Текущая работа в домашней деревенской лаборатории-мастерской, имеющая своей целью закрепление и совершенствование навыков. В том числе это и освоение стекла молибденовой группы при работе на простой газосварочной горелке, и применение в лампах электродов специальной конфигурации для снижения требований к точности работ, и упрощённая откачка-наполнение ламп инертным газом.

Часть стеклодувная

При обычной технологии изготовления простой лампы с гребешковой ножкой требуются заготовки-трубки трёх диаметров — большого для колбы, несколько меньшего для ножки и совсем тонкого для технологического отростка — штенгеля. Изготовим нашу лампу только из стеклотрубки Ø 18 мм, штенгель и заготовку для ножки сделаем из неё же. В работе применим стекло молибденовой группы, цвет торца — медово-жёлтый. Горелка — газосварочная с изменённой схемой питания и импровизированным поджигающим огнём для форсированного режима [1]. В некоторых местах в воздушное дутьё приходится подмешивать немного баллонного кислорода.

▍ Проволочные выводы

Вакуумплотный спай разнородных материалов — место особо ответственное, где металл должен обладать равным или, по крайней мере, близким температурным коэффициентом расширения (ТКР). Для стекла молибденовой группы это, разумеется, молибден [2] и спецсплав — ковар. Молибден дороже и сильно распыляется в пламени, но работать с ним проще.

Фото 2. Молибден легко распыляется в сильном пламени, его летучие окислы загрязняют стекло и детали, трудно удаляются. Предотвратить распыление можно несколькими ходовыми способами, здесь же попробуем применить составной трёхзвенный ввод никель-молибден-никель, чтобы полностью спрятать Мо в стекло. На фото — сборка выводов контактной сваркой

Фото 3. Группа собранных выводов

Фото 4. Как и в любой пайке, здесь важна чистота поверхностей. Мо проволочки проще всего надёжно очистить от загрязнений и окислов в расплаве калийной селитры

Фото 5. Отмоем обработанные выводы от остатков застывшей селитры в чистой воде, с применением ультразвуковой (УЗ) мойки, детали немедленно сушим в нагретом до 150 ̊ С сушильном шкафу

Фото 6. Очищенную Мо вставку слегка, до появления первых заметных цветов побежалости, окисляем в самой дальней части пламени и помещаем в оттянутый на тонкой трубке капилляр с обломанным носиком

Фото 7. Обратную сторону трубочки присоединил к всасывающему патрубку перистальтического насоса. Оплавив кончик капилляра, герметизировал его, включил насос, дал ему чуть поработать и сильно разогрел капилляр вокруг Мо части ввода. Атмосферное давление при этом хорошо обжимает размягчённое стекло вокруг проволоки, надёжно их спаивая

Фото 8. Правильность впая можно оценить по цвету (для Мо золотисто-шоколадный) проволоки в стекле, по ровности цвета. Технологическую часть трубочки откалываем на стальной призме, чиркнув предварительно риску алмазным надфилем. Оплавляем стеклянный рез

Фото 9. Остеклованные вводы. Расход дефицитного стекла весьма экономный, брака почти нет. Мо не распыляется и полностью прячется в стекло, диаметр остеклования небольшой

▍ Гребешковая ножка

Рис. 10. Обычная последовательность действий при изготовлении гребешковой ножки, где: 1 — разворачивание края трубки и отрезание заготовки; 2 — частичное сплющивание второго конца заготовки; 3 — запаивание группы предварительно остеклованных вводов [3]

Здесь, при использовании самодельной некалиброванной стеклотрубки попробовал изготовление ножек навыворот.

