На пути к самодельным радиолампам. Дьюаровский спай, гребешковая ножка

Одиночный впай металла в стекло [1] позволяет изготавливать электровакуумные приборы (ЭВП) только самой простой конструкции. Более сложные лампы, с компактным и более или менее точным расположением электродов друг относительно друга куда как удобнее выполнять в виде отдельной открытой сборки, спаиваемой после, с оболочкой прибора. Существует несколько конструкций таких узлов, из которых исторически первая, т. н. гребешковая ножка, проще и удобнее для ручного изготовления. Попробуем такую ножку изготовить и применить.

Примеры заводского исполнения

Полезно будет взглянуть на фабричные аналоги.

Фото 2. Телевизорная 6П36С. Плоская штампованная ножка

Фото 3. 6Н5С — двойной стабилизаторный триод, спаренный аналог пальчиковой 6С19С. Большая фигурная колба, октальный цоколь, гребешковая ножка

Фото 4. 6Н8С — двойной триод с небольшим усилением. С октальным цоколем и гребешковой ножкой. Имеет более современный аналог в компактном пальчиковом исполнении — 6Н1П

Фото 5. Хрестоматийная лампочка накаливания небольшой мощности. Здесь гребешковая ножка со встроенным штенгелем видна лучше всего из-за отсутствия бариевого зеркала геттера

Ещё несколько слов о гребешковой ножке

Естественно, имеющей несколько трудно устранимых недостатков — сложно сделать миниатюрный вариант: проволочные выводы на значительной длине расположены близко и параллельно друг другу, что снижает максимально допустимые напряжения и рабочую частоту. Тем не менее, вынеся всего один электрод на колбу лампы, обычно на её макушку, можно существенно увеличить анодное напряжение (вывод анода) или рабочую частоту (управляющая сетка).

Фото 6. Плоская штампованная ножка. Вид изнутри. Хорошо различимы специальные наплывы стекла вокруг каждого вывода для повышения электрической прочности. Лампа — ГУ-50 в конструктивном смысле примечательна специальным стаканом для установки и выдутой в форму, как вульгарная стеклотара, колбой с выступом — направляющей

Рис. 7. Ещё один резерв для улучшения параметров ЭВП с гребешковой ножкой — изготовление её несколько более сложной формы [2]. Верхние два ряда на рисунке — ручное изготовление, ряд нижний — штампованные на автомате

Заметим вживлённый в ножки штенгель — такой его вариант обещает быть простым и при самостоятельном ручном изготовлении.

Изготовление гребешковой ножки

Изготовим простой вариант гребешковой ножки из имеющегося легкоплавкого стекла платиновой группы [3], впаяем её в прототип баллона. Возьмём тонкостенные заготовки Ø26 мм для колбы и Ø12 мм для ножки — баллоны от трубчатых ламп дневного света (ЛДС).

Фото 8. Меньшие из трубок. Исходные лампы отмыты от внешних загрязнений с применением жёсткой губки и моющего средства и вскрыты накалённой нихромовой проволокой [4]. Загрязнённый распылением вольфрама приэлектродный люминофор удалил ватной палочкой, чистый же стёр комком ветоши, продёргиваемой на верёвочке. Люминофор собрал и герметично упаковал для дальнейшего применения. Стекло изнутри отмыл в тёплой воде с тряпочкой, протравил 2% плавиковой кислотой, промыл водой холодной, остатки кислоты, нейтрализовал слабым раствором щёлочи. Все опасные работы (ртуть, ядовитая кислота) выполнял на открытом воздухе, в плотной одежде, защитных очках и перчатках

Заготовки стекла от ламп FT8 обработал аналогично.

