Способ соединения стеклоизделий, преимущественно колбы с ножкой

 

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 вакуумировании внутреннего объема колбы до давления в пределах 1-1ИО 1 Па. 1 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 03 8 23/217

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1, «l и ены ИЬЛяг) ц=цд

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4915139/33 (22) 28.02.91 (46) 15.07.93. Бюл. М 26 (71) Научно-исследовательский институт

"Платан" (72) В,А.Афонягин, Т.А.Вараксина, И.С.Демидов и В.И,Масычев (56) Авторское свидетельство СССР

hL 664938, кл. С 03 8.23/217, 1978. (54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ СТЕКЛОИЗДЕЛИЙ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КОЛБЫ С

НОЖКОЙ (57) Изобретение касается производства электрон но-лучевых трубок, в частности техИзобретение 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 стеклозаготовок 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 1-1 10 МПа, а сварку ведут лучом лазера. Это позволяет осуществить бесконтактнае формование размягченного стекла и обеспечивает улучшений качества сварки за счет устранения отрицательных явлений, „„ЯХ„„1827365 Al нологии 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 йоложении 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 вакуумировании внутреннего объема колбы до давления в пределах 1 — 1 10 Па. 1 табл., 2 ил. 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.

6д

Следует отметить, что указанные пре- О имущества предлагаемого способа сварки (Л 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.

1827365

Применение лазерного нагрева при осуществлении предлагаемого способа сварки стеклоиэделий обеспечивает дополнительные преимущества, такие как стабилизация технологических режимов и качества сварки стеклоизделий. снижение процента брака, благодаря обьективности 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 СО -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 — 10 Вт/см . 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 вакуумировании 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. П р едва рител ь но 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 10 Па, устанавли. вают скорость вращения стеклоизделий-260 об/мин и производят nporpee 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 используемого лазера, толщины стенки колбы и тарелочки ножки, внешнего диаметра горловины колбы, марки стекла свариваемых стеклоизделий и устанавливается с учетом перечисленных факторов для каждой операции экспериментально, 4. Соединяют колбу и ножку формованием стекла, нагретого лазерным излучением до размягчения, за счет перепада давлений на стенку колбы во внутреннем объеме кол25 бы и атмосферного, создаваемого при вакуумировании внутреннего объема колбы.

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

30 6. 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).

35 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).

40 8. Отжигают зону сварки прибора излучением лазера при скорости вращения 320 об/мин, а затем — в электрической печи в соответствии с типичной температурно-временной зависимостью при от>киге стеклоиз45 делий из стекла С87-1 при толщине стенок 2 мм.

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

50 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

55 составляет 110 тыс. руб. при годовой программе выпуска 1200 приборов.

Формула изобретения

Способ соединения стеклоиэделий, преимущественно колбы с ножкой, путем нагрева стеклозаготовок при одновремен1827365

Обоснованию граничных эмаченмй интервала давлений sos внутреннем объема колбы качество сварки

Давление во внутреннем объеме колбы. Ils

Варианты технологи

" юг".

5 10

Высокое качество сварки эе счет вакуумного формированию стекла, нагретого ла. верным излучением до температуры размягчению.

Выше верхней границы-более Нэ отдельных участках эоны заварочного шва ме происходит вакуумного формования стекла, нагретого лазерным излучением до размюгчьммя и. следовательно. соединению горловины колбы м ножки. т.к. недостаточен перепад давлений одного во внутреннем объеме колбы н атмосферным. а также ° этом случае сказываетсю влияние раэностенностн горловины колбы.

Высокое качество сварки за.счет вакуумного формирования стекла. нагретого лазерным иалучением до рэзмвченмя. Однако длю еэкуумировэнмя анутренмего обьема колбы до давлению менее 1 10 Па необходимо существенно усложнить

-т конструкцию. вакуумной системы (по сравнению с вакуумной системой и. 1), а также испольэовать дорогостоящее оборудование длю получения высокого вакуума, Ниже нижней границы-менее

1 10 Па ном вращении. центрирования, сварки, отрезки прибыли и последующего отжига, о т л ичающийсятем,что. с целью улучшения качеств сварки. перед сваркой производят

-1 откачку колбы до давления 1-1 10 Па, а сварку ведут лучом лазера.

1827365

Составитель И. Демидов

Техред M. Moðãåíòàë Корректор Н. Король

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 2344 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5