книги из ГПНТБ / Зимин, В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента

мощью резкого узкого пламени полученное отверстие расширяют до размера, соответствующего диаметру припаиваемой трубки,

утолщая тем самым губки отверстия (губки отверстия утол­ щаются за счет стекла, собравшегося после сильного разогрева краев отверстия). Для удобства работы к широкой трубке при­ паивают державу и выводят ее напротив отверстия. C помощью державы и вращают изделие (рис. 22). Стенки торца припаивае­ мой трубки предварительно утолщают на 2—3 мм и разверты­ вают чуть больше ее диаметра. Размягчив губки отверстия и «стопив» развернутый торец до размера, соответствующего диа­ метру отверстия, их быстро соединяют вне пламени горелки, не забывая вращать тройник и следя за равномерным размещением стекла по спаю. По мере остывания припаянную трубку следует вытянуть в месте спая во избежание «залипаний». Переход от узкой трубки к широкой должен быть плавным и открытым

(рис. 23.).

Если диаметр припаиваемой трубки больше 30 мм, то ее утол­ щенному торцу следует придать форму, соответствующую окруж­ ности широкой трубки, т. е. так развернуть ее, чтобы края торца

как бы охватывали трубку по окружности (рис. 24). Лишнее

стекло при подготовке торца следует выбирать стеклянной палоч­

кой в пламени, чтобы избавиться от наплывов стекла. Необходимо помнить, что при таком спаивании нужно сильно, но равномерно размягчить стекло перед лепкой и правильно беспрестанно вра­ щать изделие по мере его остывания. Данный способ в основном применяют при изготовлении стеклянных кранов.

Пропаивание нескольких тройниковых спаев одновременно.

Часто к колбе или к какому-нибудь стеклянному изделию тре­ буется припаять тройниковыми спаями несколько трубок, распо­ ложенных под определенным углом к изделию. Если припаивать трубки обычным способом, то, припаивая каждую трубку от­ дельно, трудно сохранить нужный угол наклона, причем при оче­ редном обогреве в пламени горелки всегда возникает опасность перегрева трубок, а следовательно, изменение угла наклона. Кроме того, особенно при монтаже крупногабаритных изделий, довольно трудно пропаивать тройниковые спаи, удерживая в од­

ной руке изделие, а в другой припаиваемую трубку. Чтобы исклю­ чить все эти недостатки, пользуются специальным приемом, а именно временно спаивают стеклянной палочкой друг с другом

все отводы и только потом пропаивают все трубки «одновременно». Порядок работы следующий. Сначала колбу разогревают на пла­ мени горелки и размечают места будущих припаек размягченным концом стеклянной палочки, делая на колбе еле заметные точки.

После этого поочередно выдувают отверстия по размеченным местам и тройниковым спаем («крановая лепка») припаивают все четыре отвода, соблюдая заданный угол наклона. Далее все че­ тыре припаянные трубки временно спаивают между собой стек­ лянной палочкой так, как показано на рис. 25, а затем приступают

60

к тщательному пропаиванию каждого тройникового спая отдельно на узком пламени горелки. Скрепленные между собой трубки

позволяют работающему спокойно и тщательно пропаять каждый

спай, не нарушив угла наклона трубок. После того как места пайки трубок будут обработаны и все изделие полностью остынет, верх-

Рис. 22. Изготовление тройнико­ вого спая на широких трубках и выведение державы по централь­ ной оси спая.

Рис. 23. Вид тройникового спая, полученного крановой лепкой уз­ кой трубки к широкой.

Рис. 24. Тройниковый спай двух широких трубок, полученный кра­ новой лепкой.

Рис. 25. Колба с отводами:

а — колба с отводами перед одновре­ менным пропаиванием тройниковых спаев: б—та же колба после пропаива­ ния.

ние части припаянных трубок вместе с припаянными палочками отрезают.

