunu bilerek camın bileşimini yargılayabilirsiniz. En düşük yoğunluğa sahiptir kuvars cam - 2 ila 2,1 (g/cm3), borosilikat camın yoğunluğu 2,23 g/cm3'tür, en yüksek olanı yüksek kurşun oksit içeriğine sahip optik camdır - 6'ya (g/cm3) kadar. Yoğunluk kireç-sodyum cam yaklaşık 2,5 g/cm3'tür, kristal- 3 (g/cm3) ve üzeri. Cam yoğunluğunun tablodaki değeri 2,4 ila 2,8 g/cm3 aralığındadır.

Kuvvet. Mukavemet, bir malzemenin dış yüklerden kaynaklanan iç gerilimlere direnme yeteneğidir. Mukavemet, çekme mukavemeti ile karakterize edilir. Çeşitli cam türleri için basınç dayanımı 50 ila 200 kgf/mm2 arasında değişir. Camın mukavemeti kimyasal bileşiminden etkilenir. Böylece, CaO ve B 2 O 3 oksitleri mukavemeti önemli ölçüde arttırır, PbO ve Al 2 O 3 daha az ölçüde, MgO, ZnO ve Fe 2 O 3 neredeyse değişmez. Camın mekanik özelliklerinden çekme mukavemeti en önemlilerinden biridir. Bu, camın çekmede sıkıştırmaya göre daha kötü çalışmasıyla açıklanmaktadır. Tipik olarak camın gerilme mukavemeti 3,5-10 kgf/mm2'dir, yani basınç mukavemetinden 15-20 kat daha azdır. Kimyasal bileşim, camın çekme mukavemetini, basınç mukavemetini etkilediği gibi etkiler.

Sertlik Diğer birçok özellik gibi cam da yabancı maddelere bağlıdır. Mohs ölçeğinde 6-7 birim olup apatit ile kuvarsın sertliği arasındadır. Farklı cam türlerinin sertliği kimyasal bileşimine bağlıdır. Yüksek silika içeriğine sahip cam en yüksek sertliğe sahiptir - kuvars Ve borosilikat. Alkali oksitlerin ve kurşun oksitlerin içeriğindeki artış sertliği azaltır; Kurşun kristali en az sertliğe sahiptir.

Kırılganlık- camın plastik deformasyon olmadan darbe yükünün etkisi altında çökme özelliği. Camın darbe dayanımı sadece kalınlığına değil aynı zamanda ürünün şekline de bağlıdır; düz şekilli ürünler darbeye karşı en az dirençlidir. Darbe dayanımını arttırmak için cam bileşimine magnezyum oksitler, alüminyum ve borik anhidrit eklenir. Cam kütlesinin heterojenliği ve kusurların (taşlar, kristalleşme ve diğerleri) varlığı kırılganlığı keskin bir şekilde artırır. Tavlandığında camın darbelere karşı direnci artar. Nispeten düşük sıcaklıkların olduğu bölgede (erime noktasının altında), cam, gözle görülür bir plastik deformasyon olmadan mekanik stres nedeniyle tahrip olur ve bu nedenle ideal kırılgan malzemelere (elmas ve kuvarsla birlikte) aittir. Bu özellik belirli darbe dayanımıyla yansıtılabilir. Önceki durumlarda olduğu gibi, kimyasal bileşimin değiştirilmesi bu özelliğin düzenlenmesini mümkün kılar: örneğin, bromun eklenmesi darbe dayanımını neredeyse iki katına çıkarır. Silikat camlar için darbe dayanımı 1,5 ila 2 kN/m arasındadır, bu da demirinkinden 100 kat daha düşüktür. Camın kırılganlığı, ürünlerin tek biçimliliğinden, konfigürasyonundan ve kalınlığından etkilenir: Camdaki yabancı kalıntılar ne kadar azsa, ne kadar homojen olursa, kırılganlığı da o kadar yüksek olur. Camın kırılganlığı pratikte bileşiminden bağımsızdır. B 2 O 3, SiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, MgO'nun cam bileşimindeki artışla kırılganlık bir miktar azalır.

Şeffaflık- Camın en önemli optik özelliklerinden biri. Camdan geçen ışın sayısının toplam ışık akısına oranı ile belirlenir. Camın bileşimine, yüzey işlemine, kalınlığına ve diğer göstergelere bağlıdır. Demir oksit safsızlıklarının varlığında şeffaflık azalır.

