ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВВОДОВ И ЦОКОЛЕЙ
Важными заготовительными операциями в электроламповом производстве являются операции по изготовлению вводов и цоколей для ламп. При этом используются различные рассмотренные выше способы обработки металлических деталей: штамповка, сварка, нанесение антикоррозийных покрытий и т. п.
- ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВВОДОВ
а) Назначение и виды вводов.
Ввод является конструктивным элементом источника света, предназначенным для электрического соединения цепей от внешнего источника питания с электродами (телом накала, катодом, анодом), помещенными внутри колбы лампы.
Вводы должны удовлетворять следующим требованиям быть достаточно простыми в конструктивном отношении, технологичными, иметь достаточную механическую прочность, обеспечивать пропускание электрического тока требуемой силы и вакуумную плотность соединения со стеклом во всем диапазоне температур при изготовлении и работе лампы.
Конструкция и материалы ввода определяются маркой стекла, а также типом источника света — его мощностью, областью применения, конструкцией и т. п. Вводы могут быть однозвенными, состоящими из одного металла или сплава, взятого в виде отрезка прутка, проволоки или ленты, или многозвенными, состоящими из двух или более звеньев — отрезков разнородных металлов или сплавов.
Однозвенные вводы применяются для миниатюрных, сверхминиатюрных, самолетных, сигнальных и некоторых других специальных ламп. Многозвенные, в основном, трехзвенные, вводы широко применяются для массовых ламп, а также многих типов ламп специального назначения. Конструкции некоторых видов вводов приведены на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Вводы:
а — однозвенные платинитовые; б — сварные многозвенные для маломощных ламп; в — сварные многозвенные для мощных ламп; 1 — внутреннее звено; 2 — среднее звено; 3 — внешнее звено
В многозвенных вводах за счет использования разнородных материалов для различных звеньев наиболее полно удовлетворяются специфические требования, предъявляемые к этим звеньям.
б) Изготовление вводов для легкоплавких стекол.
В лампах накаливания общего назначения, люминесцентных и некоторых других лампах, ножки которых изготавливаются из легкоплавких стекол платинитовой группы, широкое применение нашли трехзвенные вводы.
Внешнее звено этих вводов, находящееся вне откачанного объема лампы, изготавливается из меди, среднее звено, впаиваемое в стекло ножки, — из платинита, а внутреннее звено, помещенное внутри колбы для крепления к нему тела накала или другого электрода, — из никеля. Изготовление трехзвенных вводов ведется путем электрической или газовой сварки.
Электрическая (конденсаторная) сварка для изготовления вводов используется наиболее часто. Для сварки применяется автомат типа ЛА-8 (ЛА-156), представляющий собой четырехпозиционную машину последовательного действия, в которой позиционный барабан переносит одно из звеньев ввода из позиции в позицию и к нему поочередно привариваются другие звенья.
Автомат имеет производительность 105—130 шт/мин и рассчитан на изготовление вводов с диаметром никелевого звена до 1,2 мм, медного — до 0,6 мм, платинитового — до 0,5 мм и длиной одного из звеньев не более 75 мм.
Сварка на автомате происходит путем оплавления торцов исходных проволочных заготовок за счет энергии электрического разряда батареи конденсаторов. Длительность протекания разрядного тока для сварки не превышает 0,02 с. Грубая регулировка режима сварки производится изменением напряжения заряда и емкости батарей конденсаторов. Точная регулировка режима сварки осуществляется изменением сопротивления резистора в сварочной цепи. Питание электрических цепей сварки производится постоянным током, рабочее напряжение 250—300 В.
Технологический процесс изготовления трехзвенных вводов на автомате ЛА-8 показан на рис. 3.2.
Медная проволока, сматываясь с катушки, рихтуется с помощью механизма правки, зажимается в губках при подаче на определенную длину и отрезается (операции 1—4 на позиции Ζ). Револьверная четырехпозиционная половка поворачивается на 90°, и отрезанное медное звено переносится в позицию II для сварки с платинитом.
