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

мени со стороны, противоположной припаянной палочке, посте­ пенно (по нескольку раз) вытягивают стекло из стенки муфты другой специальной палочкой, до образования полого тонкостен­

ного «усика», который откалывают стеклодувным ножом. Полу­ ченное небольшое отверстие (1,5—2 мм) развертывают разверт-

Рис. 81. Последовательность изготовления пробок к крапам:

Д—-проходная пробка; Б—многоходовая пробка.

кон или резким кислородным пламенем до диаметра, превышаю-

щего на 2—3 мм внутренний диаметр предназначенной для при­ пайки боковой трубки.

Одновременно размягчив края полученного на муфте отверстия (до текучести стекла) и утолщенный торец трубки — припайки (торец размягчают несколько меньше отверстия на муфте), сни­ мают их с пламени и быстрым движением соединяют (крановой лепкой). После лепки вращают изделие вокруг горизонтальной оси припайки вплоть до затвердения спая. Размягченное стекло у отверстия муфты и торца припайки должно равномерно рас­

пределиться в месте соединения, образовав гладкий монолитный спай как снаружи, так и изнутри муфты. По мере остывания стекла место спая слегка растягивают во избежание залипаний. Точно так же припаивают и остальные боковые трубки, предвари­ тельно отбив палочку — державу. Диаметр отверстия в местах соединения муфты с трубками должен быть равен внутреннему диаметру трубок. Готовое изделие тщательно обогревают в пла­ мени и после остывания отжигают.

Пробки литые (щипковые) для небольших простых кранов

(диаметром до 25 мм) выпускаются промышленностью.

Пробки полые изготовляют вручную на газовых горелках. Изготовление пробок начинают с заготовки костыликов

(рис. 80). Размер их должен быть соизмерим с диаметром муфты крана. Пробку делают из такой же пульки, что и муфту крана,

утолщая стенки и добиваясь заданной конусности. Затем делают

UQ

у пробки шейку и к ней припаивают костылик. Если проходное отверстие в пробке одно, то его получают, пропаивая трубку за­ данного диаметра через стенки пробки (рис. 81). Для этого трубку пропускают через выдутое с одной стороны пробки отвер­ стие. Один коней трубки припаивают изнутри к противоположной

гивают и запаивают наглухо трубку и отверстие, выдутое ранее в пробке. Места соединения трубки со стенками тщательно про­ паивают, размягчая пробку по окружности. Поддувают ртом че­ рез державу костылика. После того как спаи хорошо проварены, а пробка подогнана к муфте, в стенках пробки в местах впаива­ ния трубки прокалывают отверстия раскаленной вольфрамовой

иглой. После этого отделывают донышко. Готовую пробку обяза­ тельно отжигают в заранее разогретой муфельної! печи.

При изготовлении многоходовых пробок (рис. 81, Б) заготовку пробки разрезают в холодном состоянии пополам, вставляют внутрь спаянные между собой глухими стеклянными палочками трубки — ходы, подогнав их длину к внутреннему диаметру пробки. После этого разрезанные части пробки соединяют и спаи­ вают. Пропайку ходов делают ранее описанным способом. Посад­ ку пробки в муфту простого крана, отработку конусности, под­

гонку пробки и муфты по длине производят так же, как и при

изготовлении простых шлифов.

Заливные краны (муфту крана) делают подобно тому, как делают заливные шлифы (второй вариант). Виды заливных

кранов представлены на рис. 82. Заливные краны специальных конструкций разобраны в § 65 данной главы. Разные виды обыч­ ных кранов показаны на рис. 83.

Вакуумные краны. Обычные вакуумные краны (рис. 84)—это

не что иное, как модификация шлифов и простых кранов. Поэтому нет необходимости подробно описывать их изготовление. Следует

171

только заметить, что вакуумные краны делают значительно длин­ нее и шире простых, это позволяет особо тщательно шлифовать поверхность и, следовательно, улучшать их герметичность. Пре­ дельный вакуум, который можно получить при наличии в приборе таких крапов, при постоянной работе диффузионного насоса и

Рис. 83. Простые краны.

применении необходимой вакуумной смазки, равен 4-Ю-7 торр (т. е. около 5-Ю-5 Па). Отверстия в пробках, особенно у кранов

большого диаметра, лучше просверливать после притирки его к

муфте крана.

