Способ изготовления полых изделий с дном из кварцевого стекла

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (1 20 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ СССР РЫТИ БРЕТЕНфФ ПИСА К ОРСКОМУ Т ия ка(2 5 ния про е 46 те Бюл. 1 Р 15а, Г, В.Тигонен,О. Маверинененный научно-исследитут кварцевого ст вво ят тин(71 аих со ский и стенко к темпераделяем аж(54ИЗДЕ НИЧ ПОЛЫХ ГО СТЕКЧА ного разофор мо вадержки;ский коэфл СОБ ИЗГОТОВЛЕ ЛИЙ С ДНОИ ИЗ КВЛРЦЕВО ающий операции локал трубчатой заготовки ережима, о т л и ч а-0,2; тр из емо го вл м щии 20. 12. 82 23.04.84, Е;Н.Ивано вич и Б,В.Государс т 666.1.03 1. Патент 4 в 4/20, 57) СПО, чт о, с цел ьюизделий и поьности, в ого разогрева трубы и ережима внутрь ее с т аготовки дна до конта и выдерживают уре в течение ессе локальФормования пэстоянноимени,опре1087487 55 л - и Р Изобретепе относится к получению изделий из прозрачного или матового кварцевого стекла, предназна. ченных дпя химической и полупроводниковой техники. 5Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления изделий из кварцевого стекла путем формования закругле - 10 ния трубы и приварки дна с одновременным нагревом участка трубы.По этому спосОбу исходная труба в заготовка из кварцевого стекла разогре - вается кварцедувными горелками до 15 образования перетяжки, после чего разрезается, Края отверстия механически обрабатывают и с помощью квар. цедувных горелок вваривают дно,пло - свое или вогиутое 11 .Основной недо ст аток этого способа - . большой расход энергии при формировании перетяжки и вваривании дна, так как при получении тол - стостенных изделий большого диа метра процесс становится невыгодным (неэкономным) вКроме того,при об - работке горизонтально расположенной трубы-заготовки трудно обеспечить равномерность радиуса перетяжки,Для 30 этого необходимо вводить вращение трубы - з а го то вки, чт о тр ебует специальных сложных приспособлений.Наконец,при изготовлении крупногабаритных изделий большой удельный расход энергии и соответствующее ему тепло- выделение резко ухудшают условия работы кварцедувов,Целью изобретения является улуч 40 шение качества иэделий и повышение производительности.Поставленная цель достигается тем, что по способу изготовления полых изделий с дном из кварцевого45 стекла, включающему операции локаль. ного разогрева трубчатой заготовки, формование пережима,в процессе локального разогрева трубы и формования пережима внутрь ее с торцов вводят заготовки дна до кон 50 такта их со стенкой и выдерживают при постоянной температуре в течение времени, определяемого выраже- нием где ь - время выдержки; п - эмпирический коэффициент и = 0,075 Ое 2Р - ди аметр из гот авли вае мо гососуда, мм,На ф г, 1 показ ана у ст анов ка изготовления изделий из кварцевогостекла, общий вид, на фиг,2 - полуфабрикат изделия после разрезаниятрубы, на фиг,3 и 4 - образцы получаемых иэделий,Установка для осуществления способа содержит нагреватель 1, держатель 2 для закрепления сверху трубы-заготовки 3, подставку 4,на которую в процессе работы опираетсятруба-заготовка и держатели 5, накоторых в трубу вводят заготовкидна 6,Формование изделия заключается вследующем,Кварцевую трубу-заготовку 3 закрепляют в держателе 2 и помещаютвнутрь нагревателя 1, контролируявертикальность ее положения и соосность с нагревателем. Подставку 4устанавливают снизу, отведя ее отнижнего среза трубы ца расстояние,равное двойному радиусу закругления ципиндрической части будущегоизделия плюс 307 на формированиесвязующей перемычки, Включив питаниенагревателя, разогревают установкуи находящуюся в ней трубу из кварцевого стекла. При этом середина трубыразогревается в нагревателе, а ееконцы остаются холодными, Когдастекло в зоне разогреется до