К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 207
Текст из файла (страница 207)
Схеме текиасммчесемгв ареаема сборам сгеклаейекечвв ЗЛГ: 1- аварке енслмсгс вызова; 2 4, 7- лрсяварвтсльммй стжиг; 3- приварка горловина к конусу; 5- оконча- тельный отжиг; 6- приварка экрана; 8- заварка ЭОС Схема поперечного сечения печи спайхи приведена на рис. 7.2.8. В боковых участках печи устанавливаются электроныреватсли 1, питание которых осущсствтиегоя через токо- подводы б. Нагреватели (обычно нихромовая проволока) обдуваются воздухом, нагнетаемым вентилятором 4. Нагретый воздух поступает в рабочую камеру 3, тле передает теплоту деталям оболочки и снова поступает в приемное отверстие вентилятора.
Температура внутри рабочей камеры контролируется термопарой 5. Кожух рабочей камеры выполнен из жароупорной стали и тезке передает теплоту оболочке излучением. Перепад температур в рабочей зоне печи не превышает 3 'С. Боковые стенки, под и свод печи теплоизолированы минеральной ватой 2 Заварка ножки с внутренней арматурой в колбу яюшется завершающей операцией сборки стеклооболочки ЭВП. Эта операция во многом определяет качество плохого прибора (см. подраэд. 7.2.3). На рис. 7.2.9. показана схема технологичсокого процесса сборки сгекяооболочек ЭЛТ.
Он включает следующие операции: вварку анодного вывода в конус; предварительный от~кит в печах карусельного типа; приварку горловины к конусу; предварительный опкии окончательный отлгиг в конвейерной печи; приварку экрана к конусу; предварительный отжил охончательный опкиг в конвейерной' печи; заварку ножки с электронно-оптической системой (ЭОС). Таким образом, операция отжита является обязательной и многократно повторяемой во всем технологическом процессе сборки стекло оболочек. Отлит сшклоизделий предназначен для снятия постоянных (остаточных) напряжений, которые возникли в них при изготовленвп, и предотвращения возникновения новых остаточных напряжений в процессе охлаждения. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ СТЕКЛООБОЛОЧЕК 655 При охлаждении стеющнного изделия после формообразования в нем устанавливаются перепады температурм по толщине, обусловленные низкой теплопроводностыо стевла. Сжатию иарухиых слоев, имеющих более низкую температуру, препятствуют внутренние более горячие слои.
В нарухных слоях возникают напряхсения растяжении, а во внутренних слоях - схатия. Однако в началъный период охлюкдения, коша вязкосп стекла не велика, напряжения очень быстро релаксируют. Дальнейшее охлаждение с постоянным градиентом температур ЬТ по толщине не приводит к образованшо новых напряжений. Зто действительно до тото, как температура поверхностного слоя не достигнет верхней границы интервала стеклования. Интервалом, стеклования называется интервал температур, в котором происходит процесс стеклования или размягчения стекла.
Он отраничен температурой текучести Ту (рис. 7.2. 10), соответствующей динамической вязкости 10а э Па.а, со стороны высоких значений температуры н температурой трансформации (стеклования) Т, соответствующей динамической вязкости 10ЩЭ Па с, со стороны низких значений температуры. Как видно из рис. 7,2.10, в интервале стеклования в 2 - 3 раза уменьшается температурный коэффициент линейного расширения и стекол. В связи с разницей темтиратур поверхностното и внутреннего слоев охлаждаемого стеклом зделия их значения а оказываются различными.
Свободный размер внутреннего слоя уменьшается быстрее, чем свободный размер наружното. В результате в наружных слоях возникают напряжения сжатия, а во внутренних - растяжения. Эти напряжения также будут релыссировать. Однако в интервале стеклования вязкость стекла уже относительно велика и процессы релаксации идут с гораздо меньшей скоростью, чем при более высоких температурах. Поэтому существенная т т~ т Рае.
7.2.10. Зааясвмаа|ь юэффаяаеата аааедаега расюареюы аэеяаа аэ теэяерэтурэа 1- твердое (упрутее) састаяяие; Л- пластическое аастаэняв; Ш- хиакае состояние (расплав) часп возникающих в рассматриваемом интервале коэффициентных напряхений сохраняется неотрелаксированной. При температуре ниже Тх а стекла не зависит от температуры. Поэтому дальнейшее охлаждение затвердевшего стекла с той хе самой скоростью, т.е, а тем же традие1пом ЬТ, не приводит к возникновению новых напрюкений. Когда наружный слой изделия охлаждается до температуры окружающей среды, внутренний слой, имеющий более высокую температуру, продозскает охлаждаться, уменываясь в объеме.
В результате температура слоев выравнивается, но в нарухном слое возникают напряжения сжатия, а во внутреннем - растяжения. Зти напряжения, пропорциональные величине ЬТ, в совокупности с неотрелакснрованными в ннюрвале стеклования напряжениями, вызванными различными значениями са, представляют конечные остаточные напряжения. До 40 % суммарной величины остаточных напряжений возникают еще в интервале стеклования. Кроме того, при сборке стекло- оболочек температура составных элементов имеет чаще всего различные значения, что обусловлено различием масс, теплофизичеакнх свойств, неравномерностью температурного поля, создаваемого натревательным устройством.
Поэтому при охлаждении собранного изделия в зоне соединения возникают дополнительные остаточные напряжения. Различают предварительный (зрубый) и окончательный (тонкий) отжиг стехлоиэделий. Предварительный отжиг проводят сразу после ~варки элементов стеклооболочек, только снюкая остаточные напрахения, что позволяет сократить ллнтельносп операции без риска разрушения оболочки. Остаточные напряхения в ЭЛТ могут досппать при этом 10 - 12 МПа. Последующий окончательный отжит стеклоизделий, т.е, доведение уровня остаточных напряжений до требуемого значении, проводят ухе после их охяюкдения до 20 'С с общей длнтельноазъю операции до 3 — 5 ч.