Isı dayanıklılığı cam, ani sıcaklık değişikliklerine kırılmadan dayanma yeteneği ile karakterize edilir ve cam kalitesinin önemli bir göstergesidir. Isı iletkenliğine, ısıl genleşme katsayısına ve cam kalınlığına, ürünün şekline ve boyutuna, yüzey işlemine, cam bileşimine, kusurlara bağlıdır. Camın ısıl iletkenliği ne kadar yüksek ve ısıl genleşme katsayısı ve ısı kapasitesi ne kadar düşükse, ısıl direnç de o kadar yüksek olur. Kalın duvarlı cam, ince duvarlı cama göre ısıya daha az dayanıklıdır. Isıya en dayanıklı cam, yüksek miktarda silika, titanyum ve bor içerir. Yüksek oranda sodyum, kalsiyum ve kurşun oksit içeren camın ısı direnci düşüktür. Kristal Normal cama göre ısıya daha az dayanıklıdır. Isı dayanıklılığı sıradan cam 90-250 °C arasında dalgalanır ve kuvars: 800—1000°C. Özel fırınlarda yapılan tavlama ısı direncini 2,5-3 kat arttırır.

Termal iletkenlik- bu, bir malzemenin, bu durumda camın, bu malzemenin maddesini hareket ettirmeden ısıyı iletme yeteneğidir. Camın ısı iletkenlik katsayısı 1-1,15 W/mK arasındadır.

Termal Genleşme bir cismin ısıtıldığında doğrusal boyutlarının artmasıdır. Camın doğrusal termal genleşme katsayısı 5·10-7 ile 200·10-7 arasında değişir. Kuvars camı en düşük doğrusal genleşme katsayısına sahiptir - 5,8·10 -7. Camın termal genleşme katsayısı büyük ölçüde kimyasal bileşimine bağlıdır. Camın termal genleşmesi en çok alkali oksitlerden etkilenir: camdaki içeriği ne kadar yüksek olursa, termal genleşme katsayısı da o kadar büyük olur. SiO 2, Al 2 O 3, MgO ve B 2 O 3 gibi refrakter oksitler kural olarak termal genleşme katsayısını azaltır.

Esneklik, bir cismin deformasyonuna neden olan kuvvetlerin ortadan kaldırılmasından sonra orijinal şekline dönme yeteneğidir.

Esneklik, elastik modül ile karakterize edilir. Elastik modül, stresin neden olduğu elastik bağıl deformasyona oranına eşit bir değerdir. Eksenel gerilim ve basınç altındaki elastiklik modülü (Young modülü veya normal elastisite modülü) ile bir cismin kesme veya ufalanmaya karşı direncini karakterize eden ve kesme gerilimi oranına eşit olan kesme modülü arasında bir ayrım yapılır. kesme açısına kadar.

Kimyasal bileşime bağlı olarak camın normal elastik modülü 4,8x10 4 ...8,3x10 4 arasında değişir, kayma modülü 2x10 4 -4,5x10 4 MPa'dır. Kuvars camının elastik modülü 71,4x10 3 MPa'dır. SiO 2'yi CaO, B 2 O 3, Al 2 O 3, MgO, BaO, ZnO, PbO ile değiştirirken elastik ve kayma modülleri bir miktar artar.

Corning camının özellikleri

Cam kodu		0080	7740	7800	7913	0211
Tip		Silikat	boro-silikat	boro-silikat	%96 Silikat	Çinko-titanyum
Renk		Şeffaf	Şeffaf	Şeffaf	Şeffaf	Şeffaf
Termal genleşme (10-7 cm/cm/°C ile çarpın)	0-300°C	93,5	32,5	55	7,5	73,8
Termal genleşme (10-7 cm/cm/°C ile çarpın)	25 °C, sıcaklığa kadar. sertleşme	105	35	53	5,52	-
Üst limit çalışma sıcaklığı. tavlanmış cam için (mekanik özellikler için)	Normal çalışma, °С	110	230	200	900	-
	Aşırı çalışma, °С	460	490	460	1200	-
Üst limit çalışma sıcaklığı. temperli cam için (mekanik özellikler için)	Normal Çalışma, °C	220	260	-	-	-
	Aşırı çalışma, °С	250	290	-	-	-
	6,4 mm kalınlık, °C	50	130	-	-	-
	12,7 mm kalınlık, °C	35	90	-	-	-
Isı direnci, °C		16	54	33	220	-
Yoğunluk, g/cm3		2,47	2,23	2,34	2,18	2,57
Optik voltaj hassasiyet katsayısı, (nm/cm)/(kg/mm2)		277	394	319	-	361

Her birimiz birden fazla kez camla karşılaştık. Herhangi bir okul çocuğu bu kırılgan ve şeffaf malzemenin ne olduğunu bilir. Her gün aynalarda, pencerelerde, tabaklarda ve mobilyalarda görüyoruz ama buna aşina mıyız? Nasıl üretilir, nedir ve camın özellikleri nelerdir?

