ZERODUR®
Expansão térmica
Tolerâncias de CTE do ZERODUR®
Por padrão, o coeficiente de expansão térmica (CTE) médio do ZERODUR® é medido dentro da faixa de temperatura de 0°C a 50°C. Cinco classes de expansão são diferenciadas da seguinte forma:
| Níveis de CTE | CTE (0°C; 50°C)* |
|---|---|
| Expansão ZERODUR® Classe 2 | 0 ± 0.100 ・ 10-6/K |
| Expansão ZERODUR® Classe 1 | 0 ± 0.050 ・ 10-6/K |
| Expansão ZERODUR® Classe 0 | 0 ± 0.020 ・ 10-6/K |
| Expansão ZERODUR® Classe 0 SPECIAL | 0 ± 0.010 ・ 10-6/K |
| Expansão ZERODUR® Classe 0 EXTREME | 0 ± 0.007 ・ 10-6/K |
| ZERODUR® TAILORED |
TAILORED ± 0,020・10-6/K |
*CTE (0 °C; 50 °C) descreve o coeficiente médio linear de expansão térmica na temperatura de 0 °C a 50 °C.
Temperatura máxima de aplicação 600 °C.
Mediante solicitação, o ZERODUR® está disponível para faixas de temperatura personalizadas.
Oferecemos uma classe de expansão 0 ou otimizada para sua aplicação individual.
Homogeneidade de CTE
A homogeneidade é avaliada pela medição de amostras do CTE distribuídas de forma homogênea por todo o bloco e calculando a diferença no CTE entre o valor mais alto e o mais baixo medido.
A homogeneidade da expansão linear pode ser garantida nas seguintes classes de peso:
Tolerâncias de homogeneidade de CTE (0 °C; 50 °C)
- até 18 T: < 0,03 ・ 10-6/K
- até 6 T: < 0,02 ・ 10-6/K
- até 0,3 T: < 0,01 ・ 10-6/K
Distribuição de CTE dentro de um bloco de 1,5 m de diâmetro com uma homogeneidade de CTE medida de 0,004 · 10-6/K
Tolerâncias de CTE do ZERODUR® K20
O ZERODUR® K20, uma versão de alta temperatura do ZERODUR®, foi otimizado para suportar temperaturas mais altas de aplicação.
Coeficiente de expansão térmica linear médio do ZERODUR® K20
- CTE (20°C; 700°C): 2,4・10-6/K
- CTE (20°C; 300°C): 2,2・10-6/K
- CTE (0°C; 50°C): 1,6 ・ 10-6/K
Temperatura máxima de aplicação 850°C.
Qualidade interna
Se nenhuma qualidade for especificada em um pedido, o ZERODUR® será fornecido com a qualidade padrão. Especificações individuais de qualidade interna podem ser atendidas mediante solicitação.
Inclusões
Embora o nível de defeitos seja baixo, as principais inclusões encontradas no ZERODUR® são bolhas. Durante a inspeção de peças ZERODUR®, todas as inclusões com um diâmetro > 0,3 mm são levadas em consideração. Se uma inclusão tiver um formato que não seja esférico, o diâmetro médio é relatado como a média do comprimento e da largura. O ZERODUR® está disponível em seis níveis diferentes de qualidade de inclusão, que são definidos de acordo com a dimensão da sua peça.
Níveis de qualidade para inclusões no ZERODUR®
Número médio de inclusões por 100 cm3:
| Padrão | 5,0 |
|---|---|
| Classe 4 | 5,0 |
| Classe 3 | 4,0 |
| Classe 2 | 3,0 |
| Classe 1 |
2,0 |
| Classe 0 |
1,0 |
Diâmetro máximo de inclusões individuais em mm para diferentes diâmetros ou diagonais da peça ZERODUR®:
| No volume crítico | < 500 mm | < 2.000 mm | < 4.000 mm |
|---|---|---|---|
| Padrão | 1,4 | 2,0 | 3,0 |
| Classe 4 | 1,2 | 1,8 | 2,5 |
| Classe 3 | 1,0 | 1,6 | 2,0 |
| Classe 2 | 0,8 | 1,5 | 1,8 |
| Classe 1 | 0,6 | 1,2 | 1,6 |
| Classe 0 | 0,4 | 1,0 | 1,5 |
| No volume não crítico |
< 500 mm | < 2.000 mm | < 4.000 mm |
|---|---|---|---|
| Padrão | 3,0 | 6,0 | 10,0 |
| Classe 4 | 2,0 | 5,0 | 8,0 |
| Classe 3 | 1,5 | 4,0 | 6,0 |
| Classe 2 | 1,0 | 3,0 | 6,0 |
| Classe 1 | 0,8 | 3,0 | 6,0 |
| Classe 0 | 0,6 | 3,0 | 6,0 |
Especificações individuais mediante solicitação.
