Файл: Зимин, В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента.pdf

кристаллизации. Оптимальная температура для начала кристал­ лизации кварцевого стекла 1200 °С, поэтому при длительной экс­ плуатации кварцевых приборов температура нагрева не должна превышать IOOO0C. Частично закристаллизованное кварцевое стекло можно использовать довольно долго, если температура на­ грева за время эксплуатации будет ниже 275°С.

Если при обработке кварцевого стекла появляются закристал­ лизованные участки, их необходимо вырезать, другим способом избавиться от них нельзя. Кварцедувы часто прибегают к вторич­ ному сильному прогреву (вплоть до размягчения закристаллизо­

ванных участков), но это не всегда приводит к хорошим резуль­ татам, так как после прогрева кристаллизация обнаруживается в другом месте. Из сказанного следует, что как перед обработкой кварцевого стекла на пламени горелок, так и перед термоэксплуа­

тацией кварцевых приборов для предупреждения кристаллизации

участки, подвергающиеся нагреву, должны быть обезжирены, тща­ тельно промыты и протерты чистой марлей или бязью. То же самое относится и к инструменту, предназначенному для обработки

кварцевого стекла. Графитовые развертки и обкатки должны быть изготовлены из высококачественного графита с низким содержа­ нием золы и примесей щелочных и щелочноземельных металлов,

так как это также способствует кристаллизации кварцевого стекла. Кроме того, работа с кварцевыми стеклами должна про­ водиться в отдельном чистом помещении, оборудованном индиви­ дуальной вытяжной вентиляцией.

§ 81. Инструмент. Оборудование

Инструмент для обработки кварцевого стекла мало отличается

от инструмента для стеклодувных работ. Это тот же набор гра­ фитовых разверток, обкаток, только из высококачественного гра­

фита.

При обработке кварцевого стекла на пламени образуется яр­

кое свечение, поэтому для работы с ним необходимы очки с за­ щитными стеклами (лучше синего цвета). Нередко вместо очков

перед горелкой устанавливают рамку со стеклом защитного цвета,

которая, кроме того, является экраном, защищающим от теплового

излучения. Довольно часто дутье осуществляют через резиновую трубку, поэтому необходимо иметь шарнирное устройство

(СМ. § 12).

Особое место занимают горелки для обработки кварцевого стекла, которые называют кварцедувными. Горелки бывают на­ стольные (рис. 163) и ручные (рис. 164). При обработке кварце­

вого стекла часто приходится менять величину пламени горелки, это делают, применяя сменные сопла.

Рис. 163. Настольная кварцедувная горелка со сменными соплами. Рис. 164. Ручная кварцедувная горелка:

/— корпус; 2— сопло; 3 — диффузор.

§82. Общие замечания по обработке кварцевых стекол

Многие приемы обработки кварцевых стекол на горелках

сходны с приемами обработки обычных стекол. Однако во время обработки кварцевого стекла на пламени горелок выделяется

много световой и тепловой энергии. Кварцевые стекла самые «ко­ роткие», т. е. их затвердевание после размягчения происходит в считанные доли минуты, поэтому обрабатывать их следует быстро. Все это делает работу с кварцевым стеклом тяжелой, особенно при изготовлении крупных изделий. При изготовлении небольших изделий дутье производят так же, как и при обработке обычного

значению коэффициента теплового расширения (менее 10∙10-7 1/К)

274

Второй прием основан на припаивании к торцу трубки диска, изготовленного из кварцевой пластины или сферического дна от круглодонной кварцевой колбы. Пластину для изготовле­

ния диска получают из отрезка широкой кварцевой трубки, раз­ резая его вдоль (с одной стороны) на алмазном круге и распрям­ ляя на пламени горелки разрезанную трубку. Длина отрезка трубки должна соответствовать ширине нужной пластины. Из пла­ стины вырезают диск необходимого диаметра, который спаивают с торцом широкой трубки, получая тем самым плоское дно. Спаи­ вание проводят частями на узком пламени горелки с обязательным периодическим обогревом всего дна и мест спайки.

Из плоского дна нетрудно сделать сферическое, а затем при­ паять к нему трубку — державу.

Часто для того, чтобы получить у широких трубок сферичес­ кое дно, используют круглодонные колбы, у которых отрезают нижнюю часть и спаивают ее с торцом трубки.

Изготовление фланцев. Ввиду большой трудоемкости и сложно­

сти изготовления широких шлифов из кварцевого стекла кварце­ вые трубки соединяют между собой с трубками из другого стекла через фланцы. Фланцы на широких кварцевых трубках можно из­ готовить несколькими приемами.

Первый прием, самый распространенный, заключается в постепенном наращивании ранта фланца при помощи размягчен­ ной кварцевой палочки (диаметром 5—6 мм). Для этого сначала

выравнивают торцовую часть трубки (шлифовкой алмазным кру­ гом). Затем, припаяв кварцевую палочку к краю трубки рядом с торцом, постепенно укладывают ее на окружность трубки, одно­ временно размягчая и палочку, и поверхность трубки на пламени.