пластичного состояния, труба начинаетудлиняться под действием веса еенижнего конца, При этом под действиемсил поверхностного натяжения диаметртрубы уменьшается с образованиемгеометрически, правильного равномер -ного закругления. После того,какнижний срез трубы опустится наподставку 4, внутрь трубы на держателях 5 вводят заготовки дна 6до контакта со стенкой трубы 3. Пластинчатая стекломасса под влияниемсил поверхностного натяжения обжима -ет дно по окружности. После непродолжительной временной выдержки дляобеспечения надежного соединениядна и стенки изделия установкувыключают.Охлажденную трубу нарезают по перемычке фиг.2 и после мехацичес.койобработки получают готовые изделия(фиг.З и 4). За один цикл цагрева 1087487ния получают два изделия, Форма цилиндрической части изделия и радиус закругления зависят от продолжительности термообработки , а конфигурация дна - нлоское, выпуклое, 5 вогнутое - от формы держателей 5.Продолжительность временной выдержки при,постоянной температуре для обеспечения надежного соединения дна и стенки изделия зависит от вели. 10 чины диаметра изготовляемого сосуда и в общем случае определяется соотношением с = и Э, где и = 0,075- 0,2 - эмпирический коэфФациент,позволяющий определить время .выдержки 15 при формовании изделий различного диаметра, Его величина в указанных пределах изменяется обратно пропорционально величине диаметра формуемого изделия. Зто означает,что при 20 формовании иэделия диаметром 50 мм и = 0,2, диаметром 100 мм и =О,15, а при диаметре изделия 400 мм и = 0,075.П р и м е р . Формуют ппоскодон ные стаканы из кварцевого стекла из трубы диаметром 100 мм с толщиной стенки 3 мм. Радиус закругления у дна 25 мм.Кварцевую трубу-заготовку закреп- З 0 ляют в держателе 2, Подставку 4 помещают на расстоянии л 70 мм от нижнего среза трубы 2 радиуса закругления +302) .Это расстояние соответствует величине нагреваемой зоны35 трубы. Включают нагреватель 1. Через 5 мин после выхода нагревателя на температуру 1700-1800 С трубаОзаготовка начинает деформироваться в зоне нагревания и ее нижний срез опускается на подставку 4. При начале движения вниз трубы сверху иснизу в трубу на держателях 5 вво - дят заготовки донышек 6. Когда нижний обрез трубы коснется подставки 4, заготовки донышек вводят в зону нагревания до контакта со стенками трубы . После 15-минутной выдержки выключают нагрев и извлекают заготовки стаканов. Общая продолжительность процесса составляет 30-35 мин.Зто время можно сократить, помещая трубу-заготовку в предварительно нагретую печь. В этом случае, время, необходимое дпя образования закругления,составит 20 от продолжительности времени выдержки для приваривания доньппек,Предлагаемый способ формования может быть использован для получения лаборантного оборудования диа" метром до 100 мм; наиболее целесообразно использовать его для получе - ния крупногабаритных изделий, например тиглей для полупроводниковой техники диаметром 200-400 мм и более.Способ позволяет получать точноразмерные иэделия из кварцевого стекла в виде тиглей, чаш,стаканов и т,д. практически любых размеров. За один цикл формования получают два почти одинаковых изделия, причем расходуется энергии в 2-3 раза меньше, чем при традиционном, кварцедувном методе. При этом улучшается качество получаемых изделий,уменьшаются потери кварцевого стекга иэ-за улетучивания при обработке в пламени кварцедувной горелки, не требуется сложных технических приспособлений и намного улучшаются условия работы обслуживающего персонала. Способ прост, легко поддается автоматизации.087487 Фиг. 2 Ильиных Состави Егорова Техредрре е 46 3 ака сно г. Узг ул ал 3/20 Тир 4 ИПИ Государс о делам изоб 035, Иосква,венного комитета Сетений и открытийЧ, Раушская наб