Рис. 9. Общая последовательность операций при изготовлении гребешковой ножки [2]: разворачиваем ровный торец трубки кокетливой юбочкой, слегка сплющиваем второй конец заготовки с образованием неширокой щели, вставляем скреплённую группу из потребного количества подготовленных проволочных выводов, впаиваем их

▍ Изготовление стеклянной части ножки

Фото 10. Оплавим один из торцов трубки, чтобы не порезать руки или губы

Фото 11. Разогреем второй конец заготовки в сильном пламени

Фото 12. Стеклодувные работы рекомендуется выполнять при некотором затемнении, чтобы лучше видеть и контролировать степень нагрева заготовки

Фото 13. Запечатываем трубку — размягчённый её конец захватываем и оттягиваем пинцетом, переплавляем сужение. На фото — застывший стеклянный ус

Фото 14. Запечатанный конец заготовки. При чистовых работах образовавшуюся капельку стекла положено разогреть и снять пинцетом или стеклянной палочкой

Фото 15. Разогреваем донышко трубки в сильном жёстком пламени

Фото 16. И, оправдывая название ремесла, раздуваем размягчённое стекло в тончайшие очаровательные пузыри

Фото 17. Прижав которые к плоской поверхности, разрушаем, оставив правильную тонкостенную вороночку-основание

Фото 18. А её тонкие зазубренные края оплавляем в широком мягком пламени

Фото 19. В отличие от станочного, при изготовлении ручном, короткими деталями оперировать неудобно — последовательность изготовления чуть изменим. Отрежем вороночку от трубки-заготовки после её формовки. Отмерим, чиркнем поперечную риску алмазным надфилем, приложим её к накалённой нихромовой проволоке электрорезки

Фото 20. Промежуточная деталь с вороночкой

Фото 21. Вид на две однотипных детали, выполненных разным способом: справа, из основания пузыря, слева инструментом-развёрткой [5]. Хорошо видна нарушенная геометрия горла у последней — на оправку для дальнейшей работы она не оденется. Дефект вызван моей низкой квалификацией, и, между прочим, показывает простоту и эффективность способа первого, воздушно-пузырчатого

Фото 22. И к слову о пузырях и дефектах… Почти все операции с горячим стеклом мы выполняем, непрерывно вращая заготовку. При этом она равномерно нагревается в пламени, равномерно остывает вне его, горячее размягчённое стекло не падает на стол. Даже раздувая фигуры или отщипывая лишнее заготовку приходится вращать, чтобы получить симметрию. Да вот, не угодно ли: тончайший, легчайший пузырь, выдутый без плавного вращения, непременно скособочится, и воронка от него, конечно, никуда не годится

▍ Специальные инструменты

Фото 23. Коротенькую деталь нельзя правильно обработать на горелке, удерживая только руками: стекло плохо проводит тепло, и пальцы оператора могут без всяких для него неудобств находится около самого пламени, однако стекляшку нужно ещё и вращать. В таких случаях используют державки. Здесь изготовил её из кусочка трубки и клочка стеклоткани

Не полностью сплющить конец детали пинцетом или щипцами удаётся плохо — в середине образуется складка стекла, перекрывающая щель. Получается лучше, если размягчённое стекло растянуть в стороны изнутри.

Фото 24. Инструменты с рабочей частью из нержавейки, при коротком контакте с горячим стеклом неплохо себя показали: они дёшевы, холодными, не липнут к стеклу. Свою развёртку выкроил из старой трофейной кухонной лопатки

Фото 25. Работа инструмента

Фото 26. Перегрев стекла. Слишком размягчённые края норовят смяться

Фото 27. Недостаточный нагрев стекла. Оно хуже растягивается, щель получается неровная и крупнее, возможны мелкие трещины на краях

Фото 28. Нормальный нагрев. Широкая, узкая и более или менее ровная щель

▍ Промежуточный отжиг

Фото 29. Любопытно, что после остывания ножки с полностью сплющенным концом тот почти наверняка отделяется трещиной и отламывается, полярископ же при этом экстремальных внутренних напряжений не обнаруживает

Здесь в работе используется дешёвое стекло платиновой группы, которое не рекомендуют применять для ручной выделки из-за его высокого коэффициента теплового расширения (КТР) и чрезвычайной склонности к растрескиванию. Обычная, хорошо работающая противомера — замедленное остывание горячей детали в базальтовом одеяле — дала сбой.

Фото 30. Детали-заготовки, остывшие в базальтовом одеяле, подверг промежуточному печному отжигу. Для платинового стекла это нагрев 0,02 гр/сек, до 515 ̊ С, выдержка 1 час, охлаждение 0,01 гр/сек

Фото 31. Отожжённые в печи детали далее ведут себя культурно и к суициду не склонны

▍ Впаивание проволочных выводов

Стекло платиновой группы среди множества недостатков имеет и несколько весомых достоинств, одно из которых — простое впаивание дешёвого спецбиметалла — платинита. В наших опытах с применением тонкостенных заготовок-трубок каждый вывод надёжнее заранее остекловать. Иначе в месте впая не хватает стекла и случаются неплотности.