Окончательный отжиг может производиться н без предваришльното, например при заварке ножки в колбу ЗВП. На рис. 7.2.11 изображена температурная кривая окончательного отжита, вюпочаюшая четыре этапа. 1 этап - нагрев стеклоиэделия до температуры отжита Т . Диапазон температуры Тати (зона отжита) озраничен верхним Та„и нижним Т„ю возможными ее значениями. Верхней температурой опкига называется температура, при которой в течение 3 мин снимается 95 % остаточных напряхений.
Теоретически она соответствует температуре трансформации Тр практически из-за возмохного колебания температур в лечи ее выбирают несколько выше Т, что соответствует динамической вязкости стекла 101З Па.с. 65б Глава 7.2. СБОРКА ОБОЛОЧЕК И ВНУТРЕННЕЙ АРМАТУРЫ ПРИБОРОВ Т т Рве. 7.2.11. Темпервюрваа кряааа визшга атевлавзделвя (ывзтрвхевава зава вехвга) Нижняя температура отжита — температура, соответствующая динамической вязкости 10'за Пас, при которой за 1 мин снимается 5 % напряжений.
В зависимости от аостава стекла Т„„меньше Т на 40 - 150 С. При натреве в стеклообалочке возникает слохное напряженное состояние, определяемое наличием следующих силовых факторов: начальным полем остаточных напряхений паст, перепадами температур цо поверхности и толщине стекла, различием значений а стеклоэлементов.
ПРи высоких скоРостах нюРева Улет возникают большие перепады температур по толщине стекла и, следовательно, большие временные напряжения, сжимающие наружную поверхноать и раатягиваюзцие внутреннюю. Это мохет привести к разрушению стеклооболочки по опасному сечению, находяшемуся в узкой кольцевой области сварного шва стекло- элементов. Условие неразрушения стехлооболочки в процессе нагрева имеет вид пэхв = а + и + оа < [и], где о'эхв - эквивалентные напряжения; авр временные термические напряжения, обусловленные перепадами температур; а„- напряжения, обуаловлениые различием значений а стеклоэлементов; [о'] - допустимый предел прочности стекла. Наружная поверхность стеклооболочек более критична к разрушению, нежели внутренняя, т.к.
на ней присутствуют дефекты в виде царапин, микропосечек, трещин, являюшиеся локальными зонами концентрации напряжений. Так как при ныреве на наружной поверхности образуются временные ажимаюшие напряжения, то допустимую акорость нагрева [Улщ] следУет Рассчитывать по фоРмУле ).([а ] — и — и„)» ЗСу[1+ цххЮ Здесь Х - теплопроводность стекла; [псж] — допустимый предел прочности стекла на сжатие; » - толщина стеклооболочки; С- теплоемкоать стекла; у - плотность стекла; р— коэффициент Пуассона; и — температурный коэффициент линейного расширения стекла; Е»З .[) = - цилиндрическая хеспсость 12[1- ц) оболочки, где Я - модуль упругости первого рода. Величину паст измеряют на контрольной операции после лредшествуклцей термической обработки. Если стеюю элементы оболочки имеют примерно равные значения а, в формуле 7.2.1 и =О.
На П этапе операции опкига производнтая выдержка при Тати в течение времени ~щл, определяемого временем выравнивания температуры по объему стеклоизделия и временем релаксации напряжений. Физика релаксационных процессов в стекле достаточно сдохла. В стекле в области температур ниже Тр наблюдаются релаксационные процесаы Р1 и Р2, не связанные с вязким течением, - быстрый и медленный, протекающие лри практически неизменной структуре атекла и характеризующиеся соответственно удельньтмн энергиями активации 2110з и 54.10з кДх/моль.
Кроме того происходит процесс Рз, определяемый вязким течением стекла и соответств)чоший удельной энертни активации 251 10З кДж/моль. Для нестабилизированнопз стекла процесс Рз выше температуры Тх сопровождаеюя релаксацией структуры стекла. В зоне отжига релаксацнонный процесс Рз имеет вклад примерно 5 %, а процесс Р2 - 70 % начального значения а, .
Сушносп процесса Рь который определяет релаксацию напряхений в стекле на начальной быстрой стадии и харакзеризуется вкладом до 25 %, заключается в образовании и митрации флуктационных микропустот. Релаксационный процесс РЗ связан с тепловой подвижностью микроучаагков, которые масут быть структурными микронеоднородностями или структурными комплексами, образованными в основном связями $1-0. Существует температура, являюшаяся верхней границей проявления процесаа Р2, которая на 20 - ЗО 'С нюхе Т. При температуре выше этой верхней транйцы релаксацию напряжений в стекле в основном определяет процесс Рз Процессы стабилюации структуры стекла и релаксации напряжений при изотермической выдержке описываются уравнениями одного н тото же типа.
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СБОРКИ СТЕКЛООБОЛОЧЕК 657 Релаксация напряжений в стекле описывается соотношением ~054 — = ехр — ~ — ) . (7.2.2) ~ Ь.! Здесь пг — напряжение в момент времени Г лесг — начальное остаточное напряжение; Гамаксвелловское время релаксации напряжений; 1Е Г„= 1Е г[ — 10,5, (7.2.3) где г[ - динамическая вязкость стекла при температуре выдержки, Па с. Таким образом, задаваясь необходимым уровнем снятия остаточных напряжений на этапе выдержки при выбранной Т и, следовательно, известной динамической вязкости г[, по формулам (7.2.2) и (7.2.3) определяют время выдержки (аих.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
