Обработка стекла (стр. 5 из 6)
Возможные соединения керамических материалов с соответствующими сортами стекла можно определять из табл.
| Керамическое вещество | Изготовитель | Коэффициент линейного расширения а-10' 0C-1 | Сплавливается со стеклом сорта | Завод |
| Фреквента DIN 40685 | Стеатит-магнезиа АГ | 79 | R-стекло 2954III | Стеклозавод Вертхейм Шотг, Майнц |
| Стеатит G19 | Стеатит-магнезиа АГ | 94 | GWNW 16 111 | Стеклозавод ВертхеймСтеклозавод Вертхейм Шотт, Майнц |
| Икан | Стеатит-магнезиа АГ | 52 | EW3891 1546 | Стеклозавод Вертхейм Шотт, Майнц Шотт, Майнц |
В отличие от стекла, из этих материалов можно изготовлять детали сложной формы с относительно малым разбросом параметров., Они находят важное применение при постройке реакторов.
В калит 610 с коэффициентом расширения 68· 10~' 0C-1 можно вплавлять вакон 20, а в калит 123 может быть вплавлен молибден при добавлении молибденового стёкла для вплавок. Непосредственное сплавление металлических проволок с керамикой целесообразнее всего производить в электрической печи. Прежде всего на вплавляемую проволоку, например вакон, следует наплавить с помощью газовой горелки капельку из молибденового стекла. Кроме того, в керамической пластинке необходимо приготовить соответствующее отверстие, которое следует предварительно отглазуровать. Для глазуровки служат или мелко истолченное порошкообразное молибденовое стекло, или соответствующее стекло для вплавления, замешенное с небольшим количеством скипидара; тонкой волосяной кисточкой их наносят на глазуруемую поверхность. Процесс глазуровки заканчивается прогреванием керамической детали до температуры 900—IOOOcC, лучше всего в небольшой печи. Вслед за этим в электрическую печь вносят керамическую пластину со вставленными в нее проволоками, располагая ее горизонтально, так, чтобы проволоки при размягчении наплавленного на них стекла вплавились в соответствующие отверстия.
Помимо сплавления проволок с керамическими пластинами в лабораторной практике часто встречается сплавление керамических пластин со стеклянными трубками.
Непосредственное приплавление пластин К стеклянным трубкам затруднительно, так как при этом не удается избежать растрескивания пластин вследствие слишком большой разности температур между краями пластины и ее серединой. Поэтому трубку следует предварительно подготовить, как это показано на рисунке. В кольцевую канавку заливают легкоплавкий металлический сплав, который расплавляется затем на соответствующем пламени до состояния настолько жидкого, что становится возможным прилипание пластины.
Если обнаруживается какая-либо незначительная неплотность, то ее устраняют или добавляя сплав, или при помощи пицеина. Ничтожное количество паров, выделяющихся при этом, не оказывает сколько-нибудь заметного влияния.
Кроме этого приема, можно соединять стекло и фарфор еще при помощи металлического припоя. Для этого стекло и фарфор покрывают слоем серебра или платины. Металлизацию можно производить или химически, или, проще, выжигая металлы из соответствующих растворов. Металлические слои при этом получаются очень тонким, поэтому их затем гальванически обедняют; после этого стекло можно спаивать обычным оловянным припоем с фарфоровыми трубками, обработанными предварительно таким же образом, или с металлическими деталями. Моррис описывает соединение между коническим отверстием в плавлепом кварце, с нанесенным на нем путем вжигания платиновым слоем, и металлическим конусом из инвара; это соединение в отношении высокого вакуума было вполне надежным в интервале температур от —196 до +2150С.
Вакуумно-плотное вмазывание окон из плавикового шпата можно получать также при помощи хлористого серебра. В электрической печи при температуре около 470 0C плавят хлористое серебро в канавке, сделанной в детали, до тех пор, пока оно не наполнит ее до краев. Затем после охлаждения накладывают на деталь пластинку из плавикового шпата и снова осторожно нагревают ее до расплавления хлористого серебра. Так как кристаллы плавикового шпата очень легко трескаются, то необходимо весь процесс нагревания вести крайне осторожно. Вмазывание окон из смеси магнезии и метасиликатов в железную трубу описано у Стронга и Бриса. За последнее время стали получать прочные сплавления, применяя соответствующие стеклянные припои. В приведенной ниже табл. I, 22 указаны припои, пригодные для большей части стекол, применяющихся в технике высокого вакуума.
В случае, если таких стеклянных припоев не окажется в наличии, то можно составить соответствующие эмалевые расплавы; так, например, 5 гпромытой кремниевой кислоты, 16 гсурика и 4 г кальцинированной буры смешивают вместе в тигле и сплавляют на паяльной лампе. Этот стеклянный сплав начинает размягчаться при 350°, так что уже на бунзеновской горелке становится капельно-жидким. Он хорошо пристает к обычному стеклу с коэффициентом расширения, превышающим 90·IO-' град~', а также к таким металлам, как железо, медь и латунь.