§ 22. Изменение диаметра и формы трубок

Осаживание стекла. Изделие любой формы изготовляют из обычных трубок или цилиндров, подбирая их по диаметру и тол­

щине стенок. Начинают работу с изготовления заготовки путем накапливания стеклянной массы и раздувания до нужного раз­ мера (рис. 26).

При нагревании стекло размягчается и, как известно, приобре­ тает способность течь, образуя наплывы. Это свойство необходимо

61

использовать, чтобы «собирать» нужное количество стекла в одно место и делать стенки заготовки более толстыми, а затем, разду­

вая и обкатывая стеклянную массу, увеличивать диаметр трубки, изменять ее форму и т. д.

Прежде всего пульки (диаметр до 60 мм) нагревают в пла­ мени горелки до размягчения, беспрестанно и равномерно вра­ щая в обе стороны. Естественно, в месте нагрева диаметр трубки несколько уменьшится, а толщина стенок увеличится, причем

утолщение зависит от времени нагревания. Сняв пульку с пла­

мени, ее продолжают вращать, тем самым давая разогретой массе равномерно растечься и остыть с поверхности.

Раздувать можно только через 2—15 с (в зависимости от

массы стекла) после того, как пулька снята с пламени. Это пра­ вило является общим при обработке стекла с применением дутья.

Предварительное небольшое охлаждение необходимо для того, чтобы остыли тонкие разогретые стенки исходной трубки, непо­ средственно примыкающие к месту заготовки, подлежащей раз­

дуву. В противном случае раздуваться в первую очередь будут именно тонкие стенки исходной трубки, а это недопустимо.

Раздувая, получают шар, который помещают в мягкое пламя

горелки и слегка растягивают. Получают цилиндр. Если необхо­

димо утолстить его стенки и еще увеличить в размере, заготовку снова нагревают так, чтобы пламя охватывало и заготовку, и непосредственно к ней примыкающие части исходной трубки.

Вращая изделие, переплавляют стеклянную массу из стенок трубки в стенки цилиндра. Эту операцию многократно повторяют, пока не наберут необходимое количество стекла. Затем путем вы­ дувания, обкатывания, формования и т. п. придают заготовке лю­ бую нужную форму.

Необходимо помнить, что для получения заготовки осажива­ нием размягченное стекло нельзя сжимать, так как при этом стенки получаются неровными, волнистыми, деталь из такой за­ готовки получается непрочная из-за разной толщины стенок

(см. рис. 26).

При обогреве вплоть до размягчения обе руки должны рабо­

тать синхронно. После начала размягчения изделие вращают той рукой, которая держит более тяжелую часть заготовки, другая рука при этом только поддерживает державу с расплавленной

массой стекла.

Стенки какой-либо части трубки диаметром более 60 мм нельзя утолщать описанным способом. Дело в том, что размягченная масса стекла таких трубок при длительном нагревании и враще­ нии в пламени под действием собственного веса и центробежной силы начинает растекаться в стороны, увеличиваясь в объеме; при этом стенки исходной трубки становятся тоньше. Удерживать расплывающуюся массу очень трудно. Поэтому периодически стекло осаживают укатыванием в канавке обкатки, вращая

62

трубку к себе и от себя с легким нажимом. При этом также стекло перетапливается, перетекая от более тонких стенок исход­ ной трубки в толстые, но в отличие от ранее описанного способа диаметр участка трубки с натопленными стенками делают либо равным диаметру исходной трубки, либо меньше на 5—10 мм.

Рис. 26. Накопление стенок трубки в пламени горелки.

Рис. 27. Изготовление сосуда с плоскими стенками:

а—«заготовка с утолщенными стенками; б -«толстостенное донышко с припаянной трубкой — державой; в —отде данное вто­ рое донышко; г —готовый сосуд с вы­ веденной державой.

