Способ соединения стеклоизделий, преимущественно колбы с ножкой Советский патент 1993 года по МПК C03B23/217 

Изобретение относится к области производства электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), в частности, к технологии сварки стеклоизделий, преимущественно ножки и колбы при достаточно большом зазоре между свариваемыми деталями - порядка 2,5-3 мм.

Цель изобретения - улучшение качества сварки стеклоизделий.

Это достигается тем, что при способе соединения стелкоизделий, преимущественно колбы с ножкой, путем нагрева стек- лозаготовок при одновременном вращении, центрирования, сварки, отрезки прибыли и последующего отжига, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества сварки, перед сваркой производят откачку колбы до давления 1-МО 1 МП а, а с варку ведут лучом лазера. Это позволяет осуществить бесконтактное формование размягченного стекла и обеспечивает улучшение качества сварки за счет устранения отрицательных явлений,

имеющих место при известном способе сварки. Улучшение качества сварки при использовании нового технического решения проявляется также в обеспечении точности геометрических размеров стеклоизделия, полученного в результате сварки по предлагаемому способу. Это обеспечивается высокой локальностью лазерного нагрева текла по сравнению с газопламенным нагревом, используемым для дополнительного нагрева в прототипе.

Следует отметить, что указанные преимущества предлагаемого способа сварки проявляются только при условии поддержания в заданных пределах параметра, указанного в отличительной части формулы - пределы давлений во внутреннем объеме колбы при вакуумном формовании размягченного стекла (см. п.1 табл.). Экспериментально показано, что выход из этих пределов (см. п.п. 2-3 табл.) приводит к резкому ухудшению качества сварки.

Ё

00

го

XI CJ

о ел

Применение лазерного нагрева при осуществлении предлагаемого способа сварки стеклоизделий обеспечивает дополнительные преимущества, такие как стабилизация технологических режимов и качества сварки стеклоизделий. снижение процента брака, благодаря объективности контроля дозировки и параметров лазерного излучения.

Сущность изобретения состоит в том, что после предварительного нагрева зоны сварки стеклозаготовок дополнительный нагрев стекла до температуры размягчения производят лазерным излучением, уменьшение диаметра горловины до соединения ее с ножкой выполняют формованием размягченного стекла за счет перепада давлений, создаваемого перед сваркой при вакуумировании внутреннего объема колбы. Конкретный пример изобретения иллюстрируется фиг,1 и 2.

Колба 1 прибора закрепляется в патроне 2 верхнего шпинделя, ножка 3 - в оправке 4 нижнего шпинделя. Внешний диаметр колбы в месте сварки - 30 мм, толщина стенки колбы и тарелочки ножки - 2 мм, марка -стекла колбы и ножки - С87-1. Зону сварки нагревают с помощью электрической печи 12 и лучом 5 газового С02-лазера 10 с мощностью излучения около 100 Вт, Для фокусировки лазерного излучения используется линза 13 из ZnSe, длина фокуса линзы - 250 мм, плотность мощности лазерного излучения - 102 Вт/см2. Технологическую прибыль 6 поддерживают снизу платформой 7. В предлагаемом способе сварки платформа обеспечивает не только поддержку прибыли в исходном положении и ее центрирование относительно оси изделия, но и является элементом вакуумной системы при вакууми- ровании внутреннего объема колбы. Устройства 8 и 9 - для напуска внутрь колбы азота и вакуумирования внутреннего объема колбы обозначены схематически - стрелками, При осуществлении предлагаемого способа сварки, входящие в его состав технологические операции выполняют в следующей последовательности:

1.Предварительно подогревают зону сварки колбы в электрической печи с напуском осушенного азота внутрь колбы при вращении шпинделей станка. Скорость вращения произвольная, т.к. вращение осуществляется с целью усреднения температуры в зоне сварки.

2.Включают насос предварительного вакуума для вакуумирования внутреннего объема колбы с одновременным прекращением подачи осушенного азота внутрь колбы.