Если требуется изготовить целую серию одинаковых кранов, целесообразно муфты делать, пользуясь одной разверткой, а заго­ товки пробок выдувать в форму. Такую форму легко изготовить. Для этого вначале делают пробку обычным способом (с посад­

кой в муфте), а затем холодную пробку обмазывают толстым слоем пасты из алебастра или асбеста, оставляя низ пробки от­ крытым, и дают высохнуть. После высыхания пасты пробку выни­ мают, а внутренние стенки формы обкладывают тонким слоем газетной бумаги. При вдувании в форму размягченной заготовки бумага сгорает, образуя угольную прокладку, по которой свободно вращается размягченное стекло. Такой способ изготовления фор­ мы применим и к другим изделиям из стекла.

муфту из стекла с полированной изнутри поверхностью и тща­ тельно подогнанной пробкой из тефлона. Пробка прижимается к нижнему ранту крана посредством винта с широкой головкой.

Проходное отверстие в пробке обычное. Тефлон обладает некото­ рой текучестью, поэтому винт при эксплуатации пробки прихо­

172

дится время от время подтягивать, а следовательно, резьба должна иметь некоторый запас.

Такие краны применяют в тех случаях, когда противопоказано

применение какой бы то ни было смазки. Для работы под ва­ куумом простые краны стекло — тефлон не пригодны.

Рис. 84. Вакуумные краны.

Запорныекраны при тщательной обработке тефлона и при­ менении прокладки из силиконовой резины выдерживают вакуум 1-Ю-4—1-Ю-5 торр (т. е. IO-2—10~3 Па). Муфту запорного крана

(рис. 85, Б) делают из калиброванной по внутреннему диаметру цилиндрической трубки (см. § 29). Вверху она должна иметь пря­ моугольный рант (фланец), внизу заканчиваться небольшим кону­ сом, переходящим в узкую трубку. Длина муфты 50—60 мм. Сбоку муфты чуть выше начала конуса припаивают отводную трубку.

Внутреннюю часть крана изготовляют из тефлона. При враще­ нии верхней гайки 5 тефлоновый шток 2 утапливается и в месте перехода муфты в стеклянный конус перекрывает нижнее отвер­ стие.

Особое внимание при изготовлении такого крана следует уде­ лять плотной подгонке основания тефлонового стержня к внутрен­ ней поверхности муфты. Для улучшения уплотнения на основание стержня надевают колечко из силиконовой резины.

Плоские (фланцевые) краны. В последнее время получили рас­

пространение плоские краны или, как их называют, фланцевые

(рис. 86). Они дешевы и их сравнительно просто можно изгото­

вить. Верхнюю и нижнюю половины получают, штампуя раз­

мягченную массу стекла на специальном штампе; шлифовка по­ верхностей также механизирована. Таким образом, краны стан­

дартизованы, а верхнюю и нижнюю части кранов можно легко

173

ñ

Рис. 85. Краны стекло — тефлон:

Л —простой кран с тефлоновой пробкой; / — винт; 2, 4—шайбы; 3 —пружина; 5—стеклян­ ный корпус; 6 — тефлоновая пробка; К — линия разреза;

5 —запорный кран; 1 — стеклянный корпус; 2 —тефлоновый шток; 3— разрезная тефлоновая втулка; 4—контргайка; 5 —металлическая накидная гайка; d—фланец; 7—прокладка из тефлона.

паек) крановой лепкой припаивают отводные трубки и, обогрев заготовку на пламени, помещают в разогретую печь для отжига. Верхняя часть после штамповки не требует обработки на пламени. Отожженные части шлифуют. Делать такие краны вручную (без

штамповки) можно, но работа эта очень трудоемка и потому не­ выгодна.

Пресс для штамповки деталей из размягченной массы стекла.

174

во время штамповки стекла подогревается в специальной электри­ ческой печи. Массу, предназначенную для штамповки, готовят из глухой широкой стеклянной палочки (d=15÷18MM), наплавляя конец палочки в пламени горелки. Количество размягченной

массы для штампуемых изделий подбирают опытным путем. На

таких прессах, заменяя соответственно пуансоны и матрицы, можно получать сферические и плоские (фланцевые) краны, целиковые ручки (костылики) кранов и т. д.

§ 57. Фланцы

Стеклянный фланец — это трубка с развернутым краем, обра­

зующим толстостенные и широкие по площади бортики. Внешнюю

рабочую поверхность бортиков можно шлифовать и полировать. Фланцы находят применение при изготовлении разного рода кла­ панов и некоторых других изделий из стекла (рис. 88). Однако

очень часто фланцевыми соединениями заменяют обычные шлифы,

тем самым заметно сокращая длину приборов.