Фото 11. Заготовку разогрел в крупном пламени

Фото 12. Постепенно и с вращением растягивая размягчённые участки, получил чурчхелообразную заготовку несколько меньшего диаметра

Фото 13. Заплавленный или неровный край такой трубки во время работы периодически приходилось обрезать. Для этого сильно разогревал её торец и раздувал большой тончайший пузырь, легко разрушающийся прижатием к твёрдому

Фото 14. Оставшиеся тонкие зазубрины оплавлял

Фото 15. Размягчённый конец чуть сплющил гладкой частью крупного пинцета

Фото 16. Пару остеклованных вводов сварил концами контактной сваркой

Фото 17. Поместил подготовленные вводы в стеклянную заготовку, тщательно прогрел на жёстком горячем пламени

Фото 18. В несколько приёмов расплющил стекло, сплавляя наружную трубку с остеклованием выводов

Фото 19. Часть заготовки ниже спая разогрел и слегка раздул, контролируя размер кронциркулем или обрезком трубки-колбы

▍ Электроды

Расстояние между электродами (Рис.20. — l) в газоразрядной лампе — важный параметр, от него зависит нужное давление рабочего газа (Рис.20. — p0) и напряжение зажигания (Рис.20. — Uз). Графическая их зависимость — кривые Пашена.

Рис. 20. Кривые Пашена для некоторых газов и смесей. Видно, что значительный зазор между электродами теоретически выгоден при умеренных напряжениях и неглубоком разрежении

Оценим пригодность такого подхода практически, сделав межэлектродные расстояния крупнее обычного — до 5…10 мм, электроды же расположим в том числе и V-образно, чтобы разряд сам отыскал удобное для него место при имеющихся погрешностях в наполнении ламп газом.

Материал электродов — никель, и на пробу — никелированная сталь.

Фото 21. Торчащие из стеклянной ножки Ni проволочины укоротил, приварил к ним вырезанные электроды, сформовал нужным образом

▍ Колбы

Фото 22. Ещё одно упрощение конструкции — изготовление штенгеля — нетолстой технологической присоединительной трубочки. Из-за трудностей с её припаиванием на имеющейся горелке с только средним факелом, сделаем её оттягиванием. Разогреем середину основной заготовки и с вращением растянем в ус. На получившейся тонкостенной трубочке трудно раздуть оливку для надёжного присоединения шланга — в её качестве оставим уже имеющееся утолщение

Фото 23. Импровизированная оливка

Фото 24. Разрезав получившуюся симметричную заготовку, получим две прямых цилиндрических колбы со штенгелями

Фото 25. Привлекательнее выглядят колбы фигурные, а молибденовое стекло дивно пластичное — не отказал себе в удовольствии раздуть несколько пузыриков

▍ Сборка ламп

Фото 26. Стекло молибденовой группы из-за невысокого КТР даёт восхитительно мало брака даже при охлаждении работ на открытом воздухе, но оно твёрже, мои привычные способы резки [4] неожиданно дали сбой. Культурно разделить трубку удавалось только резаком для бутылок со стеклорезной головкой

Фото 27. Колба лампы, ножка с электродами

Фото 28. Действуем как обычно — вставляем ножку в сборе, сильно разогреваем место заварки лампы на жёстком горячем пламени, спаиваем детали, отрываем лишнюю часть ножки. Остатки её стекла на проволочных выводах сбиваем после, на охлаждённой и отожжённой, чтобы снять внутренние напряжения и не уподобиться батавской слёзке, лампе. Небольшую работу с горелки допустимо охлаждать без затей, на открытом воздухе, поставив её вертикально в специальный штатив [5]

Фото 29. Спаянные фигурные лампочки, как более ценные, не поленился дополнительно закоптить в светящем пламени. Это и чуть более замедленное остывание, и слой сажи, способствующий равномерному распределению температуры. Копоть с холодной лампы в основном легко стирается ветошью или бумажной салфеткой, полностью выгорает при отжиге в печи

Отжиг

Фото 30. Охлаждённые лампочки уложил на под электрической печи [6] и сделал полный цикл отжига — нагрев со скоростью 0,02 гр/сек до 520 ̊ С, выдержка 30 минут, охлаждение со скоростью 0,01 гр/сек до комнатной температуры. Кроме снятия внутренних напряжений, при отжиге ещё и выгорают поверхностные органические загрязнения, что хорошо видно по становящемуся замечательно прозрачным стеклу

Фото 31. Несколько собранных лампочек

Фото 32

Откачка-наполнение ламп

Выполнялась на упрощённой установке [7].

