Реферат: Работа c трубками на пламени газовых горелок
Все стеклянные трубки перед спаиванием должны быть тщательно вымыты и просушены. Загрязненные торцы трубок следует отрезать. Если отрезанные трубки заготавливаются заранее за один – два часа до их спаивания, то их торцы следует оплавить. Это необходимо делать потому, что перед спаиванием оплавленные торцы придется тщательно протирать, а неоправленные трубки прожигать небезопасно, так как можно порезать руки об острые края. Протирают трубки для удаления с них пыли. Пыль, оседающая на трубке, может быть разного происхождения: органического и неорганического. Если первая при плавлении стекла сгорает, не мешает работе и не влияет на качество изделия, то вторая сплавляется со стеклом, стекло получается неоднородным, образуются трещины, пузыри, микроотверстия и т.п.
Спаивать целесообразнее ровно отрезанные трубки, имеющие одинаковую толщину стенок без воздушных пузырей и включений. Спай считают хорошим, прочным, если он не заметен на готовом изделии и в месте спая по обеим его сторонам трубка сохранила свой первоначальный вид. Границу хорошего спая можно увидеть только при тщательном осмотре изделия. На этом месте по окружности трубки различается узкая, прозрачная полоска.
После изготовления любой спай обязательно отжигают в пламени горелки. Отжигать следует не только место спая, но и трубку с обеих сторон от него на расстоянии 10–80 мм в зависимости от диаметра трубки: чем шире трубка, тем больше обогреваемый участок.
Микроотверстия в спаях. Микроотверстия в спаях – очень опасный брак, особенно если прибор предназначен для работы под высоким вакуумом. Эти отверстия почти невозможно обнаружить не только невооруженным глазом, но иногда с помощью современных течеискателей. Поэтому необходимо знать природу микроотверстий и уметь ликвидировать их.
Микроотверстия чаще всего обнаруживаются в плохо пропаянных спаях при спаивании загрязненных трубок, в месте образования воздушных пузырей. Осмотрев готовые трубки и обнаружив подобные недочеты, можно просто отбраковать трубки, в которых вероятны микроотверстия. Но микроотверстия появляются и в хорошо пропаянных спаях, в месте спая чисто вымытых трубок без посторонних включений. Особенно часто это наблюдается при спаивании молибденового и сиенского стекол. Лучше всего это явление проиллюстрировать на примере спаивания двух трубок одинакового сечения из молибденового стекла. Возьмем чистую трубку и разрежем ее на две равные части. Сильно размягчив торцы трубок в пламени, соединим их и тщательно пропаяем. После остывания на месте спая будет четко видна коричневая полоска, проходящая по окружности трубки. Изменение цвета стекла произошло в результате окисления некоторых окислов металлов, входящих в состав стекла. При правильном спаивании двух трубок эта полоса располагается во внутренних слоях стекла, так как после соединения торцов спай пропаивают и полосу закрывает поверхностный слой стекла.
Если разогреть какую-нибудь часть спая и вытянуть коричневую полосу во внешний слой стекла, то в том месте, где с двух сторон стянуты продукты окисления, образуется микроканал, т.е. микроотверстие. Сравнительно хорошо выход микроканала виден при свечении трубки, разогретой в пламени. Заметив выход окисленной части спая на поверхность трубки, не следует пытаться его закрыть вытягиванием стекла. Чтобы запаять отверстие, надо разогреть узкую стеклянную палочку и нанести тонкий слой стекла, закрыв отверстие, а затем тщательно пропаять.
Чаще всего окисленная часть спая протягивается во внешний слой стенок трубки при изготовлении тройниковых и внутренних спаев, при впаивании остеклованных металлов в прибор, при запаивании широких отверстий и удалении наплывов из спаев. Прежде всего необходимо избегать окисления спая. Этого можно достичь, если свежеотрезанные торцы трубок соединить вне пламени и, слегка сжимая, спаивать так, чтобы пламя не проникало внутрь спая. Тогда он получится без окисленной полосы. Однако в процессе изготовления приборов это не во всех случаях возможно.