Tensão em massa
A birrefringência de tensão em massa do ZERODUR® é registrada na diferença de trajeto por espessura na direção da inspeção. Para discos, é medida na direção axial a 5% do diâmetro da borda. Para placas retangulares, a medição é realizada no meio do lado mais longo perpendicular à superfície da placa.
Níveis de qualidade para tensão em massa no ZERODUR®
Birrefringência de tensão em massa [nm/cm] para peças com diâmetros ou diagonais:
| < 500 mm | < 2.000 mm | < 4.000 mm | |
|---|---|---|---|
| Padrão | 6 | 12 | 15 |
| Classe 4 | 4 | 10 | 12 |
Estrias
Adicionalmente à birrefringência de tensão em massa, a birrefringência de tensão induzida pelas estrias locais é classificada como uma função do diâmetro da peça.
Birrefringência de tensão causada por estrias [nm/estrias] para peças com diâmetros ou diagonais:
| < 500 mm | < 2.000 mm | < 4.000 mm | |
|---|---|---|---|
| Padrão | 60 | 60 | 60 |
| Classe 4 | 45 | 45 | 45 |
| Classe 3 | 30 | 30 | 30 |
| Classe 2 | 5 | 30 | 30 |
| Classe 1 | - | 5 | 30 |
Processamento
O ZERODUR® é processado em geometrias complexas com base em desenhos técnicos e especificações de nossos clientes. Nossos engenheiros de processo e aplicação oferecem suporte durante a fase de projeto do seu produto para aproveitar ao máximo as propriedades do ZERODUR® para sua aplicação individual. Também fornecemos modelagem de elementos finitos e requisitos de qualidade especiais mediante solicitação.
As retificadoras CNC de 5 eixos permitem a fabricação precisa de peças ZERODUR® de até 4,25 m de diâmetro. O destaque do processamento do ZERODUR® é sua leveza por meio das difíceis taxas de proporção de retificação de pequenas alturas e espessura do reforço usadas para peças com requisitos rígidos de peso.
Com polimento unilateral e bilateral, oferecemos graus diferentes de qualidade de superfície para dimensões de até 500 mm. Dependendo do tamanho da sua peça, é possível alcançar uma aspereza até a faixa de menos de 1 nanômetro.
Como o ZERODUR® atua como um substrato muito bom para revestimento, vários revestimentos, desde o alumínio padrão até revestimentos complexos personalizados, estão disponíveis para peças com menos de 300 mm. Nossos especialistas em revestimento estão prontos para ajudá-lo a escolher o que melhor atende às suas especificações.
Tolerâncias de retificação CNC propostas para dimensões e formas
| Dimensão < 2.000 mm | Tolerâncias [mm] | Tolerâncias mais restritas [mm]* |
|---|---|---|
| Comprimento, largura, altura |
± 0,3 | ± 0,1 |
| Diâmetro: | ± 0,3 | ± 0,1 |
| Ângulo | ± 5' | ± 1’ |
| Nivelamento ** | 0,1 - 0,2 | 0,1 |
| Cilindricidade ** | 0,1 | 0,1 |
| Perfil ** | 0,2 | 0,1 |
| Paralelismo ** | 0,1 - 0,2 | 0,1 |
| Posição ** | 0,1 | 0,1 |
| Concentricidade ** | 0,1 | 0,1 |
| Excentricidade ** | 0,1 | 0,1 |
** de acordo com a ISO 1101
| Dimensão ≤ 4.000 mm |
Tolerância [mm] |
Tolerâncias mais restritas [mm]* |
|---|---|---|
| Comprimento, largura, altura | ± 0,4 |
± 0,2 |
| Diâmetro: | ± 0,4 | ± 0,2 |
| Ângulo | ± 5' | ± 1’ |
| Nivelamento ** | 0,2 | 0,1 |
| Cilindricidade ** | 0,2 | 0,1 |
| Perfil ** | 0,4 | 0,2 |
| Paralelismo ** | 0,2 | 0,1 |
| Posição ** | 0,2 | 0,1 |
| Concentricidade ** | 0,2 | 0,1 |
| Excentricidade ** | 0,2 | 0,1 |
** de acordo com a ISO 1101
Propriedades físicas
Cálculo da resistência à flexão e da vida útil
ZERODUR® é o material preferido quando se trata de excelentes propriedades térmicas e precisão em aplicações de alta tecnologia. Muitas vezes, essas aplicações também exigem que determinadas cargas mecânicas sejam suportadas, por exemplo, continuamente em suportes de espelhos telescópicos ou em curto prazo durante o lançamento de um foguete.
