در فرآیند فیوزینگ یا همجوشی شیشه (Glass Fusing)، کوره به عنوان شریان اصلی کنترل دینامیک حرارتی عمل می‌کند. این تجهیزات کارآمد وظیفه دارند انرژی گرمایی لازم را به گونه‌ای تامین و هدایت کنند که شیشه مستقر بر روی پد، در یک سیکل برنامه‌ریزی‌شده و کالیبره، مسیر دمایی فاز معمولی تا نقطه ذوب و فرآیند معکوس آن یعنی آنیلینگ (تنش‌زدایی) را بدون نقص سپری کند. سیستم‌های حرارتی فیوزینگ باید توانایی عملیاتی افزایش دما تا حداقل ۱۶۰۰ درجه فارنهایت (معادل ۸۷۱.۱۱ درجه سانتی‌گراد) را دارا بوده و به کنترلرهای دیجیتال پله‌ای (Ramp/Hold) جهت پایش دقیق هر یک از مراحل فرآیند پخت مجهز باشند. هنر ذوب و فرم‌دهی شیشه‌ها در کوره را می‌توانید در مقاله [فیوز گلس یا همجوشی شیشه چیست؟] به صورت تصویری دنبال کنید.

تحلیل مهندسی انواع کوره در صنایع شیشه

مکانیزم توزیع حرارت در محفظه پخت، کوره‌های الکتریکی این صنعت را به دو دسته ساختاری عمده تقسیم می‌کند: کوره‌های از بالا حرارتی (Top-Firing Furnaces) و کوره‌های از کنار حرارتی (Side-Firing Furnaces).

کوره از بالا حرارتی

تجهیزات الکتریکی که المنت‌های حرارتی آن‌ها در بخش فوقانی سقف نصب و پیکربندی شده‌اند، در اصطلاح فنی کوره‌های از بالا حرارتی نامیده می‌شوند. این ساختار مهندسی، تشعشعات حرارتی ساطع‌شده از المنت‌ها را به صورت عمود بر سطح و کاملاً یکنواخت به سمت پایین و روی کل ضخامت شیشه واقع بر قفسه می‌تاباند. در این روش، تمام بخش‌های سازه شیشه‌ای مقدار هماهنگ و متوازنی از انرژی گرمایی را در یک واحد زمانی واحد دریافت می‌کنند. از این رو، به دلیل به حداقل رسیدن اختلاف دما میان بخش‌های مرکزی و لبه‌های جانبی شیشه، نرخ انبساط حرارتی کاملاً همگن خواهد بود. این الگوی انتقال گرما به اپراتور اجازه می‌دهد فرآیند گرمادهی اولیه را با نرخ صعود سریع‌تری بدون ریسک شوک حرارتی و شکستگی شیشه مدیریت کند.

کوره از کنار حرارتی

سیستم‌هایی که عناصر حرارتی و المنت‌های آن‌ها در دیواره‌های عمودی و جانبی محفظه تعبیه شده‌اند، تحت عنوان کوره‌های از کنار حرارتی شناخته می‌شوند. هندسه حرارتی این دستگاه‌ها به گونه‌ای است که جریان گرما را از جداره‌های کناری به سمت مرکز کوره هدایت می‌کند. در نتیجه این فرآیند، قطعات شیشه‌ای قرارگرفته در محیط پیرامونی و حاشیه قفسه، انرژی حرارتی را بسیار سریع‌تر از قطعات مستقر در کانون و مرکز سینی کوره جذب می‌نمایند. چنانچه این عدم تعادل دما میان بخش‌های مختلف جدار شیشه از حد آستانه تحمل متریال فراتر رود، تغییرات ناهمگون ضریب انبساط حرارتی منجر به ایجاد تنش‌های شدید داخلی و نهایتاً شکست ساختاری شیشه خواهد شد. به همین دلیل فنی، برنامه گرمادهی اولیه در کوره‌های از کنار حرارتی باید با شیب ملایم‌تر و بسیار آهسته‌تر نسبت به مدل‌های سقف‌حرارتی تنظیم گردد.  

