125588 (690599), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Кварц—широко распространенный в природе минерал. Он является одной из кристаллических модификации кремнезема, химический состав которого представляет двуокись кремния SiO2. В зависимости от состава, структуры, внешнего вида, светопрозрачности и окраски различают виды кремнезема: горный хрусталь агат, дымчатый кварц и др. Чистый кремнезем встречается в природе очень редко. Как правило, кроме двуокиси кремния в зависимости от географического расположения месторождений всегда имеется немало иных сопутствующих минералов, примесей и загрязнении Лучший кварц входит в состав горного хрусталя В чистом виде кварц совершенно бесцветен. Ничтожные посторонние примеси вызывают структурные дефекты и приводят к разнообразной окраске и ухудшению его физических свойств. В этом смысле горный хрусталь представляет собой, чистый кварц и пригоден без каких-либо дополнительных очисток для варки стекла. Остальные разновидности кварцевого сырья непригодны для получения оптически чистых кварцевых стекол и подвергаются сложному процессу обогащения Сырье сначала промывают, потом следуют процессы дробления, измельчения, рассеивания и отбора частиц затем идут кислотная обработка, промывка дистиллированной водой, сушка и отбор инородных включений.
Кварцевое стекло выплавляется из мелких чистых кристаллов кварца (кварцевого песка). Качество такого стекла зависит от многих факторов, определяемых исходным сырьем, способом получения, а также технологией его переработки. Отметим, что одним из основных трудно устранимых недостатков кварцевого стекла является наличие пузырьков газа, которые в дальнейшем при выработке труб вытягиваются, образуя капилляры.
Кварцевое стекло, представляющее собой плавленый кварц, можно получить различными методами Характерным является то, что многие физические свойств разных видов кварцевого стекла различны несмотря на практически полную идентичность их химического состава: 99,8—99,9% чистой окиси кремния.
За температуру плавления кварца принимают температуру плавления наиболее высокотемпературной модификации кремнезема, равную 1986 К.
Добавим, что кварц проницаем для водорода и гелий это объясняется сравнительно легкой миграцией этих газов в междоузлие кристаллической решетка кварца.
Различают два вида кварцевого стекла — прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Непрозрачность кварцу придает большое количество распределенных в нем мелких газовых пузырей диаметром 0,03 - 0,3 мкм, которые рассеивают свет.
Оптически прозрачное кварцевое стекло, изготовленное из горного хрусталя, не содержит видимых газовых включений; поэтому оно совершенно однородно, обладает наименьшим среди стекол показателем преломления (1,4584) и наибольшим светопропусканием, особенно в ультрафиолетовой области спектра.
Кварцевое стекло устойчиво к электронной бомбардировке и радиоактивному облучению.
Для изготовления кварцевых элементов ламп используются кварцевые трубки для источников света, выпускаемые промышленностью. Государственный стандарт регламентирует выпуск трубок длиной 250—1000 диаметрами 4—50 мм и соответственно толщиной стенки 0,8—4,5 мм.
В зависимости от предельных отклонений наружного диаметра, толщины стенки, овальности, конусности, разностенности, стрелы прогиба, а также от показателей внешнего вида трубки выпускаются различных исполнений, классов и категорий. Лучшими являются трубки для которых отклонения по наружному диаметру и толщине стенки являются минимальными. Естествен что для изготовления галогенных ламп они являются наиболее подходящими, хотя и более трудоемкими при выработке; поэтому в повседневной работе часто приходится пользоваться кварцевыми трубками с худшими характеристиками.
Очень важными показателями качества кварцев трубок являются характеристики внешнего вида - наличие полос, посторонних включений, царапин, посечек, трещин, вмятин, рисок и свилей.
Для галогенных ламп, предназначенных для использования в проекционной и прожекторной технике, а также ламп другого назначения, где внешний вид и качество поверхности имеют первостепенное значение, использование кварцевых трубок с дефектами внешнего вида для изготовления оболочек недопустимо.
Основными технологическими процессами обработки кварцевых трубок в процессе изготовления ламп являются обработка пламенем кварцедувных горелок и очистка поверхности.
Кварцевое стекло обрабатывают кислородно-водородным или кислородно-газовым пламенем горелок.
К видимым порокам заготовки из кварцевого стекла относятся газовые пузыри и каналы, остатки графитовой пыли, инородные включения (камни), разноцветные полосы.