O principal fator a ser avaliado para quantificar a tensão de ruptura do ZERODUR® é a qualidade da superfície, especialmente a ocorrência de microfissuras. Em geral, a aplicação de cargas abaixo de 10 MPa de tensão de tração não exige nenhuma análise de ruptura especial do ZERODUR®.
Os dados exaustivos da SCHOTT sobre eventos de ruptura de amostras retificadas do ZERODUR® mostraram que ela é capaz de suportar cargas mecânicas de longo prazo (dez anos) de 30 a 100 MPa. Isso é muito maior do que o previsto anteriormente. Usando uma distribuição Weibull de três parâmetros, temos o prazer de discutir a vida útil do ZERODUR® sob suas cargas mecânicas individuais de longo prazo.
Propriedades mecânicas e óticas típicas
| ZERODUR® | ZERODUR® K20 | |
|---|---|---|
| Condutividade térmica λ a 20°C [W/(mƟK)] | 1,46 | 1,63 |
| Índice de difusividade térmica a a 20°C [10-6m2/s] | 0,72 | - |
| Capacidade térmica cp a 20°C [J/(g · K)] | 0,80 | 0,90 |
| Módulo de Young E a 20°C [GPa] - valor médio | 90,3 | 84,7 |
| Razão de Poisson | 0,24 | 0,25 |
| Densidade ρ [g/cm3] | 2,53 | 2,53 |
| Dureza Knoop HK 0,1/20 (ISO9385) | 0,1 - 0,2 | 0,05 |
| Índice de refração nd | 0,1 | 0,05 |
| Número Abbe νd | 0,1 | 0,05 |
| Transmitância interna Ti a 580 nm / 5 mm de espessura | 0,95 | - |
| Transmitância interna Ti a 580 nm / 10 mm de espessura | 0,9 | - |
| Coeficiente de tensão ótica K a λ = 589,3 nm [10-6MPa-1] | 3 | - |
| Resistividade elétrica ρ a 20°C [Ω · cm] | 2,6 · 1.013 | - |
| Tk100 [°C], Temperatura para ρ = 108 [Ω · cm] | 178 | - |
Propriedades químicas
À temperatura ambiente, a maioria dos ácidos, álcalis, sais e soluções corantes não deixam traços residuais nas superfícies ZERODUR®. Ela pode ser marcado por ácido fluorídrico, bem como por ácido sulfúrico concentrado a temperaturas elevadas. Além disso, materiais de construção como mica, chamote, MgO e SiO2 não reagem de maneira perceptível com o ZERODUR® (até 600°C durante 5 h). Em contraste, o esmalte reage acima de 560°C por ter sua superfície destruída.
Com base na boa resistência química do material, revestimentos como espelhos são removíveis de maneira reproduzível. A superfície polida é simplesmente limpa e revestida novamente por um protocolo otimizado.
Propriedades químicas típicas
| ZERODUR® | ZERODUR® K20 | |
|---|---|---|
| Classe de resistência hidrolítica (ISO 719) | HGB 1 | - |
| Classe de resistência a ácido (ISO 8424) | 1,0 |
- |
| Classe de resistência à base de álcalis (ISO 10629) | 1,0 | - |
| Resistência ao clima | Classe 1 | - |
| Resistência a manchas | Classe 0 | - |
| Permeabilidade do hélio [Atoms/(cm · s · bar)] a 20°C | 1,6 · 106 | - |
| Permeabilidade do hélio [Atoms/(cm · s · bar)] a 100°C | 5,0 · 107 | - |
| Permeabilidade do hélio [Atoms/(cm · s · bar)] a 200°C | 7,2 · 108 | - |
