Цоколи предназначены для крепления ламп в патронах и подключения к источникам питания. Имеется большое разнообразие типов и конструкций цоколей (рис. 3.9)'. Это определяется конструкцией ламп, назначением и условиями их эксплуатации, а также мощности ламп.
Для ламп накаливания общего назначения, многих миниатюрных ламп, ламп типов ДРЛ, ДРИ, ДНаТ и других используются резьбовые цоколи соответствующих типов.
Рис. 3.9. Виды цоколей:
а — резьбовые; б — фокусирующие; в — штифтовые; г — для люминесцентных ламп
Для железнодорожных, трамвайных, самолетных и других ламп, работающих в условиях вибраций и тряски, применяются штифтовые цоколи.
В некоторых лампах, работающих в сочетании со светотехнической арматурой (автомобильных, кинопроекционных и др.), используются фокусирующие цоколи, определенным образом юстированные по отношению к телу накала и обеспечивающие однозначное размещение лампы по отношению к оптическим элементам световых приборов. Для люминесцентных ламп применяются двухконтактные цоколи со штырьками, параллельными оси лампы. Большим разнообразием отличаются цоколи, применяемые для галогенных ламп накаливания.
Одним из основных требований к цоколям является взаимозаменяемость, поэтому большинство цоколей юстировано. Для ламп, являющихся предметом международной торговли, размеры и конструкции цоколей стандартизованы в международном масштабе.
Цоколи должны прочно крепиться к колбе лампы с помощью цоколевочных мастик или механическим путем. Металлические детали цоколей должны быть стойкими против коррозии и обладать достаточной механической прочностью. Изоляция должна быть влаго- и теплостойкой, иметь высокое электрическое сопротивление.
а) Изготовление цоколей для ламп накаливания.
Резьбовые цоколи являются наиболее массовым типом цоколей для ламп, накаливания общего назначения. Они применяются также для мощных прожекторных ламп и ламп типов ДНаТ, ДРЛ, ДРИ.
Корпус резьбового цоколя чаще всего изготавливают из мягкой стальной ленты с последующим цинкованием для защиты от коррозии. Для ламп в тропическом исполнении корпус цоколя изготавливается из латуни с последующим никелированием. Контактные пластины всегда изготавливаются из латуни. В качестве изоляции применяют специальные пластмассу или фарфор, стекло, скрепляющие элементы цоколя в единую конструкцию.
На отечественных электроламповых заводах изготовление резьбовых цоколей ведется в следующей последовательности: штамповка корпуса, накатка резьбы на корпусе цоколя, штамповка контактной пластины, сборка цоколя, травление, нанесение антикоррозийного покрытия.
Штамповка корпуса.
Эта операция может выполняться по двум технологическим вариантам. Рассмотрим их применительно к цоколю типа Е27-1.
По первому варианту штамповка корпуса цоколя из стальной ленты производится на кривошипном прессе-автомате с грейферной подачей отштампованных корпусов. Из ленты шириной 54 мм вырубаются диски диаметром 55,5 мм с шагом 54 мм (рис. 3.10) так, что края дисков оказываются срезанными, а от ленты остаются маленькие не связанные между собой треугольники.
На первой операции вместе с вырубкой производится и первая вытяжка стаканчика диаметром 28,5 мм, который грейфером передается на вторую вытяжку, совмещенную с пробивкой отверстия диаметром 15 мм, а затем на заключительную операцию—обрубку облоя и калибровку, в результате которой стаканчик получает диаметр 26 мм, а высоту 22 мм. Таким образом, штамповка корпуса занимает три позиции и обычно на пресс-автомат устанавливаются два штампа и подаются две ленты.
Рис. 3.10. Схема штамповки с грейферной подачей:
а — пример раскроя материала; б — технологическая последовательность штамповки
Иногда в варианте с грейферной подачей лента имеет ширину, соответствующую двум заготовкам корпуса цоколя (расположенным в шахматном порядке), и штамповка производится на двух параллельных штампах. При использовании этой разновидности штамповки производительность пресса-автомата 10—12 тыс. деталей в час.