Для удаления пузырей и каналов кварцевые трубки проплавляют в пламени горелок путем последовательного разогрева всей длины заготовки до температуры, близкой к размягчению (белого свечения). Проплавленные трубки становятся значительно прозрачнее, так как крупные пузыри и каналы либо исчезают совсем, либо остаются мелкие пузырьки, от которых практически невозможно избавиться и которые не оказывают существенного влияния на внешний вид заготовки.
При размягчении кварцевой трубки пламенем горелки на соседних, менее горячих участках трубки как с внутренней, так и с наружной стороны образуется белый налет, состоящий из мельчайшего порошка кварцевой пыли и представляющий собой испарившуюся и конденсирующуюся окись кремния. Этот налет легко удаляется дополнительным сильным прогревом пламенем горелки. Налет следует удалять по мере его появления путем периодического прогрева участков заготовок где он образовался. Если его не удалять сразу, то налет наращивается другими осаждающимися слоями, утолщается и в дальнейшем избавиться от него очень трудно, а часто и невозможно. Если прогреваемый участок трубки все время находится в состоянии, близком к размягчению, то испаряющаяся окись кремния не сможет конденсироваться и налета не образуется.
В процессе обработки кварцевой трубки нужно стараться, чтобы пламя горелки как можно меньше попадало внутрь заготовки. Это очень важно и потому, что во время сгорания газа в пламени горелки в местах, близких к соплу, образуется вода, которая вступает в реакцию с распыляющейся окисью кремния и другими загрязнениями, выделяющимися из стекла, образуя стойкие кремниевые соединения, избавиться от которых почти невозможно.. Если по технологическим соображениям нельзя очистить внутреннюю поверхность трубки от белого налета прогреванием, то ее следует подвергнуть химической очистке путем выдерживания в концентрированной плавиковой кислоте в течение 10-15 мин.
При необходимости защитить какие-либо детали от образования или оседания белого налета рекомендуется использовать защитные экраны, которыми временно закрывают те места, где оседание налета нежелательна.
Случается, что после обработки детали она начинает приобретать молочный цвет, который по мере остывания кварца распространяется «по площади». Это является результатом кристаллизации стекла и начинается в местах, загрязненных солями щелочных и щелочноземельных металлов. Кристаллизация может появиться даже от следов солей, попавших на поверхность трубки от потных рук. Наиболее вероятная температура начала рекристаллизации кварца 1480 К, поэтому перед обработкой пламенем горелок кварцевые заготовки должны быть тщательно обезжирены, промыты и просушены. Это требование полностью остается в силе и для готовых ламп — нельзя брать лампы голыми руками за кварцевую оболочку и перед включением их надо тщательно протирать.
Рекристаллизованные участки кварцевых трубок трудно поддаются восстановлению вторичным прогревом пламенем горелок, даже до температуры размягчения. Такие заготовки подлежат выбракованию. В связи с тем что в процессе разогрева кварц интенсивно светится, необходимо всегда пользоваться защитные, очками с синими стеклами.
Очень важным процессом обработки кварцевых трубок является очистка. Применяют два вида очистки трубок — простую промывку обычной водопроводной водой и химическую обработку поверхности. Промывки проводится для удаления с поверхности трубок различных загрязнений, налетов, а также кварцевой пыли, образующейся при резке и оседающей на стенки заготовок.
Поступающие на производство кварцевые трубки при упаковке и хранении часто загрязняются органическими соединениями. Кроме того, на стенках трубок в результате различных дефектов изготовления имеются механические загрязнения, в первую очередь частицы графита, которые в дальнейшем могут привести к дефектам ламп. Такие частицы прочно удерживаются поверхностью и простой промывкой в воде не снимаются.
Для химической обработки кварцевых трубок используют концентрированную плавиковую кислоту. Заготовки, уложенные в специальные винипластовые кассеты, помещают в ванночку с кислотой до полного погружения и выдерживают в течение 10 —15 мин. После этого кассету с заготовками помещают в ванну для нейтрализации остатков кислоты и тщательно промывают проточной водопроводной водой, затем дистиллированной. Промытые заготовки помещают в низкотемпературную печь и просушивают при температуре 400— 420 К в течение 10—15мин.
Очищенные заготовки должны быть нематовыми, прозрачными, без каких-либо следов загрязнений.