Bu kelimenin anlamı nedir

Bu konuda yardımcı olabilecek birçok referans materyali vardır. En popüler kaynaklardan birine göre “cam” kelimesinin anlamı nedir? Ozhegov'un sözlüğü bu maddeyi, belirli metallerin oksitleriyle karıştırılmış kuvars kumundan elde edilen katı bir malzeme olarak nitelendiriyor. Tanım bile bu malzemenin üretim yöntemi hakkında fikir veriyor. Ancak bu konuya daha sonra geçeceğiz.

Elbette herkes camın şeffaf bir malzeme olduğuna alışıktır. Ancak Ozhegov'un sözlüğünün böyle bir açıklama sağlamadığını lütfen unutmayın. Cam sadece şeffaf değil aynı zamanda renkli veya buzlu da olabilir. Ancak malzemenin bileşimi önemsiz derecede farklıdır.

Cam neyden yapılmıştır?

Standart cam bileşimi saf kireç ve soda karışımıdır. Malzemenin özelliklerini değiştirmek için çeşitli katkı maddeleri kullanılabilir. Ancak yine de ana bileşen saf nehir kumudur. Miktarı tüm karışımın yaklaşık% 75'idir. Soda kumu neredeyse 2 kat azaltmanıza olanak sağlar. Kireç, camı çoğu kimyasaldan korur ve aynı zamanda dayanıklılık ve parlaklık katar.

Ek kirlilikler:

Manganez. Belirli bir yeşil renk tonu elde etmek için cama eklenir. Diğer renkleri elde etmek için nikel veya krom kullanılabilir.
Kurşun, cama ilave parlaklık ve karakteristik bir çınlama sesi verir. Malzeme dokunulduğunda soğur. Kurşunla karıştırılan cama kristal denir.
Borik asit oksit ayrıca malzemeye ilave parlaklık ve şeffaflık kazandırırken ürünün termal genleşme katsayısını da azaltır.

Cam üretiminin tarihçesi

6000 yıl önce bile insanlar bu güzel ve kırılgan malzemenin nasıl yaratılacağını biliyorlardı. Tabii ki, görünümü modern camdan biraz farklıydı, çünkü Eski Mısır ve Mezopotamya'da yüksek kaliteli kum temizleme ekipmanı ve diğer aletler yoktu. Ancak orada cam üretimi başladı. Çevresel etkilere karşı dayanıklılığı sayesinde bu materyal, tarihçilere eski halkların kültürü ve teknik yetenekleri hakkında fikir verdi.

Rusya'daki ilk cam üretim tesisi 1636'da ortaya çıktı. Moskova yakınında bulunuyordu. Yemekler burada yaratıldı ve bu sanayi dalı Peter I döneminde büyük gelişme gösterdi.

Yüksek basınçlı pompanın icadı ancak 1859'da cam üfleyicilerin katılımı olmadan cam üretmeyi mümkün kıldı. Bu, üretimi büyük ölçüde basitleştirdi. Ve 19. yüzyılın başında malzemenin ilginç bir özelliği keşfedildi - bitmiş ürün belirli bir sıcaklığa ısıtılırsa camın mekanik özellikleri% 400 artacaktır.

Modern üretim

Teknolojiler çok ileri adım attı ve her türlü malzemenin büyük miktarlarda ve en az insan çabasıyla yaratılmasını mümkün kıldı. Şu anda, standart yerleşik teknoloji kullanılarak camın oluşturulduğu birçok fabrika bulunmaktadır. Teknolojiyi tanıyarak erimiş kuvarsit kumundan elde edilen modern malzemenin ne olduğunu öğreneceğiz. Örnek olarak sac malzemeyi ele alalım.

Aşamalara göre cam üretimi:

Gerekli tüm bileşenler fırına yüklenir ve sıvı homojen bir kütle oluşana kadar ısıtılır.
Özel bir homojenleştiricide bu alaşım homojen hale gelinceye kadar karıştırılır.
Ortaya çıkan kütle, dibinde erimiş kalay bulunan düz bir kaba dökülür. Orada cam dağıtılarak tek tip ince bir tabaka oluşturulur.
Soğuyan ve sertleşen malzeme konveyöre gönderilir. Orada cam kalınlığı kontrol ediliyor ve kesiliyor. Testi geçemeyen malzemeler ve arızalı parçalar yeniden eritilmeye gönderilir.
Son bir kalite kontrolü gerçekleştirilir ve ardından cam, bitmiş ürün deposuna ulaşır.