Способностью молибденового стекла образовывать микроотверстия в результате окисления при разогревании его в пламени горелки воспользовались при изготовлении особого прибора – натекателя. Натекатель применяют в тех случаях, когда по условиям эксперимента требуется впускать в прибор газ или жидкость с очень малой скоростью. Этот прибор имеет вид обычной пробирки с микроотверстием, расположенным в центре дна. Прибор получают следующим образом. Сначала открытый конец трубки помещают в окислительную зону пламени стеклодувной горелки и сильно размягчают вплоть до заплавления торца трубки, т.е. до образования толстостенного донышка. Дно натекателя в зависимости от предъявляемых требований можно оставить толстостенным или сделать тонкостенным. При нагревании в пламени в центре светящегося дна будет ясно видна красноватая полоска. Однако это еще не отверстие, а лишь место на стекле, где «собрались» окислы, образовавшиеся при сплавлении молибденового стекла в окислительной зоне пламени. Для того чтобы получить отверстие, из заготовки откачивают форвакуумным насосом воздух и искрой щупа искрового течеискателя пробивают отверстие в сплавленном дне. Отверстие пробивается точно по образовавшейся полосе. Размер отверстия зависит от диаметра трубки, степени окисления стекла в пламени, мощности разряда течеискателя. Минимальный диаметр отверстия, получаемого таким путем, может составлять несколько микрометров. Чтобы получить отверстие заданной величины, обеспечивающее натекание газа в прибор с определенной скоростью, делают серию нитекателей, из которых опытным путем, проверяя скорость натекания с помощью специальных приборов, выбирают нужный.
Запаивание отверстий. Запаивают отверстия только палочкой из стекла того же сорта, что и изделие. Палочка может быть круглой, плоской, узкой, широкой, и выбирают ее для работы в соответствии с характером отверстий. Нельзя затягивать отверстия вольфрамовой или молибденовой иглой, так как в спай может попасть окалина этих металлов, при этом в стекле могут образоваться микроотверстия. Небольшие отверстия затягивают размягченной палочкой, припаивая ее чуть выше разогретого края отверстия. Иногда, особенно при ремонте приборов, приходится запаивать довольно широкие отверстия, тогда прибор разогревают, если возможно, в пламени горелки, если нет – в муфельной печи. Полоску накладывают поверх слегка разогретых краев отверстия. Накладываемая полоска стекла должна быть разогрета сильнее, чем края отверстий. Далее закрытое полоской отверстие тщательно пропаивают в пламени, удаляя наплывы стекла.
Простой спай на узких трубках одинакового сечения. Спаять такие трубки можно двумя способами.
Первый способ. Концы спаиваемых трубок помещают в пламя горелки, слегка разогревают и соединяют. Вращая обе трубки в пламени, пропаивают спай до исчезновения шва, время от времени поддувая и выравнивая место спая. Толщина стенок и диаметр в месте спая должны быть близки к толщине стенок и диаметру исходных трубок.
Второй способ. Торцы трубок разогревают до размягчения, затем, вынув из пламени, их соединяют и, вращая, раздувают так, чтобы диаметр раздутого места был на 3–6 мм больше диаметра исходных трубок. Проделав последнюю операцию дважды, раздутие в Месте спая вытягивают до тех пор, пока диаметр не будет равен диаметру исходных трубок.
Спаивание трубок диаметром 50 мм и более. Торцы трубок осторожно обогревают в пламени, затем размягчают часть края, торцов. Размягченные части соединяют в пламени так, чтобы остальные части торцов также сошлись по окружности трубок. Не снимая с пламени и слегка iсжимая трубки с обеих сторон, стараются временно «спаять» торцы по всей окружности, не оставляя отверстий. Убедившись, что торцы «спаяны», на узком рабочем пламени без поддува пропаивают весь спай по частям. Если при этом возникнут небольшие отверстия, на них не обращают внимания, заканчивают пропайку соединенных частей и уже потом затягивают отверстия стеклянной палочкой с последующим пропаиванием и поддуванием. Пламя горелки при этом должно быть узкое и захватывать 10–15 мм длины трубки с обеих сторон от спая.
Начинают пропаивание с Vs. '/4 части окружности спая, вращая трубку на себя и от себя; сняв с пламени, поддувают, держа трубку размягченной частью вверх. Далее все повторяют с соседним участком спая и т.д. до тех пор, пока весь спай не будет пропаян.
При спаивании трубок диаметром 80–100 мм используют текучесть стекла, а именно, не поддувая, вращают трубку в пламени так, чтобы размягченная часть стекла, перемещаясь, постепенно заглаживала спай и выравнивала его по диаметру трубки. Вращение часто ненадолго приостанавливают, чтобы размягченная часть находилась то внизу, то наверху, то сбоку трубки, давая тем самым равномерно растечься стеклу по окружности спая. Поддувают здесь только для того, чтобы ликвидировать небольшие неровности спая.
Спаивание трубок неодинакового сечения. Эту работу можно проводить двумя способами.