Производительность прессов с грейферной подачей ограничивается инерционными усилиями в грейферном механизме. Поэтому чаще используют другой технологический вариант штамповки корпусов цоколей — с применением многорядного штампа и использованием самой ленты для транспортировки заготовок от позиции к позиции.
Рис. 3.11. Схема многорядной штамповки:
а — раскрой материала; б — технологическая последовательность штамповки
При штамповке на многорядном (обычно четырехрядном) штампе используется стальная лента шириной 250 мм, из которой вытягиваются четыре ряда стаканчиков. На первой позиции производится просечка двух концентрических прерывистых щелей диаметром 54 и 59 мм, отделяющих заготовку корпуса цоколя от ленты по контуру с сохранением небольших перемычек. Перемычки между щелями удерживают получившийся диск в ленте, которая и перемещает заготовки с позиции на позицию. При этом деформация перемычек позволяет удерживать стаканчик при уменьшении его диаметра (рис. 3.11).
При многорядной штамповке производится последовательно три вытяжки до диаметра 33, 26,1 и 26,05 мм соответственно, после чего на отдельной позиции пробивается отверстие. Заключительной операцией является обрубка облоя, в результате чего готовый стаканчик отделяется от ленты. Оставшаяся перфорированная лента нарезается гильотинными ножницами, связанными со штампом, на мелкие полоски для удобства удаления отходов.
Производительность прессов с многорядными штампами достигает 30—36 тыс. в час.
Качество штампованных деталей зависит от многих факторов: -состояния пресса и штампа, качества исходной ленты, применяемой смазки и т. д. В частности, очень важно, чтобы поверхность исходной ленты была чистой, без трещин, разрывов, заусенцев, а ее толщина строго соответствовала заданной. Перед штамповкой лента смачивается мыльной эмульсией или машинным маслом.
Накатка резьбы.
Накатку резьбы также ведут по различным технологическим схемам. В одних случаях ее производят на отдельных резьбодавильных автоматах, обычного или роторного типа, иногда совмещено с закаткой стеклоизолятора. В других случаях накатка резьбы производится на специальной резьбонакатной позиции, привод которой осуществляется за счет движения рейки, соединенной с верхней плитой штампа. Увеличение хода пресса, необходимое для обеспечения накатки резьбы, приводит к некоторому снижению производительности пресса, но зато отпадает необходимость в использовании отдельных резьбодавильных автоматов.
Однако все же чаще для накатки резьбы используются отдельные многопозиционные накатные станки непрерывного действия, причем на один пресс-автомат приходится два резьбонакатных устройства, связанных с прессом через бункер-накопитель. Это позволяет использовать оборудование независимо друг от друга и не допускать простоев при перезаправке ленты или при замене штампа для переточки инструмента.
Рис. 3.12. Резьбодавильный автомат:
1 — корпус; 2 — электродвигатель; 3 — накатный ролик; 4 — накатный винт; 5 — лоток подачи корпусов; 6 — питатель; 7— толкатель
Процесс накатки происходит в следующей последовательности. Гладкий корпус цоколя (рис. 3.12) толкателем 7 надевается на вращающийся накатный винт 4 резьбодавильного автомата и к ним плотно поджимается накатный ролик 3. Накатный винт и ролик, вращаясь вокруг своей оси в противоположные стороны с одинаковой скоростью, выдавливают на корпусе цоколя винтовое углубление — резьбу. После отхода ролика готовый корпус цоколя сбрасывается с накатного винта в тару. Стадии штамповки и готовый цоколь Е27-1 показаны на рис. 3.13.
Штамповка контактной пластины.
Исходным материалом для изготовления контактных пластин для цоколей служит латунная лента. Контактные пластины обычно изготавливают в виде невысоких стаканчиков, в середине дна которых прокалывается отверстие диаметром 1,2— 1,8 мм. Вокруг отверстия пластины выдавливается лунка для облегчения при сборке лампы пайки вывода.