Cam türleri

Şu anda, bu malzeme en yaygın olanlardan biridir. Hem görünüm hem de fiziksel özellikler bakımından farklılık gösteren farklı cam türlerinin bulunması şaşırtıcı değildir. Bunlardan bazıları:

Kristal cam. Bu kurşun içeren bir malzemedir. Yukarıda bahsetmiştik.
En saf kumu içerdiğinden son derece dayanıklıdır. Sıcaklık dalgalanmalarına dayanabilir, bu nedenle optik aletler, laboratuvar cam eşyaları ve pencereler oluşturmak için kullanılır.
Köpük cam. Duvar ve zeminlerin hem bitirilmesi hem de döşenmesi için kullanılabilen hafif bir yapı malzemesi. Yüksek ısı ve ses yalıtım özelliklerine sahip olması nedeniyle çok sayıda boşluk içerir.
Cam yünü. İnce ve çok sağlam ipliklerden oluşan hacimli, havadar bir malzeme. Ateşe dayanıklıdır, bu nedenle sadece inşaatta değil aynı zamanda itfaiyeciler ve kaynakçılar için kıyafetlerin dikilmesinde de kullanılır.

Cam uygulaması

Özelliklerine ve görünümüne bağlı olarak bu malzeme hemen hemen her uygulamada kullanılabilir. Günümüzde üretilen camın ana tüketicisi inşaat sektörüdür. Üretilen malzemenin yarısından fazlasını kullanır. Amacı çok çeşitli olabilir - duvar kaplaması, pencere camı, içi boş tuğladan duvar yapımı, ısı yalıtımı vb. İnşaat alanı aynı zamanda Gotik pencerenin ne olduğunu da içeriyor, muhtemelen herkes biliyor. Kural olarak, çok sayıda renkli cam parçasıyla kaplanmıştır. Günümüzde vitray pencereler alaka düzeyini kaybetmemiş ve hem inşaatta hem de mobilya üretiminde kullanılmaktadır.

Popülerlik açısından ikinci sırada çeşitli amaçlara yönelik cam kaplar yer almaktadır. Biraz daha az sofra takımı üretiliyor. Camın kimya endüstrisinde vazgeçilmez bir malzeme olduğunu, çünkü çoğu reaktife karşı dayanıklı olduğunu belirtmekte fayda var.

Fiziki ozellikleri

Diğer malzemeler gibi camın da belirli bir alanda kullanmadan önce bilmeniz gereken bir takım nitelikleri vardır.

Yoğunluk. Karışımın bileşimine ve üretim yöntemine bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Camın yoğunluğu 220 ila 650 kg/m3 arasında değişebilir.
Kırılganlık. Bu özellik camın ayırt edici bir özelliği olup inşaat alanında kullanımını sınırlamaktadır. Şu anda bilim insanları malzemenin gücünü en üst düzeye çıkaran daha karmaşık alaşımlar yaratıyor.
Isı dayanıklılığı. Sıradan cam 90 o C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilir. İşlemden sonra malzemenin termal özellikleri önemli ölçüde artar. Örneğin endüstriyel cam 200 o C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanabilir.

Cam hakkında çok şey öğrendik; ne olduğu, nasıl üretildiği ve hangi özelliklere sahip olduğu. Biraz ara vermenin ve bu çok yaygın malzeme hakkındaki en ilginç gerçekleri tanımanın zamanı geldi. Çok az kişi şunu biliyor:

Çatlağın hızı 4828 km/saattir.
Bu malzemenin bozunma süresi yaklaşık bir milyon yıldır.
Cam neredeyse hiç kalite kaybı olmadan tekrar tekrar eritilebilir. Bu bakımdan neredeyse hiç analogu yoktur.
Amorf bir malzeme olduğundan erimiş cam hızla soğutulduğunda katılaşmaz. Bu özel koşullar gerektirir.

Camın inşaatta ve insan yaşamının diğer alanlarında bu kadar aktif kullanılması boşuna değildir. Elbette uzun süre en popüler malzemelerden biri olmaya devam edecek. Bu ifade, camın yaratılmasına yönelik bileşenlerin Dünya'da büyük miktarlarda mevcut olması nedeniyle cam imalatının gücü, dayanıklılığı ve göreceli kolaylığı ile desteklenmektedir.