Изготовление фланцев развертыванием. Способ изготовления фланцев на трубках весьма похож на развертывание края торца

трубок. Если толщина стенок заготовки не менее 5—6 мм, то из­

готовление фланца аналогично развертыванию краев трубки с не­

большими изменениями. Однако трубки со стенками такой тол­

щины выпускаются промышленностью довольно редко, и очень часто стеклодувам приходится делать фланцы из сравнительно тонкостенных заготовок (толщина стенок 1,5—2 мм). Основная сложность изготовления фланцев заключается в равномерном на­ коплении стекла на небольшом отрезке трубки и аккуратном раз­ вертывании.

Допустим, надо изготовить фланец (шириной бортика 10 мм и толщиной 7—8 мм) на трубке диаметром 50 мм и со стенками

175

толщиной 1,5 мм. Прежде всего заготавливают пульку длиной

150—200 мм (не считая длины держав). Устанавливают мягкое, широкое пламя и приступают к накоплению стекла на одном из концов трубки. Накопление стекла ведут до образования стенок трубки толщиной не менее 6 мм на расстоянии 30—40 мм от ши-

рокой части державы. Закончив накопление стекла, утолщенную часть трубки обкатывают на обкатке до образования небольшого конуса с вершиной, обращенной к ближней державе. После этого

державу в вершине конуса оттягивают и выдувают расширение диаметром 20—25 мм. Выдувать следует осторожно, не спеша, усиливая дутье по мере остывания стекла. Обколов выдутое тон­ костенное стекло у основания отверстия, утолщенную часть снова размягчают в пламени и выравнивают края отверстия графитовой плиткой.

Иногда после выравнивания плиткой внешняя часть краев

бывает ровная, а изнутри по окружности отверстия края имеют вид ломаной линии вследствие образования наплывов. Ликвиди­ ровать этот недостаток несложно. Для этого всю утолщенную часть тщательно размягчают в пламени, а затем обкатывают на

176

обкатке и одновременно развертывают изнутри разверткой (при этом следует сохранять конусность заготовки). При этом все не­

ровности переходят на торцевую часть. Освобождаются от них,

прижимая графитовую плитку к краям отверстия и надавливая

на размягченную утолщенную часть заготовки. Эти операции

повторяют несколько раз до полного удаления всех неров­ ностей.

Получив отверстие с ровными, без наплывов, краями, продол­ жают увеличивать утолщенную часть трубки до образования до­

статочной толщины стенок (7—8 мм). При этом, естественно, утолщенная часть заготовки уменьшится по длине. Затем присту­ пают к развертыванию, или отбортовке фланца.

Конусную часть заготовки, размягченную в пламени, поме­ щают в канавку обкатки таким образом, чтобы верхняя часть вершины конуса выступала из нее на 14—15 мм. Вращая в ка­ навке обкатки, заготовку одной рукой держат за державу, а дру­

гой внутрь заготовки помещают плоскую развертку. И, не снимая с обкатки, разверткой начинают развертывать выступающую из канавки часть размягченной трубки. Прекращают развертывание, когда бортики фланца окажутся прижатыми разверткой к боко­

вой плоскости обкатки. Поместив фланец в пламя горелки, его опять размягчают, и на округлой развертке с одновременным об­ катыванием на обкатке расширяют суженное отверстие до тех

пор, пока внутренний диаметр его не станет равным диаметру

исходной трубки. Если размер бортиков превысит заданный, то его легко уменьшить, обкатывая бортики на обкатке. Этим спо­ собом можно изготовить фланцы диаметром до 100 мм.

Может возникнуть вопрос, для чего нужна конусная заго­ товка? Дело в том, что если утолщенную часть не сводить на конус, а оставить ее прямой, то очень трудно получить фланец с резко выраженным прямым углом между бортиком и трубкой. Если же угол не будет прямым, то полезная площадь бортиков уменьшается за счет округлений вершины угла, от чего почти не­ возможно избавиться.

Иногда требуется изготовить фланец с нетолстыми бортиками

(4—5 мм). Его получают сдавливанием размягченной в середине по окружности трубки, а после остывания и отжига один из кон­ цов трубки срезают и отшлифовывают бортики фланца. Этот ме­

тод идентичен получению шайбы на трубке при шайбовом спае

(см. § 31).

Изготовление фланцев из отдельно накопленного стекла. Этим

способом в отличие от предыдущего бортики фланца готовят

отдельно от трубки, а затем припаивают к ней обычным спаем.

Применяют этот способ, когда необходимо получить бортики зна­ чительной толщины (15, 20 и 30 мм).