Изготовление контактных пластин ведется, как правило, на эксцентриковых прессах с использованием комбинированных штампов, позволяющих за один ход пресса вырубить, вытянуть и проколоть несколько пластин сразу.
Рис. 3.13. Стадии штамповки цоколей Е27-1 и готовый корпус цоколя
Сборка цоколя проводится:
а) заливкой порции стекломассы, после застывания
которой корпус цоколя и контактная пластина оказываются надежно соединенными механически, оставаясь электрически изолированными. Этот способ широко применяется для сборки цоколей ламп накаливания общего назначения; ·
б) путем холодной запрессовки или механического закрепления изолятора в корпусе цоколя. Этот способ применяется для сборки цоколей некоторых ламп накаливания малой мощности, мощных прожекторных ламп, ламп типов ДРЛ, ДНаТ и др.
Для сборки цоколей диаметром 14 мм и более применяется 18-позиционный стеклозаливочный автомат карусельного типа, работающий совместно с небольшой стеклоплавильной печью. Они показаны соответственно на рис. 3.14 и 3.15.
Последовательность работы по позициям следующая: I—загрузка контактной пластины из бункера 6; II и III— резервные; IV — загрузка корпуса цоколя из бункера 5; V и VI — резервные; VII — выравнивание корпуса цоколя в гнезде; VIII и IX — свободные; X — заливка стекломассы; XI — запрессовка стекломассы; XII — свободная (стекломасса остывает); XIII — прокалывание в стеклоизоляции стальной иглой сквозного отверстия конусообразной формы; XIV — свободная; XV — автоматическая выгрузка цоколя; XVI — свободная; XVII — очистка гнезда; XVIII — свободная.
Для заливки цоколей используется специальное «цокольное» стекло (черного цвета), которое в виде кусков загружается в печь, доводится в ней до расплавления и непрерывной струей с температурой 1150—1200 °C вытекает из печи по специальному желобу.
Рис. 3.14. Стеклозаливочный автомат для сборки цоколей:
1 — карусель; 2 — механизм выравнивания цоколей; 3 — механизм дозирования стекла; 4 — механизм формовки и прокалывания изоляции; 5 — бункер загрузки корпусов; 6 — бункер загрузки контактных пластин; 7 — редуктор; 8 — механизм поштучной подачи контактных пластин; 9 — рабочие гнезда; 10 — механизм поштучной подачи корпусов; 11 — кулак поворота карусели; 12 — редуктор распределительного вала
В момент перехода карусели на другую позицию стеклянная струя подрезается специальными ножами. В цоколь дозируется около 6 г стекломассы. Производительность автомата 3000 шт/ч.
Сборку резьбовых цоколей меньших диаметров ведут на 12-тюзиционном автомате, применяя разогретый стеклянный дрот вместо заливки стекломассы из печи.
Рис. 3.15. Стеклоплавильная печь:
1 — стальной корпус печи; 2 — теплоизоляция; 3 — огнеупор; 4 — люк загрузки стекла; 5 — газовая горелка; 6 — отверстие для выхода продуктов горения; 7 — фидер; 8 — стойка; 9 — кронштейн; 10 — спускное окно; 11 — смотровое окно
Дрот разогревают газовыми горелками до размягчения стекла и при подходе очередной позиции разогретое стекло отрезается. Отрезанная порция стекломассы затем запрессовывается в цоколь.
Некоторые типы цоколей после стеклозаливки отжигаются в печах при 450— 550 °C, другие — накапливаются в контейнерах-термостатах. где постепенно остывают.
Механическое изготовление деталей и сборка резьбовых цоколей с латунными корпусами, а также цоколей штифтового типа существенно не отличается от рассмотренного способа.
Травление и нанесение антикоррозийного покрытия.
В современном производстве эти операции осуществляются на автоматизированных линиях гальванической обработки. Цоколи общей массой 15—20 кг загружаются в перфорированный барабан, который механическими манипуляторами переносится последовательно из ванны в ванну с выдержкой в них заданное время. В ванны вместимостью 500—700 л заливается соответствующий раствор и вода (рис. 3.16).