Фото 32. Как и в одиночном случае — вывод многозвенный, сваренный контактной сваркой [6]. В каждом месте ЭВП работает нужный металл. Здесь звеньев три: снаружи медь, которую легко отыскать и удобно паять, в середине платинит, образующий со стеклом вакуумплотный спай, внутри прибора никель. Чтобы сварить в линию и внахлёст проволоки, их концы слегка расплющиваю лёгким молотком на наковальне

Фото 33. Несколько готовых трёхзвенных выводов

Фото 34. В размягчённом стекле растворяется оксид меди — перед запаиванием в стекло внешний медный слой платинита следует слегка окислить — нагреть его до начала свечения и охладить на воздухе

Фото 35. Для остеклования применил отработанный и безотказный приём: поверх платинитовой части вывода одел кусочек трубочки-штенгеля Ø5 мм. Такой длиной, чтобы с учётом усадки перекрыть и закрепить места сварки. При последовательном и сильном прогреве трубочки, стекло силами поверхностного натяжения плотно облегает подготовленную проволоку, спаиваясь с ней

Фото 36. Скрепил два остеклованных вывода скрутками и поместил в заготовку ножки

Фото 37. Напялил ножку с остеклованными выводами на стеклянную трубочку-державку (Фото 23) и разогрел деталь на мягком светящем пламени

Фото 38. Конец прогретой ножки размягчил в сильном горячем факеле и сплющил щипцами. Горячие детали с горелки уложил в нагретую до 500 ̊ С печь [7]. Закончив серию, переключил термоконтроллер на стандартную программу отжига

Фото 39. Пара остывших ножек. Их верхние внутрибалонные никелевые проволочки укорачиваются, к ним контактной сваркой подключается электродная система ЭВП

Фото 40. Поместив собранные на ножке электроды в колбу-трубку Ø26 мм, укоротил её по месту — чиркнул поперёк риску алмазным надфилем, отколол накалённой нихромовой проволокой

Электродную систему удобно снабдить специальными распорками, центрирующими её в колбе. Кроме улучшения вибростойкости ЭВП, это ещё и сильно упрощает сборку лампы.

Фото 41. Оболоченый ЭВП запаиваем — прогреваем в большом, мягком, светящем пламени. Особенно вдумчиво в нашем случае с капризным платиновым стеклом

Фото 42. Подогретые детали прибора спаиваем — прибавляем горелке воздушного дутья и формируем жёсткий горячий факел, плавно вращаем заготовку, разогревая её край. Тонкое стекло при размягчении стягивают силы поверхностного натяжения, край колбы осаживается на торец юбочки ножки и спаивается с ним

Спаянную лампу минутку покрутил в коптящем пламени для снижения и выравнивания температуры, поместил в печь, нагретую до 400 ̊ С. Выдержав 20…30 минут для выравнивания температуры, переключил контроллер на стандартную программу отжига.

Фото 43. Готовые приборы с двухвыводной гребешковой ножкой

Выводы

В результате проделанной работы освоена новая операция на капризном, но дешёвом и доступном стекле. Операция, открывающая дорогу к значительно более сложным конструкциям ЭВП.

Дополнительные материалы

1. На пути к самодельным радиолампам. Стеклодувные операции. Авторский конспект. ^[1]
2. Библиотечка электровакуумщика-кустаря. Раздел 3, №4. ^[2]
3. На пути к самодельным радиолампам. Стекло: классификация, опознание, подготовка. Авторский конспект. ^[3]
4. Ручная работа со стеклом. Резка трубчатых заготовок, бутылок. Авторский конспект. ^[4]
5. Домашняя стеклодувная мастерская. Первые инструменты, приёмы работы с ними. Авторский конспект. ^[5]
6. Простая контактная сварка для мелких точных работ. Авторский конспект. ^[6]
7. Простая, недорогая, точная высокотемпературная электропечь своими руками. Авторский конспект. ^[7]

На благо всех разумных существ. Babay Mazay, июнь, 2024 г.