Первый способ. У широкой трубки делают округленное дно, из центра дна стеклянной палочкой или державой вытягивают узкий капилляр, который сплавляют и выдувают в тонкостенный пузырь. Разбив пузырь, получают отверстие. Диаметр отверстия должен соответствовать диаметру припаиваемой узкой трубки или быть чуть уже его. Далее две трубки соединяют и спай пропаивают, как описано выше. Пропаивая, следует направлять пламя больше на широкую трубку. После пропайки спая выравнивают плечики у широкой трубки так, чтобы спай находился на границе между узкой и широкой трубками, а плечики были закругленными и не превышали диаметра широкой трубки.
Второй способ. Конец широкой трубки вытягивают до диаметра припаиваемой трубки. Вытянутую часть отрезают ближе к широкой трубке в месте перехода широкой трубки в бо.iceузкую. Далее, как обычно, спаивают обе трубки, отделывают II ючики, как и в первом случае. Следует заметить, что в спаях; «кой трубки с широкой удобнее спаивать суженные торцы.
Второй способ подходит для спаивания узкой трубки с трубками диаметром до 80 мм с последующим обкатыванием на обкатке или подрезке до сечения припаиваемой трубки. Если же диаметр широкой трубки превышает 80 мм, то делают конусообразное дно; припайка узкой трубки в этом случае осуществима только первым способом.
Спаивание двух калиброванных трубок. Спайка двух трубок, откалиброванных по внутреннему диаметру, представляет некоторую сложность. Спаянные трубки должны быть строго соосны, а в месте спая не должно быть искажений внутреннего дна-метра. В этом случае применяют стержень, изготовленный из мелкозернистого графита, диаметром, который на 1 мм меньше внутреннего диаметра трубок. Длина стержня должна составлять 7 часть общей длины спаиваемых трубок. Перед спайкой стержень прогревают по всей длине и вставляют в одну из трубок, не доводя конец его на 30–40 см до спаиваемого торца, после этого трубки спаивают. Через размягченный спай пропускают графитовый стержень, повторно разогревают спай и укатывают на обкатке. После отжига в пламени спаю, не вынимая стержня из трубки, дают остыть.
Развертывание трубок развертками
Развертывание – это одна из необходимых операций в стеклодувном деле. Его применяют для получения отверстий, бортиков пробирок, воронок, фланцев и т.п., а также при изготовлении кранов, шлифов, сосудов Дьюара.
Развертывание размягченных частей трубок проводят с помощью разверток различной конфигурации как в пламени горелки, так и вне его. Ширина узкой части развертки обязательно должна быть меньше диаметра развертываемой трубки.
Если размеры изделия позволяют свободно удерживать и вращать его одной рукой, то развертывают, вращая размягченное изделие на развертке. Если же заготовка тяжелая или если требуется развернуть отверстие по сторонам трубки, оперируют в основном разверткой.
При развертывании необходимо придерживаться определенных правил. Во-первых, нельзя развертывать трубки сразу после размягчения стекла, так как оно в это время текуче и возможно прилипание его к развертке. Надо выждать некоторое время, чтобы стекло немного остыло и стало мягким и упругим, такое стекло можно свободно вращать на развертке. Время остывания зависит от степени размягчения и массы стекла: чем они больше, тем дольше следует остужать стекло. Во-вторых, помещать раз- I вертку в подготовленное для развертывания изделие следует слегка разогретой, так как при касании холодной разверткой не-размягченных, но разогретых участков трубки на последней образуются трещины и посечки. В-третьих, красивые бортики, фланцы, шлифы и т.д. получаются, если трубки равностенные, а края равнообработаны.
Для того чтобы стенки трубки были ровными, сочетают развертывание заготовки изнутри разверткой с одновременным обкатыванием на обкатке. Этот прием применяют при изготовлении кранов, шлифов.
Развертывание отверстий. Узкие отверстия, полученные выдуванием, прокалыванием, оттягиванием и т.д., независимо от места их расположения на изделии лучше всего развертывать с помощью трехгранной развертки.
Если деталь можно вращать одной рукой, то, проделав отверстие известными способами, деталь выносят из пламени и, слегка остудив на воздухе, другой рукой вводят в отверстие острый конец развертки. Вращая изделие вокруг своей оси на развертке, постепенно расширяют отверстие до нужного диаметра. При этом острый конец развертки должен расположиться под небольшим углом к центральной оси отверстия. Так необходимо делать, чтобы губки отверстия не вмялись внутрь изделия.
Если заготовку трудно вращать в пламени, то, соблюдая выше описанные правила, отверстие развертывают, вращая развертку. Если требуется получить квадратное, треугольное, эллиптическое отверстие, то вначале делают круглое отверстие, а затем с помощью развертки придают отверстию нужную форму.