Технологические процессы гальванической обработки стальных и латунных цоколей различны. Обработка стальных цоколей включает в себя химическое обезжиривание, травление в соляной кислоте, цинкование, пассивирование и осветление. Между этими операциями производятся промывка, а по окончании процесса—сушка.
Для химического обезжиривания приготавливают раствор едкого натра, триполифосфата натрия и кальцинированной соды, к которому добавляют сульфанол НП-3. Обезжиривание проводится в течение 8—10 мин при 60— 70°C. После стока раствора барабан переносится в ванну с теплой водой (40—50°C), где цоколи промываются 2— 3 мин, затем промывка производится в каскадной ванне холодной проточной водой: в первом каскаде 3 мин и во втором—2 мин.
Для травления приготавливают раствор соляной кислоты с добавкой уротропина. Готовый раствор перед употреблением выдерживается в течение суток. Травление производится в течение 8—10 мин при температуре раствора 18—25 °C. После стекания раствора цоколи промываются холодной водой.
Для блестящего цинкования используется электролит на основе растворов хлористого аммония и хлористого цинка с добавлением специальных блескообразователей.
Рис. 3.16. Гальваническая ванна для цинкования цоколей:
1 — корпус ванны; 2 — текстолитовый перфорированный барабан; 3 — шестерни; 4 — вал подъема барабана; 5 — ремень подъема барабана
Цинкование проводится в течение 1 ч при напряжении на ванне 6—9 В и плотности тока 0,4—0,5 А/дм2. Анодами служат цинковые плитки, подвешенные в ванне на латунных штангах.
В некоторых случаях электролит для цинкования приготавливают на основе растворов сернокислого цинка, сернокислого натрия и гидрата сернокислого алюминия. В зарубежной практике находят применение щелочные (цианистые) электролиты, составленные из разведенных в воде окиси цинка, цианистого натрия и каустической соды (иногда других цианистых соединений).
После цинкования проводят осветление стальных цоколей путем погружения барабана с цоколями на 25—35 с в 3—5%-ный раствор азотной кислоты, после чего цоколи сразу же промывают в холодной воде, а затем пассивируют для создания на поверхности металла очень тонкой защитной окисной пленки. Для пассивирования применяется раствор солей «Ликонда 22А» и «Ликонда 22В» с добавлением азотной кислоты. Время выдержки цоколей в этом растворе 45—60 с. Иногда для пассивирования применяют 5%-ный раствор хромового ангидрида. После этого цоколи промывают и сушат (обычно горячим воздухом) при 70—80 °C в течение 10—14 мин.
Гальваническая обработка латунных цоколей ведется по различным технологическим схемам в зависимости от того, будет наноситься никелевое покрытие или нет.
Если цоколи никелироваться не будут, то их обработка включает в себя отбеливание, блестящее травление и пассивирование с промывкой цоколей между операциями и сушкой в конце. Отбеливание проводят для удаления окислов и других загрязнений. С этой целью цоколи погружают на несколько секунд в разбавленный водой травильный состав для блестящего травления, который уже был использован по назначению.
Состав для блестящего травления представляет собой смесь растворов азотной и серной кислот с добавлением поваренной соли. При блестящем травлении цоколи выдерживаются в свежеприготовленном составе также несколько секунд. В результате этого поверхность цоколей становится глянцевой. После травления цоколи промывают сначала в холодной, затем в горячей проточной воде и пассивируют путем кратковременного погружения их в водный раствор хромпика К2СrО7, подкисленный серной кислотой. Пассивирование обеспечивает образование на поверхности латуни постоянной плотной пленки окислов, сохраняющей естественный цвет латуни и предохраняющей материал от более глубокого окисления.
Пассивированные цоколи снова промывают холодной и горячей водой, затем сушат подогретым воздухом.