Рис. 33. Эскиз-схема установки, где: 1 — нагревательная печь с обрабатываемой лампой; 2 — вакуумный насос Комовского; 3 — вакуумметр; 4 — баллон со сварочным аргоном; 5 — регулируемый редуктор аргона с манометром высокого (в баллоне) давления; 6 — расходомер аргона с краном-регулятором; 7 — игольчатый кран; 8 — натекатель; 9 — манометрический коллектор; 10 — холодильник

Фото 34. Вид установки в натуре

Фото 35. Общая последовательность действий — лампа, подключённая шлангом к системе, помещалась в печь и со скоростью 0,02 гр/сек, чтобы избежать термоудара, нагревалась до температуры обработки — 440 ̊ С. Всё это время в системе поддерживалось разрежение до 200 Па. При 440 ̊ С откачанная лампа выдерживалась от 30 мин до часа (на фото), промывалась 3…5 + 12 циклов аргоном, наполненная аргоном откачивалась до нужного (2,5…0,2 кПа) разрежения, отпаивалась, и со скоростью 0,02 гр/сек охлаждалась до комнатной температуры

Что получилось

Эксперимент показал — значительные межэлектродные расстояния и (или) невысокое разрежение в колбе приводят к увеличению потребного рабочего тока через лампу. Такие приборы исправно работают, но прилично нагреваются и потребляют больше обычного.

Фото 36. Лампа с простой цилиндрической колбой и сетчатыми Ni растопыренными электродами. Аргон под давлением около 2.5 кПа. Переменный ток 250 вольт, 40 мА

Фото 37

Фото 38. Одна из фигурных ламп, плоские разведённые электроды из никелированной стали (лента для сварки аккумуляторных батарей). Аргон под давлением несколько ниже 200 Па. Работа на переменном токе, 254 вольта, 11 мА

Фото 39

Фото 40

Фото 41. (Фото 1) Плоские V-образные электроды из никеля. Аргон под давлением несколько ниже 200 Па. Работа на переменном токе, 220 вольт, 13 мА

Итого

Подход с увеличенным межэлектродным расстоянием себя не оправдал, высокие давления рабочего газа тоже работают неважно, хотя при этом металл электродов менее склонен к распылению.

Фото 42. Лампа из прошлого эксперимента [7] с аргоном при давлении ниже 200 Па. Рабочий ток около 2 мА. При пропускании через неё 7-8 мА в течение нескольких десятков минут, Ni проволочные электроды заметно распылились. Стекло же лампы Фото 36, 37 с большим количеством рабочего газа, остаётся прозрачным и при её работе на 40 мА

Стеклодувное — упрощённое изготовление ламп даёт тонкостенные штенгели, хрупкие и травмоопасные, неудобные при отпайке. При впаивании предложенной гребешковой ножки легко допустить неплотности.

Дальнейшее совершенствование

В первую очередь это, конечно, некоторая реорганизация огневого оснащения для возможности удобной и безопасной работы с мелкими впаями (штенгели) и увеличение сортамента стеклотрубки в мастерской. Откачка и наполнение — применить роторный вакуумный (форвакуумный) насос для более глубокой откачки, изыскать способ измерения таких давлений.

Используемые материалы

1. Огневое оснащение домашней стеклодувной мастерской. Конспект автора.
2. Впаи в молибденовое стекло. Конспект автора.
3. Веселовский С. Ф. Стеклодувное дело. Изд. Академии наук СССР, Москва, 1952 г.
4. Ручная работа со стеклом. Резка трубчатых заготовок, бутылок. Конспект автора.
5. Текущее дооснащение деревенской лаборатории-мастерской. Конспект автора.
6. Простая, недорогая, точная высокотемпературная электропечь своими руками. Конспект автора.
7. Простая откачка и наполнение самодельных газоразрядных ламп. Конспект автора.

На благо всех разумных существ, Babay Mazay, февраль, 2025 г.

© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT 💻