ром 15—20 мм, другой конец запаивают, сделав толстостенное

округленное дно (см. § 19). Отступя от округленного конца на

70—80 мм, трубку разогревают до размягчения, вращая в пла­ мени. Вращают заготовку обеими руками, пользуясь припаянной державой. Размягченную массу изредка раздувают, выравнивая ее, вне пламени горелки и тут же обкатывают на обкатке. Обка­ танная часть должна быть на 5—6 мм уже диаметра исходной трубки. Эту операцию повторяют несколько раз до достаточного утолщения стенок в обрабатываемой части трубки. Добившись утолщения стенок, размягчают соседний участок трубки между указанной частью и округленным дном. При этом пламя должно захватывать и большую часть утолщенной ранее трубки.

Для получения достаточно толстостенной заготовки описанные операции повторяют многократно. Из полученной толстостенной

63

ГЛАВА IV

БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ

НА ПЛАМЕНИ ГОРЕЛКИ

§ 23. Сгибание трубок

Научиться правильно сгибать трубки разного сечения — значит овладеть одним из основных приемов стеклодувного дела. Пра­

вильно согнутая под любым углом трубка не должна иметь скла­ док и наплывов в месте изгиба, диаметр трубки и толщина стенок должны быть одинаковыми.

При сгибании внешняя часть изгиба растягивается, а внутрен­

няя сжимается, поэтому необходимо правильно распределить стек­ ло. Величину пламени следует изменять в зависимости от диа­

метра трубки: чем больше диаметр, тем шире должно быть пламя. Следует учитывать также, что при остывании согнутой трубки про­

исходит самопроизвольное сгибание в сторону внутренней части изгиба. Особенно заметно (можно даже увидеть невооруженным глазом) это явление, если внешняя сторона изгиба—тонкостенная, а внутренняя имеет утолщение. Самопроизвольное сгибание будет минимальным, если толщина внутренней и внешней стенок трубки на изгибе одинакова.

После сгибания трубки любого диаметра место изгиба и сосед­ ние части трубки необходимо подвергнуть тщательному отжигу в пламени горелки, причем обогрев нужно вести до тех пор, пока пламя, касающееся обогреваемых частей, не окрасится в желтый

цвет.

Сгибание трубок диаметром до 40 мм. Трубку в месте изгиба

разогревают в пламени до размягчения, увеличивая толщину сте­

нок путем осаживания (примерно вдвое против толщины стенок трубки). Перед сгибанием трубку прекращают вращать в пламени и подогревают лишь нижнюю часть размягченного стекла. При

этом некоторое количество стекла стечет вниз в подогреваемую часть — будущую внешнюю сторону изгиба; этим самым увеличи­ вают толщину стенок внешней стороны угла. Сняв трубку с пла­ мени и держа подогретой частью вниз, ее сгибают на одну третью

часть величины необходимого угла изгиба без поддува; далее про­ должают изгибать, поддувая до получения нужного угла. При этом трубку следует держать в одной плоскости (не вращать!).

При сгибании трубок диаметром 30—40 мм иногда получаются вмятины с внутренней стороны угла. Ликвидируют их, вторично разогревая в пламени внутреннюю часть, поддувая и выравнивая ее осаживанием; при этом не следует размягчать внешнюю сторону угла.

Если диаметр внутренней трубки превышает 8 мм, то один из торцов ее должен быть свободным, т. е. трубки должны быть

спаяны лишь с одной стороны. При этом внутреннюю трубку сле­ дует укрепить по центру наружной с помощью асбеста или распо­ рок так, чтобы во время сгибания внутренняя трубка могла пере­ двигаться вдоль оси наружной трубки.

к

чро

б

Рис. 30. Изготовление U-образных двойных трубок:

а —готовая внутренняя трубка; б — готовая наружная трубка (пунктирными линиями показано место развертывания внешней стенки наружной трубки): в — готовая двойная U-образная трубка.

Рис. 31. Получение профилированных спиралей из широких трубок:

а—заготовки трубок перед спаиванием; б — спаянные заготовки (К —линия отреза); в — про­ филированная спираль.

