مواد و ساخت پیشرفته

به موازات شناخت نقاط قوت ساختاری و زیبایی شناختی اجزای شیشه ریخته ­گری، سؤالاتی در مورد تأثیر زیست محیطی و چرخه زندگی آنها مطرح می ­شود. تولید شیشه از مرحله مواد خام نیاز به مصرف انرژی بالایی دارد اما بازیافت اجزای شیشه ­ای باعث تقریباً 25 درصد مصرف انرژی کمتری می ­شود. بنابراین، استفاده از شیشه‌های دور ریخته‌شده در حال حاضر به ‌عنوان منبع خام برای ریخته‌گری شیشه در دماهای پایین‌تر، ایده امیدوارکننده‌ای است که هم به مشکل مبرم ضایعات شیشه و هم به الزام کاهش کربن اجزای ساختمان شیشه‌ای می‌پردازد. زمان بازپخت مورد نیاز را می ­توان بزرگترین مشکل برای ریخته ­گری قطعات شیشه­ای با جرم قابل توجه در نظر گرفت.

عوامل کلیدی برای کاهش زمان بازپخت عبارتند از ضریب انبساط حرارتی شیشه (مستقیم به ترکیب شیشه مربوط می شود)، جرم و شکل کلی جسم. در این جهت، یک ساختار بسیار سبک‌تر می‌تواند زمان بازپخت را تا حد زیادی کاهش دهد و ساخت اجزای بزرگ‌تر را در زمان کاهش یافته قابل توجهی ممکن می‌سازد. به عنوان مثال، یک هندسه بهینه متشکل از مقاطع نازک‌تر می‌تواند منجر به سفتی بالا و کاهش وزن شود. با این حال، هندسه­ های بهینه به نوبه خود به قالب­ های پیچیده و با دقت بالا نیاز دارند که منجر به هزینه­های ساخت بالاتر می­شود. به عبارت دیگر، برای یک دسته محدود به عنوان مثال، صد واحد، هزینه یک قالب فولادی با دقت بالا می­تواند به طور قابل توجهی قیمت محصول نهایی را افزایش دهد. از این رو، یک جایگزین برای ریخته‌گری اجزای شیشه‌ای سفارشی‌شده با قالب‌های یکبار مصرف کم‌هزینه به دست می‌آید. شیشه با ترکیب شفافیت، دوام، مقاومت شیمیایی و مقاومت فشاری بالا، یکی از پرکاربردترین مواد در زندگی روزمره ما است. در نتیجه، تولید مقادیر زیادی ضایعات شیشه­ ای اجتناب ناپذیر است. بنابراین استفاده منطقی از این منابع و بهبود بازیافت آن­ها چالشی مهم برای صنعت و دانشگاه است.

بر این اساس، اخیرا یک کار تحقیقاتی در این زمینه انجام شده است که به نتایج آن در این گزارش می­ پردازیم. هدف این کار پیشنهاد جایگزینی برای بازیافت ضایعات شیشه برای تولید بلوک‌های توخالی با استفاده از فرآیند ریخته‌گری در کوره می­باشد. برای این هدف، کل فرآیند، از طراحی بلوک‌ها گرفته، تا گذراندن مراحل تولید و پایان دادن به آزمایش‌هایی برای مشخصه‌یابی بلوک‌های تولید شده، گزارش شده است. در طراحی بلوک­ها، جنبه ­های ساختاری، زیبایی شناختی و پایدار در نظر گرفته شده است. تأثیر پارامترهای ریخته­ گری کوره بر روی خواص بلوک­ ها مورد بررسی قرار گرفته است. بلوک‌های به‌دست‌آمده با میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نوری، پراش اشعه ایکس و تست فشرده‌سازی مشخصه یابی شده ­اند.

نتایج این تحقیق نشان داده است که دمای فرآیند بالاتر و زمان‌های قرار گرفتن طولانی‌تر منجر به همجوشی بهتر ذرات و بلورینگی بالاتر شیشه می‌شود و در نتیجه شفافیت و روشنایی بلوک‌ها از بین می‌رود، اما صافی سطح و یکنواخت‌تر و افزایش مقاومت فشاری را افزایش می‌دهد. رویکرد توصیف ­شده نشان­دهنده مزایای اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی بازیافت ضایعات شیشه ­ای است.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772912523000052