Основная операция сводится к накоплению большой массы

177

пульку. Длину пульки устанавливают в зависимости от заданного диаметра фланца. Чем больше диаметр и толщина бортиков фланца, тем длиннее должна быть пулька. Из этой заготовки в пламени горелки осаживанием и укатыванием на обкатке накап­ ливают столько стекла, чтобы толщина стенок трубки стала рав-

Рис. 88. Виды фланцев и стяжка для них.

ной ширине будущих бортиков фланца. Далее одну из держав от­

тягивают и продувают отверстие. Отверстие обрабатывают так же, как и в предыдущем способе изготовления фланца. Одновре­ менно укатыванием и развертыванием выравнивают наружную и внутреннюю поверхности толстостенной трубки. К полученному отверстию на узком горячем пламени обычным спаем при­ паивают трубку соответствующего диаметра. После этого на тре­ буемой длине оттягивают вторую державу с остатком трубки (если такой имеется). И, продув отверстие, также отделывают ра­

бочую поверхность фланца (разумеется без припайки трубки). Следует заметить, что таким способом получают сравнительно

неширокие фланцы диаметром до 60 мм. Фланцы диаметром бо­ лее 100 мм изготавливают на специальных станках (см. § 75).

§ 58. Сосуды Дьюара. Дьюаровские трубки

Изготовление цилиндрического сосуда Дьюара дьюаровским спаем подробно разобрано в § 34. Здесь будут описаны приемы изготовления цилиндрических сосудов Дьюара вдавливанием, из­ готовления сосудов с несколькими стенками и изготовления

дьюаровских трубок.

Изготовление сосуда Дьюара вдавливанием. Весь процесс изго­

товления сосуда Дьюара этим методом проходит от начала и до

конца без выноса заготовки из пламени, что требует от мастера определенного навыка в работе с размягченным стеклом, умения вращать крупные заготовки в пламени горелки.

Вдавливанием делают сравнительно небольшие сосуды диа­ метром 70—80 мм и длиной 200—300 мм. Обычно к этому приему прибегают при изготовлении коротких сосудов, а также в отсут­

ствие заготовок для внутреннего цилиндра сосуда Дьюара.

178

Для изготовления сосуда берут один цилиндр длиной, при­

мерно в два раза превышающей длину готового сосуда Дьюара.

Сначала из цилиндра делают заготовку, припаивая с одной сто­ роны цилиндра прочную державу и делая округлое равностенное

дно — с другой. Затем округлое дно делают плоским. Всю площадь плоского дна размягчают в пламени и устанавливают заготовку вертикально державой вниз, предварительно сняв заготовку с пла­ мени. В таком положении размягченное стекло дна должно про­

гнуться внутрь заготовки. Когда оно прогнется, работающий через

державу заготовки слегка втягивает в себя воздух, так чтобы из

прогнувшегося стекла образовалось донышко будущего внутрен­

него цилиндра сосуда Дьюара. Вдавленное донышко должно рас­ положиться строго по центру заготовки. При проведении всех этих операций вращение заготовки не прекращают вплоть до за­

твердевания стекла.

Верхнюю часть заготовки вносят в широкое мягкое пламя и

всех последующих операциях, рассчитанных на прогибание внутрь

размягченных краев заготовки под действием веса донышка, т. е. при образовании внутреннего цилиндра сосуда Дьюара. Самое важное на этом этапе работы — правильно размягчать края заго­ товки на пламени. Если сильно размягчить стенки внутреннего вдавливаемого цилиндра, они могут стать тонкими, а вдавливае­

мый цилиндр при этом может изогнуться. Если сильно размяг­ чать наружные стенки заготовки, они могут слипнуться со стен­ ками вдавливаемого цилиндра. Следует найти нечто среднее, т. е. доводить стекло не до текучести, а только до такого состояния,

при котором наружные стенки заготовки могли бы самопроиз­ вольно переходить в стенки вдавливаемого цилиндра под дей­ ствием его веса.

В пламени разогревают в основном край заготовки с захватом 6—7 мм ее наружной части. По мере вдавливания пламя горелки постепенно делают все более мягким. Вдавливание прекращают,

когда длина внутреннего цилиндра достигнет заданной длины. После отжига в печи проводят серебрение и откачку под вакуум.

Цилиндрический сосуд Дьюара с тремя стенками. Метод изго­

и если перед впаиванием заключительного стакана ее можно обрезать в горячем состоянии. Согласно этому методу, внутрь

широкой, оттянутой с одного конца трубки (рис. 89,а), которая

Вставляют стакан в наружную трубку и открытый конец ее от­

тягивают и запаивают. И на близком от края внутреннего стакана расстоянии припаивают отросток для дутья, необходимый в по­

следующей операции. Края тарелочки соединяют с наружным ци-

179