Платинитовая проволока, сматываясь со своей исходной катушки, не только рихтуется (операция 1), но и просушивается в электроспирали подогрева (операция 2). После подсушки платинитовая проволока устанавливается строго на линии сварки с медной проволокой (операции 4, 5). Специальный просекатель, электрически соединенный с конденсаторами, просекает слой буры и замыкает электрическую цепь сварки (операция 6). Сварка происходит при резком сближении медного звена и платинита (операция 7). Затем приваренное звено платинита отрезается от остальной проволоки на определенную длину (операция 8) и полученная двухзвенная заготовка подается барабаном в позицию сварки с никелем (позиции III, /V).
Никелевая проволока также проходит после сматывания со своей катушки рихтовку, отрезку на заданную длину и центровку строго по оси с платинитом (операции 1—5).
Процесс сварки никелевого звена с платинитом происходит так же, как и сварка медного звена с платинитом (операция 6).
Готовый ввод -освобождается от зажимов и переносится съемником в лодочку (операции 7, 8).
Для изготовления четырехзвенных электродов с диаметром до 1 мм методом электростыковой сварки разрабатывается автомат производительностью 6000—8000 шт/ч. Существенно новым оборудованием для этих же целей является автомат лазерной сварки производительностью 8000—10 000 шт/ч, количество обслуживающего персонала 1 чел. на 2 автомата. Применение нового метода сварки позволит существенно повысить качество вводов.
Рис. 3.2. Технологический процесс электросварки вводов
Газовая сварка звеньев вводов осуществляется на автоматах газовой сварки модели П-1 за счет оплавления концов проволок жестким водородно-кислородным пламенем с температурой 2400—2600 °C. Автомат имеет производительность 48—50 шт/мин и рассчитан на изготовление вводов с диаметром никелевого звена до 1 мм, медного — до 0,6 мм и платинитового — до 0,8 мм.
Технологический процесс изготовления трехзвенных вводов на автомате газовой сварки схематично показан на рис. 3.3.
С трех отдельных катушек подаются медная, платинитовая и никелевая проволоки, причем линии подачи медной и никелевой проволок совпадают с линией сварки, а линия подачи платинитовой проволоки смещена в сторону.
Изготовление вводов начинается с рихтовки (операция 1) и подачи на определенную длину медной и никелевой проволок (операция 2), которые затем зажимаются на линии сварки (операция 3) и отрезаются ножами (операция 5). Одновременно с этим рихтуется и отрезается на заданную длину платинитовая проволока (операция 4). Готовое звено платинита переносится клещами на линию сварки и устанавливается между медным и никелевым звеньями (операция 6). С помощью пружин медное и никелевое звенья поджимаются к платиниту, и вслед за этим пламя двух горелок направляется на стыки звеньев (операция 7). Стыки оплавляются и под действием сжатия происходит сварка звеньев. После отвода горелок в исходную позицию прижим звеньев продолжается до момента освобождения готового ввода, что обеспечивает получение плотного шва. Готовый ввод освобождается из зажимов и попадает в лодочку-приемник (операция 3).
Достоинством газового метода сварки при изготовлении вводов является простота процесса, высокое качество сварки. Изготовление двухзвенных вводов с использованием никеля и платинита может вестись на рассмотренных автоматах двояко: путем сварки никеля с платинитом, отрезанных сразу на заданную длину, и путем изготовления трехзвенного ввода (никель — платинит — никель) с платинитом удвоенной длины, по которому затем ввод разрезается на две части.
в) Изготовление вводов для тугоплавких стекол.
Вводы для впаивания в тугоплавкие стекла могут быть однозвенными или многозвенными. В качестве материала для однозвенных вводов применяются вольфрам, молибден и, реже, ковар — сплав никеля, кобальта и железа. Наибольшее распространение получили многозвенные вводы, в которых внутреннее звено изготовлено из никеля, среднее — из вольфрама или молибдена, внешнее — из меди. Во вводах этого типа особое внимание должно быть уделено качеству обработки среднего звена, от которого зависит вакуумная плотность спая со стеклом.
Рис. 3.3. Технологический процесс газовой сварки вводов
Для изготовления этих звеньев используются вольфрамовые или молибденовые проволоки диаметром 0,8— 2,0 мм или прутки диаметром 2,0—4,0 мм, причем для стекол вольфрамовой группы выбирается соответственно вольфрам, а для стекол молибденовой группы — молибден.