Уложив первый слой, свободный конец палочки удаляют, а уло­ женную палочку тщательно спаивают (частями) со стенками трубки, проплавляя пламенем с наружной и внутренней стороны через открытую торцовую часть. На первый слой аналогичным

способом накладывают второй, третий и т. д., спаивая каждый уложенный слой с предыдущим. Если необходимо рант фланца сделать толщиной 10 мм и более, то палочку накладывают на трубку параллельно в два или три ряда. После получения ранта нужного размера весь фланец прогревают в пламени, а после охлаждения обрабатывают шлифованием.

Второй прием основан на припаивании к торцовой части трубки кольца размером, равным заданному размеру ранта фланца; кольцо делают из кварцевой пластины, вырезая диск диаметром, равным диаметру будущего фланца, и высверливая в середине диска отверстие диаметром, равным внешнему диаметру трубки. Если толщина диска значительно меньше заданной тол­ щины фланца, то делают несколько (2—3) дисков и спаивают их плоскостями между собой.

Подготовленный диск надевают на торец трубки и спаивают их по частям,

276

Третий прием (рис. 165)—изготовление фланца ступен­ чатой формы — сводится к накладыванию нескольких слоев тон­ кой глухой ленты из кварцевого стекла на край трубки и спайке ее с трубкой в продольном направлении. Такие фланцы прочнее остальных, но изготовление их более трудоемко.

отрезка; в —спаянные половины трубки; г—собственно керн шлифа.

Изготовление шлифов больших диаметров. Широкие шлифы

(муфты и керны) делают преимущественно из толстостенных тру­ бок (толщина стенок 3—4 мм).

Первый способ. Изготовление керна (конуса) шлифа на­ чинают с подготовки кварцевой трубки, один конец которой дол­ жен быть открыт и отшлифован по торцу, к другому должна быть припаяна держава. На трубке на расстоянии, равном длине керна, от открытого конца ее делают кольцевую метку с помощью алмаз­ ного круга. Размягчив трубку по метке по частям на пламени,

стекло вдавливают ребром плоской развертки до образования не­

глубокой канавки (глубиной 3—4 мм), проходящей по метке через

всю окружность трубки. Этим ограничивают длину керна. Далее придают керну необходимую конусность (1 :5). Для этого трубку

рядом с канавкой размягчают на пламени и проглаживают ее стенки разверткой изнутри (вставляя ее с открытого конца труб­ ки) с легким нажимом. Пройдя аналогичным способом по окруж­ ности трубки, получают самую широкую часть — основание керна.

Затем открытую торцовую часть керна (более узкую) размягчают

в пламени (частями) и сужают на 3—4 мм на графитовой об­ катке. Стенки керна между торцевой частью и широким основа­ нием керна выравнивают по его окружности, действуя изнутри разверткой.

Чтобы убедиться в правильном изготовлении керна, его под­ вергают грубой шлифовке (обдирке). Если при этом поверхность

277

керна будет ровной, без вмятин, то керн сделан правильно. Если

обозначатся вмятины, их выводят, осторожно проглаживая раз­ верткой размягченные на пламени вмятины изнутри керна. После этого вновь шлифуют.

Второй способ основан на изготовлении керна из отрезка грубки, равного длине керна. Для этого от широкой толстостен­ ной трубки отрезают кусок длиной, равной длине керна, и раз­ резают его вдоль на две равные части на алмазном круге (рис. 166). Каждую половину сошлифовывают на планшайбе по про­ дольным разрезам под определенным углом, с тем чтобы при сло­

жении половин отрезка получалась конусность, отвечающая конус­

ности керна (1:5). После промывки в воде и протирки чистой

марлей обе половины соединяют по разрезу и тщательно пропаи­

вают оба шва, накладывая на них размягченную кварцевую па­

лочку снаружи и изнутри. Во время спаивания в пламени их удер­

живают при помощи кварцевых трубок, припаянных к обеим по­ ловинам трубки со сторон, противоположных разрезам. После пропайки заготовка для керна при рассмотрении в торец будет иметь эллиптическую форму. Для выравнивания заготовку разо­ гревают и отделывают изнутри разверткой приемами, разобран­ ными в первом способе изготовления кернов. Широкую часть за­

готовки спаивают с торцовой частью трубки, от которой была от­ резана часть для изготовления керна. Шов пропаивают так же, как и продольные швы.

Муфты шлифов делают приемами, сходными с приемами изго­ товления кернов (первым и вторым способом).

Применяя первый способ, наносят метку, но канавку не делают, а плоской разверткой вдавливают снаружи по окружности стенки трубки. Открытую торцовую часть развертывают и делают рант из кварцевой палочки по ее краю. Применяя второй способ, полученную округлую конусную заготовку спаивают с трубкой более узкой частью, предварительно развернув край заго­

товки.

При наличии горизонтально-заварочного станка и специальных

стальных сопел для горелок кварцевые шлифы делают на нем, применяя приемы, описанные в гл. XI.

§ 84. Получение тонкостенных трубок из кварцевого стекла

Трубки из кварцевого стекла диаметром 3—5 мм с толщиной

стенок 0,3—0,5 мм получают обычными приемами. Трубки с тол­ щиной стенок 0,1—0,15 мм изготовляют, применяя специальные приемы. Для этого середину трубки из прозрачного кварца диа­ метром 5—6 мм растягивают на пламени горелки в капилляр дли­ ной 100 мм и диаметром 2—2,5 мм. Концы полученной трубки жестко спаивают кварцевой палочкой так, как показано на рис. 167. Капилляр раздувают по всей длине до диаметра исходной

278