Сплавление керамических пластинок со стеклянными трубками.
| Обозначение | Коэффициент расширения я-10' 0C-» | Точна превращения,0C | Температура размягчения, 0C |
| Р14 | 105 | 340 | 350 |
| F309 | 90,0 | 388 | 397 |
| Wl 5 | 76,5 | 411 | 455 |
| 1579 | 55,7 | 453 | 495 |
| 1411 | 52 | 5i8 | 544 |
| 1403 | 45 | 551 | 577 |
Мак-Келви дает следующий рецепт: равные весовые части окиси цинка, кальцинированпой буры и порошка натрового стекла перемешивают и сплавляют вместе. Различные встречающиеся в литературе советы замазывать трещины в стеклянной аппаратуре густыми растворами жидкого стекла и затем нагревать их в пламени не приводят к удовлетворительному результату в применении к обычным стеклам. Этот метод можно успешно применять только для исключительно тугоплавких сортов стекла, как, например, пирекс и дуран.
Ж) Холодная обработка стекла
Если не имеется шлифовальных кругов, т. е. кругов из чугуна или из искусственного камня, вращающихся горизонтально или вертикально, то можно пользоваться массивной матовой пластиной зеркального стекла; так можно, например, выправлять не совсем ровные края стеклянных трубок, которые предстоит закрыть окошком. На эту пластину зеркального стекла наносят небольшое количество наждака или карбида кремния с водой и трубку, захваченную возможно более низко, водят с легким нажимом по пластине, описывая небольшие круги. Вода добавляется в количестве, необходимом для равномерного распределения шлифующего порошка только по поверхности, на которой происходит шлифование. Подобным же образом получают матовую поверхность на стеклянных пластинах небольшой величины. В том случае, если нет искусственных полировочных материалов, можно удовлетвориться обычным мелким песком. Для устранения острых кромок пластины необходим вращающийся шлифовальный камень.
3) Сверление и резание стекла
На возможность получения в стекле при помощи электрического пробоя тончайших отверстий 10—20 « было указано в разделе о стеклодувных работах.
Если в стеклянной пластине необходимо просверлить отверстие большого размера, то это делается посредством заостренной медной трубки и искусственных шлифовальных порошков. Для этого в токарный или сверлильный станок устанавливают трубку соответствующего диаметра и сверлят отверстие, подавая на нее кашеобразную массу из воды и наждака. Рекомендуется не сверлить отверстие насквозь, а начинать сверление тем же приемом с обратной стороны, точно центрировав па ней инструмент. Маленькие отверстия можно сверлить небольшим твердым трехгранным напильником, остро заточенным на шлифовальном круге. Но этот процесс требует весьма много времени; в качестве смазывающего средства здесь следует применять скипидар или керосин. Значительно ускоряет процесс сверления применение сталей видна и сверл с алмазными кромками. С помощью видиа и титановых сталей можно не только сверлить отверстия в стекле, но и нарезать на нем резьбу.
Рабочее положение режущего алмаза.
В настоящее время все шире применяется сверление стекла ультразвуком, так как оно позволяет получать фасонные, следовательно, и квадратные отверстия. Ультразвуковой генератор мощностью 50 вт, работающий на частоте 20000 гц, дает возможность получать квадратные отверстия с длиной стороны 6 мми вырезать пластины 12,7X0,5 мм2, продолжительность работы около 45 сек.
Если необходимо отполировать шлифовальный диск, сначала на нем следует получить тонкую шлифовку, выбрав соответствующий шлифующий материал. Только затем можно получить гладкую стеклянную поверхность с безупречным блеском, обрабатывая ее вращающимся фетровым диском, на который в качестве полирующего средства наносится красная окись железа. Плоские стекла до толщины 4—5 можно проще всего резать алмазом или стальным колесиком. Такое «резание» основано на том, что алмаз или стальное колесико наносит на поверхности стекла надрез, который служит началом глубокой трещины. Рабочее положение режущего алмаза указано на рис.
Хороший надрез, нанесенный или алмазом, или ножом для стекла, почти невидим. Плохой надрез, процарапанный, кажется несколько белым вследствие отколовшихся по бокам мелких частичек стекла. При плохом надрезе стекло может разделиться не всегда по направлению, намеченному надрезом. Отделяя части стекла по надрезу, можно пользоваться тремя правилами: а) наложить пластину вдоль линии надреза на острый край и переломить ее легким нажимом книзу, б) приподнимая стекло с одной стороны за надрез, вызвать здесь образование сквозной трещины, которая затем побежит вдоль всего надреза, и в) вызвать образование сквозной трещины легким постукиванием стекла со стороны, противоположной надрезу, сначала на одном конце его, а затем тем же постукиванием прогнать эту трещину вдоль всей его длины.