Сплавление стекла — это соединение кусков стекла при высокой температуре , обычно в печи . [1] [2] Обычно это делается примерно при температуре от 700 °C (1292 °F) до 820 °C (1510 °F), [3] [4] и может варьироваться от плавления при более низких температурах, при котором отдельные куски стекла склеиваются, но все еще сохраняют свою индивидуальную форму, [5] до полного сплавления при более высоких температурах, при котором отдельные куски плавно переходят друг в друга. [6]
Хотя точное происхождение методов сплавления стекла неизвестно, есть археологические свидетельства того, что египтяне были знакомы с этими методами примерно за 2000 лет до н. э. [7] Хотя эта дата общепринята среди исследователей, некоторые историки утверждают, что самые ранние методы сплавления были впервые разработаны римлянами, которые были гораздо более плодовитыми стеклодувами. [8] Сплавление было основным методом изготовления небольших стеклянных предметов в течение примерно 2000 лет, до изобретения стеклянной паяльной трубки . Стеклодувное дело в значительной степени вытеснило сплавление из-за его большей эффективности и полезности.
В то время как работа со стеклом в целом переживала возрождение в эпоху Возрождения, фьюзинг в этот период в значительной степени игнорировался. Фьюзинг начал вновь обретать популярность в начале 20-го века, особенно в США в 1960-х годах. Современное фьюзинг стекла является широко распространенным хобби, но эта техника также набирает популярность в мире изящных искусств.
Разрозненные части стекла должны быть совместимы , чтобы обеспечить их правильное соединение. Распространено заблуждение, что стекла с одинаковым коэффициентом расширения (COE) будут совместимы. Коэффициент расширения является одним из показателей того, что стекла могут быть совместимы, но есть много других факторов, которые определяют, совместимы ли стекла. Если несовместимые стекла сплавлены вместе, маловероятно, что сплавленный кусок сможет сохранить структурную целостность. Кусок может разбиться во время процесса охлаждения или со временем развить напряжение, возникающее в точке контакта между несовместимыми стеклами, что приведет к трещинам внутри стекла и, в конечном итоге, к поломке.
Обычно производители печного стекла оценивают свои стекла по совместимости с другими производимыми ими стеклами. Чтобы быть уверенными в том, что используемые ими стекла будут совместимы, многие стеклоплавильщики принимают стекла одного производителя для использования исключительно. [9]
Напряжение в двух несовместимых кусках стекла, которые были сплавлены, можно наблюдать, поместив предмет между двумя поляризационными фильтрами. Это покажет области напряжения, которые со временем будут развивать напряжение и разрушаться. [10]
Большинство современных методов сплавления включают в себя укладку или наложение тонких листов стекла, часто с использованием разных цветов для создания узоров или простых изображений. Затем стопку помещают в печь (которая почти всегда электрическая, но может нагреваться газом или дровами), а затем нагревают с помощью серии пандусов (быстрый нагрев) и выдержек (поддержание температуры в определенной точке) до тех пор, пока отдельные части не начнут соединяться вместе. Чем дольше печь удерживается при максимальной температуре, тем тщательнее будет сплавляться стопка, в конечном итоге размягчаясь и скругляя края исходной формы. После того, как желаемый эффект будет достигнут при максимально желаемой температуре, температура печи будет быстро снижена в диапазоне температур от 815 °C (1499 °F) до 573 °C (1063 °F), чтобы избежать расстекловывания . Затем стеклу дают медленно остыть в течение определенного времени, выдерживая в определенных диапазонах температур, которые необходимы для процесса отжига . Это предотвращает неравномерное охлаждение и поломку и производит прочный готовый продукт.
Такое охлаждение обычно происходит в течение 10–12 часов в три этапа.
Первый этап — период быстрого охлаждения — предназначен для помещения стекла в верхнюю часть диапазона отжига 516 °C (961 °F). Второй этап — выдержка отжига при 516 °C (961 °F) — предназначен для выравнивания температуры в сердцевине и на поверхности стекла при 516 °C (961 °F), снимая напряжение между этими областями. Последний этап, после того как все области успели достичь постоянной температуры, — это окончательное путешествие к комнатной температуре. Печь медленно опускается в течение 2 часов до 371 °C (700 °F), выдерживается в течение 2 часов при 371 °C (700 °F), снова опускается до 260 °C (500 °F), что завершает график обжига. Стекло будет оставаться в закрытой печи до тех пор, пока пирометр не покажет комнатную температуру.
Обратите внимание, что эти температуры не являются жесткими и твердыми правилами. В зависимости от печи, размера проекта, количества слоев, желаемого конечного вида и даже марки стекла, температуры и время наклона и выдержки могут различаться. Небольшие подвески можно обжигать и охлаждать очень быстро. Например, небольшие стеклянные детали можно обжигать всего за один час.
Методы плавления стекла обычно используются для создания художественного стекла , стеклянной плитки и ювелирных изделий, особенно бусин. Методы плавления позволяют создавать более крупные функциональные изделия, такие как блюда, миски, тарелки и пепельницы. Производство функциональных изделий обычно требует 2 или более отдельных обжигов, один для плавления стекла и второй плавления для придания ему формы.
С 1970-х годов все больше любителей сосредоточились на использовании плавленого в печи стекла для изготовления бусин и компонентов для ювелирных изделий . Это стало особенно популярным с появлением стекла, изготовленного специально для плавления в печи.