Если расстояние между стенками трубок очень мало, сгибание затруднено из-за возможности залипания. Чтобы этого не про­

изошло, внутреннюю трубку предварительно по всей длине обма­ тывают медной проволокой сечением, равным расстоянию между стенками. Виток от витка проволоки должен располагаться на рас­ стоянии 1—2 мм. Проволока должна быть отпущена в пламени и

очищена от окалины. Медь хорошо передает тепло, и проволока не мешает изгибать трубки. Сгибая, необходимо постоянно поддувать.

Изготовленные трубки помещают в заранее разогретую печь для

отжига. Проволоку удаляют путем травления азотной кислотой. Такой способ применим, если диаметр наружной трубки не превы­ шает 15—18 мм.

Чтобы получить изогнутые двойные трубки больших диаметров,

прибегают к комбинированию простого сгибания внутренней труб­ ки и спаиванию наружной в месте изгиба (рис. 29, а). Если диаметр внутренней трубки больше 15—18 мм, а расстояние между труб­

ками очень мало, то в месте изгиба спаивают и внутреннюю, и на­ ружную трубки (рис. 29 б).

Получение U-образных двойных трубок диаметром до 40 мм.

Сначала сгибают раздельно внутреннюю и наружную трубки из­ вестными способами. Затем в центре изгиба наружной трубки с внешней стороны выдувают небольшое отверстие, которое развер­

68

тывают, как показано на рис. 30,6. В образовавшееся отверстие вставляют внутреннюю U-образную трубку и запаивают отверстие наружной. Если стекла не хватит, запаивание производят с по­ мощью широкой стеклянной полоски.

Сгибание трубок по шаблону. Если требуется согнуть трубку по

заданному углу изгиба, то применяют шаблон. Для изготовления

шаблона к деревянной доске прибивают два небольших бруска так, чтобы между ними образовалась канавка, соответствующая диаметру сгибаемой трубки и заданному углу изгиба. Канавку следует слегка обуглить в пламени. Согнув трубку на угол, близ­ кий к заданному, ей дают остыть в течение 2—4 с (не давать за­ твердеть!) и укладывают в канавку — шаблон до остывания.

§ 24. Спирали из трубок

Стеклянные спирали необходимы при изготовлении холодиль­ ников, компенсаторов для снятия натяжений, при изготовлении колонок для хроматографов и т. д.

Спирали в большинстве случаев делают из трубок диаметром до 15 мм и лишь иногда до 20 мм. Навить спираль от руки можно методом плавного сгибания трубок. Однако получить этим мето­ дом спираль, сохранив диаметр трубки равным по всей длине, с одинаковыми витками довольно трудно. Поэтому для изготовления спиралей применяют приспособление — трубку-болванку, на ко­ торую и навивают спираль. Болванка может быть стеклянной или металлической. Диаметр трубки спирали несколько видоизменяет­ ся после навивки; сечение трубки становится не круглым, а чуть эллиптическим, но, как показала многолетняя практика работы со спиралями, это не мешает эксперименту и не отражается на проч­ ности спиралей. Спирали, изготовленные этим способом из трубок диаметром до 15 мм, не нуждаются в каких-либо поправках на горелке, а изготовленные из трубок диаметром от 15 до 20 мм после снятия с болванки исправляют, выравнивая внешнюю сплю­ щенную часть в пламени горелки.

При навивке спиралей на болванку очень важно не допустить

прилипания навиваемой трубки к болванке. В месте прилипания могут образоваться посечки стекла, иногда не видимые простым глазом. Поэтому, заметив небольшое прилипание, спираль бра­ куют; употреблять такую спираль нельзя.

Стеклянная болванка должна всегда изготавливаться из стекла с большим коэффициентом термического расширения, чем у стекла, используемого для изготовления спирали или менее тугоплавкого

(навивка без прокладок). Навивка трубок легкоплавкого стекла на болванку из тугоплавкого приводит к растрескиванию спиралей. Изготовление спирали удобно показать на примере навивки трубки диаметром 7 мм на болванку диаметром 20 мм из стекла № 23.

Сначала разогревают часть трубки-болванки в пламени около торца и, размягчив торец трубки, спаивают ее с болванкой

ба