Если предусмотрено никелирование латунных цоколей, их обработка ведется следующим образом. Для очистки цоколи отбеливают в смеси растворов азотной и серной кислот, затем промывают в воде и травят в соляной кислоте. После этого цоколи тщательно промывают в воде и подвергают электролитическому никелированию с последующей окончательной промывкой в воде и сушкой горячим воздухом.
При сборке латунных цоколей не методом стеклозаливки, а путем механической закатки предварительно отштампованного стеклоизолятора загрязнение окислами оказывается небольшим, и операцию отбеливания заменяют обезжириванием в растворе тринатрийфосфата с добавкой жидкого стекла.
б) Изготовление цоколей для люминесцентных ламп.
Технологический процесс изготовления цоколей для люминесцентных ламп состоит из штамповки металлических стаканчиков (корпусов), штамповки изолирующих вкладышей, изготовления штырьков и сборки.
Штамповка корпуса.
Корпус цоколя изготавливается из алюминиевой или латунной (для ламп тропического исполнения) ленты. Штамповка ведется на высокопроизводительных прессах-автоматах, например семипозиционном автомате модели А-821 (см. рис. 2.4). При этом производится вырубка заготовки, вытяжка стаканчика, формовка дна, пробивка отверстий для штырьков и обрезка бортиков. При штамповке в качестве смазки применяется мыльная эмульсия, приготавливаемая путем варки растворенного в воде хозяйственного мыла с добавлением индустриального масла.
После штамповки алюминиевые стаканчики обезжиривают в растворе тринатрийфосфата и кальцинированной соды с добавкой поверхностно-активных веществ типа ОП-7 или ОП-10.
Латунные стаканчики после штамповки часто никелируют в барабанах, проводя последовательно обезжиривание в растворе тринатрийфосфата с добавлением жидкого стекла, промывку в воде, травление в растворе соляной кислоты, снова промывку в воде, электролитическое никелирование, окончательную промывку в воде и сушку.
Штамповка вкладышей.
Изолирующие вкладыши изготавливают из гетинакса, текстолита или стеклотекстолита. Исходный листовой материал предварительно нарезают на полосы необходимой ширины. Штамповка ведется на полуавтоматических прессах без использования смазок.
Изготовление штырьков.
Штырьки изготавливаются из латунной ленты, которая предварительно нарезается на полосы шириной 6—7 мм на станке с дисковыми ножами. Для изготовления штырьков из подготовленных латунных полос применяется автомат, созданный на базе наклонного пресса, имеющего 115 двойных ходов в минуту.
Катушка с латунной лентой закрепляется на стойке автомата. Сматываясь с катушки, лента проходит через мыльницу с мыльным раствором, уменьшающим трение при протяжке, и попадает в механизм протяжки. Этот механизм служит для свертывания ленты в трубку с помощью фильер предварительной и окончательной формовки. Механизм позволяет также установить подачу трубки на заданную длину.
Далее лента поступает в механизм резки, где с помощью ножей из быстрорежущей стали разрезается по месту ее захвата цангой на заготовки заданной длины. Окончательная формовка штырька с высадкой буртика и осадкой конуса производится механизмом формовки, имеющим матрицу и пуансон. Отформованный штырек выбрасывается из матрицы и сжатым воздухом перемещается в тару.
Готовые штырьки поступают на операцию никелирования, где проходят последовательно обезжиривание в растворе тринатрийфосфата с добавлением жидкого стекла, травление в соляной кислоте и собственно никелирование. Между отдельными операциями производится промывка штырьков водой, а в конце промытые штырьки высушиваются подогретым воздухом.
Сборка.
Сборку цоколей производят на полуавтоматах карусельного типа. В позиции полуавтомата последовательно загружают два штырька внутренней частью вверх, первый изолирующий вкладыш, корпус цоколя открытой частью вверх и второй вкладыш. На одной из позиций полуавтомата с помощью пуансона концы штырьков одновременно слегка развальцовываются, благодаря чему обеспечивается скрепление всех деталей цоколя.
В собранном цоколе не должно быть треска вкладышей, качания штырьков, деформации корпуса, загрязнений на цоколе и т. п.