Для выправления проволоки производят правку на специальных машинах путем многократного изгиба проволоки при ее протягивании между вращающимися плашками из твердой стали, закрепленными в полом валу машины с определенным смещением от оси. Молибденовую проволоку правят в холодном состоянии, а вольфрамовую — с нагревом до 1000 °C. Прутки обычно не правят. После правки на той же машине проволоку разрезают на отрезки длиной 1 м.
Выправленную и нарезанную проволоку и прутки для снятия различных поверхностных дефектов (капиллярных трещин, продольных штрихов, царапин, рисок и т. п.) шлифуют на бесцентрово-шлифовальных станках. При шлифовке пруток помещается между двумя абразивными вращающимися кругами и медленно смещается в осевом направлении. Шлифовкой снимается верхний слой металла толщиной 0,1—0,2 мм.
После шлифовки прутки разрезаются с помощью дисковых абразивных или алмазных кругов на заготовки требуемой длины. Проволоки малых диаметров обычно разрезаются с помощью ножей. При этом во избежание расслоения проволоки по месту резки ее нагревают газовой горелкой до слабо-красного каления.
Прогрессивным методом резки является разрыв проволоки, нагретой электрическим током до температуры размягчения.
Технологическая схема получения однозвенных вводов электроразрывом представлена на рис. 3.4.
Исходная проволока, сматываясь с катушки 1, правится рихтовочным устройством 2 и с помощью механизма подачи 3 подается на заданную длину к неподвижному механизму зажима 4 (операция 1). Здесь она плотно зажимается (операция 2), а зажим 3 раскрывается (операция 3). Со стороны свободного конца проволоки подводится механизм разрыва 5 (операция 4), который зажимает ее вблизи механизма 4 (операция 5). Через контакты этих механизмов подается электрический ток (операция 6), быстро разогревающий участок проволоки, зажатый между электродами, до размягчения. После этого ток выключается, а механизм 5 под действием пружины резко смещается в исходное положение, разрывая проволоку в месте нагрева (операция 7). После разрыва зажимы механизмов открываются и отделенное звено падает в приемный лоток, а для оставшейся проволоки процесс повторяется (операция 5).
Изготовленные таким способом вводы отличаются высоким качеством концов по месту отделения. Процесс электроразрыва осуществляется на автоматах.
Рис. 3.4. Схема технологического процесса изготовления однозвенных вводов электроразрывом
После механической обработки вводы тщательно очищают: их кипятят в 20%-ном растворе едкого натра, промывают в дистиллированной воде, кипятят в 20%-ном растворе железосинеродистого калия и 10%-ном растворе едкого натра, снова промывают в воде, проверяют на отсутствие трещин, несколько минут травят в холодной смеси азотной и серной кислот, окончательно промывают в дистиллированной воде и сушат. Иногда процесс химической обработки совмещают с галтовкой вводов при добавлении к травящей смеси в галтовочный барабан мелкого хорошо очищенного песка. Молибденовые вводы после сушки отжигаются в водороде или вакууме при 1000 °C.
Наружное звено ввода изготавливают из медных тонких проволочек, скрученных в канатик. На один из концов заготовки наружного ввода надевается, примерно до половины длины, никелевая втулка и хорошо обжимается вручную или на ротационной ковочной машине.
Подготовка никелевых звеньев включает в себя резку проволоки на заданную длину/обезжиривание, травление, промывку в воде, сушку и отжиг в водороде.
Соединение подготовленных звеньев встык производится обычно электросваркой с обдувом места сварки струей водорода или препарировочного газа. Сначала свариваются среднее звено с никелевым. Для этого их закрепляют в зажимах сварочного станка так, чтобы они находились строго на одной линии и торцами поджимались друг к другу. Затем включается сварочный ток и подача защитного газа. В течение всего времени сварки и некоторое время спустя специальные пружины обеспечивают поджатие звеньев друг к другу.
Последующая сварка свободного конца среднего звена с концом медного канатика, армированного никелевой втулкой, происходит аналогично·. Для сварки вводов диаметром до 2 мм в среде водорода применяется автомат ТП.020.0046 производительностью 150—200 шт/ч.
Во многих случаях однозвенные вводы предварительно окисляются нагревом на воздухе, а затем остекловываются путем расплавления стеклянной бусины, надетой на среднюю часть ввода. Сварные вводы также остекловываются по среднему звену, обычно путем обмотки расплавленным стеклом вручную. .