در فرآیند فیوزینگ یا همجوشی شیشه (Glass Fusing)، کوره به عنوان شریان اصلی کنترل دینامیک حرارتی عمل می‌کند. این تجهیزات کارآمد وظیفه دارند انرژی گرمایی لازم را به گونه‌ای تامین و هدایت کنند که شیشه مستقر بر روی پد، در یک سیکل برنامه‌ریزی‌شده و کالیبره، مسیر دمایی فاز معمولی تا نقطه ذوب و فرآیند معکوس آن یعنی آنیلینگ (تنش‌زدایی) را بدون نقص سپری کند. سیستم‌های حرارتی فیوزینگ باید توانایی عملیاتی افزایش دما تا حداقل ۱۶۰۰ درجه فارنهایت (معادل ۸۷۱.۱۱ درجه سانتی‌گراد) را دارا بوده و به کنترلرهای دیجیتال پله‌ای (Ramp/Hold) جهت پایش دقیق هر یک از مراحل فرآیند پخت مجهز باشند. هنر ذوب و فرم‌دهی شیشه‌ها در کوره را می‌توانید در مقاله [فیوز گلس یا همجوشی شیشه چیست؟] به صورت تصویری دنبال کنید.

تحلیل مهندسی انواع کوره در صنایع شیشه

مکانیزم توزیع حرارت در محفظه پخت، کوره‌های الکتریکی این صنعت را به دو دسته ساختاری عمده تقسیم می‌کند: کوره‌های از بالا حرارتی (Top-Firing Furnaces) و کوره‌های از کنار حرارتی (Side-Firing Furnaces).

کوره از بالا حرارتی

تجهیزات الکتریکی که المنت‌های حرارتی آن‌ها در بخش فوقانی سقف نصب و پیکربندی شده‌اند، در اصطلاح فنی کوره‌های از بالا حرارتی نامیده می‌شوند. این ساختار مهندسی، تشعشعات حرارتی ساطع‌شده از المنت‌ها را به صورت عمود بر سطح و کاملاً یکنواخت به سمت پایین و روی کل ضخامت شیشه واقع بر قفسه می‌تاباند. در این روش، تمام بخش‌های سازه شیشه‌ای مقدار هماهنگ و متوازنی از انرژی گرمایی را در یک واحد زمانی واحد دریافت می‌کنند. از این رو، به دلیل به حداقل رسیدن اختلاف دما میان بخش‌های مرکزی و لبه‌های جانبی شیشه، نرخ انبساط حرارتی کاملاً همگن خواهد بود. این الگوی انتقال گرما به اپراتور اجازه می‌دهد فرآیند گرمادهی اولیه را با نرخ صعود سریع‌تری بدون ریسک شوک حرارتی و شکستگی شیشه مدیریت کند.

کوره از کنار حرارتی

سیستم‌هایی که عناصر حرارتی و المنت‌های آن‌ها در دیواره‌های عمودی و جانبی محفظه تعبیه شده‌اند، تحت عنوان کوره‌های از کنار حرارتی شناخته می‌شوند. هندسه حرارتی این دستگاه‌ها به گونه‌ای است که جریان گرما را از جداره‌های کناری به سمت مرکز کوره هدایت می‌کند. در نتیجه این فرآیند، قطعات شیشه‌ای قرارگرفته در محیط پیرامونی و حاشیه قفسه، انرژی حرارتی را بسیار سریع‌تر از قطعات مستقر در کانون و مرکز سینی کوره جذب می‌نمایند. چنانچه این عدم تعادل دما میان بخش‌های مختلف جدار شیشه از حد آستانه تحمل متریال فراتر رود، تغییرات ناهمگون ضریب انبساط حرارتی منجر به ایجاد تنش‌های شدید داخلی و نهایتاً شکست ساختاری شیشه خواهد شد. به همین دلیل فنی، برنامه گرمادهی اولیه در کوره‌های از کنار حرارتی باید با شیب ملایم‌تر و بسیار آهسته‌تر نسبت به مدل‌های سقف‌حرارتی تنظیم گردد.