Camdan daha çok yönlü bir malzeme hayal etmek zordur. Nasıl üretileceğini yüzyıllar önce öğrendiler ve bugüne kadar cam, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında ve dallarında popüler bir malzeme olmayı sürdürüyor. Popülerliği, önemli bir özellik ve nitelik listesinden kaynaklanmaktadır. Bu yazımızda hem bu özelliklerden bahsedeceğiz hem de “Cam hangi alanlarda ve alanlarda kullanılır?” sorusuna cevap vereceğiz.

Camın özellikleri

Modern teknolojilerin gelişmesiyle birlikte kimyasal bileşimini değiştirerek cama ilave özellikler kazandırmak mümkün hale geldi. Camın başlangıçta sahip olduğu özelliklere (sertlik, viskozite, kırılganlık, kimyasal nötrlük, şeffaflık) ek olarak, başka değiştirilmiş niteliklere de (yüksek sıcaklıklara dayanıklılık, dayanıklılık, elektrik akımı iletme yeteneği) sahip olmaya başladı. Bu, farklı cam türlerinin çeşitli alanlarda kullanılmasını mümkün kıldı.

Cam türleri

Camın bileşimi kuvars kumu, kireçtaşı, dolomit içerir, ancak özelliklerini geliştirmek için başka maddeler de (alüminyum ve bor oksit) eklenir. Çeşitli cam türleri bu şekilde elde edilir - inşaat, konteyner, teknik, yüksek kalite. İnşaatta desenli, temperli, ısıya dayanıklı, darbeye dayanıklı, takviyeli cam levha kullanılmaktadır.

Camın çeşitli kullanımları

Cam, yüzyıllardır zanaatını babadan oğula aktaran özel eğitimli ustalar tarafından üretilmektedir. Ancak zamanla süreç makineleşti ve bu da cam ürünlerin toplu olarak üretilmesini mümkün kıldı.

Şu anda cam, inşaat sektöründe, optik endüstrisinde, tıpta, makine mühendisliğinde, alet yapımında, iç tasarımda, modern mimaride, elektrik mühendisliğinde ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Cam, gıda endüstrisi için kavanoz ve şişeler, parfüm şişeleri, kimya endüstrisi için kaplar, ilaç endüstrisi için kaplar ve ampuller gibi cam kapların üretiminde aktif olarak kullanılmaktadır. Cam kaplar evde tekrar kullanılabilir ancak asıl dezavantajları kırılgan olmalarıdır.

Cam iç mekanda da kendini gösterdi. Bir evin veya dairenin içini değiştirmek için mükemmel bir çözüm, cam kapılar, bölmeler ve mobilyaların oluşturulması olabilir. Çeşitli işlemler, modern teknolojiler ve cama boyaların eklenmesi, çeşitli yapı, şekil ve renklerde ürünler oluşturmayı mümkün kılar.

Cam emayeler, kimyasal ekipmanlar, tabaklar, sıhhi tesisat armatürleri ve hatta mücevherler için koruyucu kaplama olarak kullanılan çok renkli cam katmanlardır.

Cam ayrıca çeşitli amaçlara yönelik ultra ince optik cihazların yaratılmasını da mümkün kıldı. Bu cihazlara mikroskoplar, fotoğraf ekipmanları, teleskoplar ve tabii ki gözlükler dahildir.

İnşaatta cam uygulaması

Son zamanlarda, cam levhaların üretiminde giderek daha fazla cam kullanılıyor. Bu tür levhalar çeşitli binaların cephelerini bitirmek için kullanılır. Bu amaçla çeşitli cam türleri ve cephe camları kullanılmaktadır. Mimarlar renkli, şeffaf ve yarı saydam camları tercih ediyor. Mekanik mukavemeti arttırmışlardır ve bu nedenle bu tür camların kırılması neredeyse imkansızdır.

Camın kapsamı ve uygulamaları burada bitmiyor. Fiberglas benzersiz bir yapı malzemesidir. Camın işlenmesiyle elde edilen cam elyafı darbeye dayanıklı, yangına dayanıklı, çevre dostu, çürümez ve deforme olmaz, ayrıca yüksek ısı yalıtımı ve ses emici özelliklere sahiptir. Fiberglas, cam kumaşlar, cam yünü, güçlendirilmiş ve plastik fiberglas, cam elyafı, cam duvar kağıdı ve fiberglas ağ üretmek için kullanılır. Bu malzemeler inşaatlarda izolasyon ve bağlantı elemanı olarak kullanılmaktadır.