2.2 Кварцевые элементы конструкции ламп
В состав конструкции галогенных ламп входят детали, изготовляемые из кварцевого стекла: оболочка, штенгель, мостик, ряд вспомогательных и технологических элементов. Исходными материалами для всех деталей являются в основном кварцевые трубки с различными диаметрами и толщинами стенок (в зависимости от типа и конструкции ламп). Некоторые детали, например, мостики, изготовляются из кварцевых штабиков. Для ряда элементов конструкции трубки используется без каких-либо изменений геометрических размеров и конфигурации. При изготовлении других деталей, в зависимости от их назначения, трубки подвергаются некоторым видоизменениям и служат исходными элементами для других деталей ламп, например чашек которые впоследствии входят в состав оболочки мощных ламп.
В технологию изготовления кварцевых деталей ламп входит ряд первоначальных подготовительных процессов общих для всех деталей: калибровка, резка, промывка трубок.
Калибровка предназначена для сортировки поступающих трубок по наружному и внутреннему диаметрам и толщине стенок. Выпускаемые кварцевые трубки не всегда удовлетворяют требованиям, предъявляемых к лампам; поэтому из всего поступающего кварца приходится отбирать такие трубки, которые в наибольшей степени удовлетворяют требованиям конструкции ламп и технологии их изготовления. Допускаемые стандартом отклонения геометрических размеров трубок часто не позволяют оперировать нужным набором деталей. Даже калибровка и отбор не всегда полностью решают эти задачи.
Обычно калибровочные операции проводятся вручную с помощью универсального мерительного инструмента и набора калибров. На электроламповых заводях, использующих трубочное стекло обычных марок в больших количествах, процессы калибровки частично механизированы. Безусловно, имеющиеся станки могут быть использованы и для калибровки кварцевых трубок. Правильные геометрические размеры трубок имеют большое значение как для качественного исполнения ламп, так и для оптимального построения всех технологических процессов их обработки.
Откалиброванные трубки затем нарезаются на заготовки определенной длины в зависимости от типа ламп, ее конструкции и технологического назначения трубок. Резка производится вручную на станках с дисковыми быстровращающимися алмазными или корундовыми кругами толщиной 1—2 мм и диаметром 100-200 мм. Из-за большой твердости кварца при резке всегда необходимо пользоваться водяным охлаждением режущих дисков.
Большое значение имеет правильно подобранная частота вращения дисков, которая в зависимости от диаметров трубок должна быть 2500—3000 об/мин.
Нарезанные заготовки должны иметь минимальный разброс по длине, оговоренный техническими инструкциями, так как это существенно влияет на стабильность режимов дальнейших процессов и на качество их выполнения. Особенно это важно в серийном производстве где имеются точно отработанные инструменты и приспособления. Плоскость среза заготовок должна быть ровной, кромки не должны иметь заусенцев, сколов, трещин и выбоин.
Часто для ламп отдельных типов повторно калибруют нарезанные заготовки для окончательного отбора годных деталей, способных полностью удовлетворить высокие требования к готовым лампам.
При определении качества трубок, предназначенных для изготовления оболочек, следует обратить особое внимание на толщину стенки и ее равномерность по длине, овальность, конусность и другие нарушения геометрических параметров. Наличие заготовок с отклонениями, превышающими установленные нормы, существенно влияет на выход годных ламп и снижает качество готовых изделии.
С учетом сравнительно малых линейных размеров галогенных ламп допускается использовать исходные кварцевые трубки различной длины. Это в конечном счете влияет лишь на коэффициент их использования, поскольку при нарезании заготовок определенная часть трубок уходит в отходы. Однако более короткие исходные трубки, как правило, стабильнее по геометрическим, размерам, что способствует повышению эффективности их использования.
Немаловажным является должное хранение заготовок. Во избежание их механического повреждения и загрязнения рекомендуется хранить и переносить заготовки в специальных кассетах, уложенных в технологическую тару, которая должна плотно закрываться крышкой; заготовки в них не должны касаться друг друга. При необходимости более длительного хранения заготовок рекомендуется пользоваться герметичными шкафами, выпускаемыми промышленностью.
После резки калибровки заготовки обычно повторно очищают плавиковой кислотой. Готовые промытые и просушенные заготовки подвергают контролю и тщательному внешнему осмотру.
Как известно, основной кварцевой деталью лампы является оболочка. Назначение оболочки галогенных ламп - герметично изолировать тело накала от внешней среды и обеспечить условия его нормальной работу. Наряду с этим во многих типах ламп, особенно малогабаритных оболочка служит конструктивным остовом лампы, определяющим положение тела накала, вводов и других элементов конструкций.
Оболочка по качеству и назначению должна удовлетворять следующим требованиям:
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