3.При достижении во внутреннем объеме колбы давления порядка 5 101 Па, устанавливают скорость вращения стеклоизделий-260 о б/мин и производят прогрев зоны сварки

лучом лазера до размягчения стекла (см, фиг.2а). Следует отметить, что параметр скорость вращения стеклоизделий, используемый в конкретном примере для характеристики данной операции и последующих,

0 связанных с лазерной обработкой стекла, является дополнительным, необходимым для воспроизводимости способа и поэтому не отражен в формуле изобретения. Значение этого параметра зависит от мощности ис5 пользуемого лазера, толщины стенки колбы и тарелочки ножки, внешнего диаметра горловины колбы, марки стекла свариваемых стеклоизделий и устанавливается с учетом перечисленных факторов для каждой оперэ0 ции экспериментально.

4.Соединяют колбу и ножку формованием стекла, нагретого лазерным излучением до размягчения, за счет перепада давлений на стенку колбы во внутреннем объеме кол5 бы и атмосферного, создаваемого при ваку- умировании внутреннего объема колбы.

5.Отключают вакуумный насос, повторно напускают осушенный азот внутрь колбы.

0 б. Опускают луч лазера на 3-4 мм с помощью устройства 11 для перемещения луча, а платформу - на 40-45 мм, обрезают прибыль при скорости вращения стеклоизделий - 100 об/мин (см. фиг.2б).

5 7. Возвращают луч лазера в исходное положение с помощью устройства 11, производят провар сварочного шва прибора 14 при скорости вращения - 180 об/мин (см. фиг.2в).

0 д. Отжигают зону сварки прибора излучением лазера при скорости вращения 320 об/мин, а затем - в электрической печи в соответствии с типичной температурно-вре- менной зависимостью при отжиге стеклоиз5 делий из стекла С87-1 при толщине стенок 2 мм.

Внедрение предложенного способа сварки стеклоизделий в производстве специальных ЗЛТ позволило снизить брак на

0 операции на 4%, а в готовом изделии - на 3%, повысить надежность и долговечность приборов.. Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого способа на полуавтомате сварки специальных ЭЛТ

5 составляет 110 тыс. руб. при годовой программе выпуска 1200 приборов.1 Форму л а изобретения Способ соединения стеклоизделий, преимущественно колбы с ножкой, путем нагрева стеклозаготовок при одновременном вращении, центрирования сварки, от- качеств сварки, перед сваркой производят резки прибыли и последующего отжига, от откачку колбы до давления 1-ЫО Па, а личэющ- йся тем что. с целью улучшения сварку ведут лучом лазера

Обоснования граничных значений интервала давлений зо t нут рек нем объеме колба

Изобретение касается прйизводства электронно-лучевых трубок, в частности технологии сварки стеклоизделий при достаточно большом зазоре между свариваемыми деталями (порядка 2,5-3 мм). Сущность изобретения: изделие нагревают, вращая. Затем соединяют, обрезают прибыль при поддержке ее в исходном положении с одновременным центрированием относительно оси изделия. Далее осуществляют последующий отжиг. Соединение заготовок выполняют формованием стекла, нагретого лазерным излучением до размягчения, осуществляемым за счет перепада, создаваемого при вакууми- ровании внутреннего объема колбы до давления в пределах 1-1ИО 1 Па. 1 табл., 2 ил.

Варианты технологи

чесгик режимов

t

Давление во внутреннем объеме колбыПа

5 10

выше верхней границы-Co л с одного

Ниже нижней границы-меч ев t. 10 Пз

Качество смрки

Высокое качество сварки за счет вакуумного формирования стекля нагретого ла эерным мэ1учением до температуры размягчения

Нэ отдельных участках зоны заварочного шва не происходит вакуумного формования стекла нагретого лазерным излучением до рззмвг мия и следовательно соединение горловины колбы к ножки т к недостаточен перепад давлений ео внутреннем объеме колбы и атмосферным а также этом случае сказывается влияние разностейности горловины колбы

Высокое качество сварки эдЈчет вакуумного формирования стекла, нагретого лазерным излучением до размягчения Однако для «экуумироваиия внутреннего объема колбы до давления менее 1 10 П необходимо существенно усложнить конструкцию вакуумной системы (по сравнению с вакуумной системой п 1) атак ;е использовать дорогостоящее оборудование для получения высокого вакуума

Качество смрки

i

10

г// //////////// /////. $

11

(ptrel

л

..., .... |Ву

см

I