Изготовление лампы с цоколем упрощённого типа

Речь идёт об опытах и экспериментах на пути к изготовлению более или менее практических электровакуумных приборов (ЭВП) в домашней лаборатории-мастерской. Стоит сказать: выводы ЭВП — спай разнородных материалов, сложное и ответственное место любой лампы. Говоря о конструкции, классическая гребешковая ножка [1] покрывает все любительские потребности, однако её изготовление, тем более из легкоплавкого стекла платиновой группы, склонного к растрескиванию из-за высокого температурного коэффициента расширения (ТКР) — многостадийный процесс, имеющий несколько длительных промежуточных отжигов. Что удлиняет и удорожает изготовление. Однако ряд приборов можно сделать с упрощённым цоколем и проволочными выводами, быстрее, удобнее, дешевле.

Промышленные аналоги

Фото 2. Миниатюрная неоновая индикаторная лампочка NE-2, китайского (?) производства с упрощённым цоколем. Фото из сети

Фото 3. Галогеновая осветительная лампа накаливания. Кроме прочего, примечательна жаростойкими материалами — кварцевое стекло, молибденовые впаи. Фото из сети

Фото 4. Миниатюрная газоразрядная лампа — тиратрон ТХ-4Б, аж с четырьмя выводами в упрощённом цоколе. Укладывалась на плату горизонтально и закреплялась скобочкой, выводы распаивались на печатных площадках. Фото из сети

К делу.

Далее везде используем стекло платиновой группы (зелёный торец) [2] — трубки Ø 5 мм для штенгеля — технологической трубочки для откачки и наполнения лампы, и Ø 18 мм для баллона. Обе — стандартные заготовки для стеклодувного дела, остатки имущества с распродажи разорившейся неоновой мастерской. Огневое оснащение — [3]. В каждой операции удобнее делать хотя бы небольшую серию деталей — что-то пригодится в других работах, что-то — страховой фонд на случай аварии. Изготовим четыре индикаторные двухэлектродные газоразрядные лампы для дальнейших экспериментов по наполнению их газом.

Изготовление штенгеля

Фото 5. Стандартную 1.5 м трубочку нарежем на заготовки по 150…200 мм — ребром треугольного алмазного надфиля чиркнем поперёк риску, разломаем-разорвём трубку на части [4]

Фото 6. Нарезанные заготовки штенгелей с острыми краями

Фото 7. Правила хорошего тона — края заготовок-трубочек перед работой оплавляем, чтобы не изрезать руки и губы. Как всегда, при любых горячих операциях со стеклом, заготовку вращаем. В пламени и вне его. Для равномерного симметричного разогрева и остывания, размягчённое же стекло так удерживаем от перекосов и падения на стол. При оплавлении торца трубки, к горячей части факела только чуть прикасаемся. Готовую деталь укладываем на подставку горячим концом вверх

Фото 8. Второй конец заготовки запечатываем — сильно и долго разогреваем конец трубочки, и размягчённое стекло силами поверхностного напряжения собирается в каплю, перекрывая канал. Чтобы ускорить процесс, чуть разогретый конец можно расплющить пинцетом

Фото 9. Закрытые концы заготовок

Фото 10. Изготовим оливку — небольшое местное утолщение для плотной посадки шланга. Хорошо разогреем нужный участок трубочки, раздуем его

Фото 11. Оливки на конце будущих штенгелей

Фото 12. Вскрываем запаянный конец на стальной призме — делаем риску, укладываем её на ребро призмы, наносим лёгкий удар нетяжелой железкой, например, ножом, по свободному концу. Острый торец оплавляем знакомым образом

Второй конец штенгеля припаивается к баллону лампы. Операция проходит удобнее и надёжнее, если этот конец развёрнут в небольшую вороночку.

Фото 13. Обычный способ развёртки — применение специального одноимённого инструмента. Заметим, операция требует изрядного навыка

Фото 14. Альтернативный и очень простой способ получения воронки. Сильно разогреваем конец трубки с его заплавлением

Фото 15. Немедленно сильно раздуваем каплю размягчённого стекла в тончайший пузырик. Разрушаем его, прижав к твёрдой поверхности. На конце трубочки остаётся только основание шарика — правильная воронка с очень тонкими краями

Фото 16. При необходимости некоторую зазубренность оплавляем в мягком пламени

Фото 17. Готовые детали — штенгели ламп

Колбы

Фото 18. Трубку Ø 18 мм разломать сложнее, тем более, разломать ровно. Зато она превосходно раскалывается термоударом — чиркнуть поперёк риску, приложить её к накалённой током нихромовой проволоке Ø от 0,5 мм. Через 3…5 секунд образуется трещина

Фото 19. Правило хорошего тона. Оплавление острых торцов. Трубке крупнее нужно больше тепла — применяем отражатель пламени [5]

Фото 20. Заготовку отрезал сразу для двух деталей и разогрев в середине, растянул и переплавил

Фото 21. Полученные заготовки двух деталей. Нужное нам пробирочное полукруглое дно получаем разогрев, и оплавив ус, несколько раз сняв пинцетом лишнее стекло и чуть поддув изнутри

Фото 22. Заготовки колб ламп

Припаивание штенгеля

Фото 23. На донышке колбы ручной микрогорелкой сильно разогрел точку, раздул и сколол тонкостенный пузырик. Получил посадочное место для штенгеля. В широком мягком пламени одновременно разогрел обе детали, слепил их

Фото 24. Штенгель, прилепленный к колбе. Сажа — от «светящего», «коптящего» пламени для мягкого разогрева. Она легко стирается или сама сгорает при работе

Фото 25. Пропаял место соединения ручной горелкой на гремучем газе из электролизёра [6], подогревая работу мягким пламенем. Готовое укутал базальтовым одеялом для замедленного остывания. На фото, готовые стеклянные части ламп

Электроды ламп

Как и у любой индикаторной неоновой лампы, это металлические, близко расположенные элементы более или менее значительной площади. Друг с другом электрически не соединены. Здесь выполнены из никелевой проволоки 0,5 мм и ленты 0,2 мм.

Фото 26. Все соединения внутри баллонов — контактная сварка [7]. Никель сваривается легко и приятно

Фото 27. Зазор между электродами лампы невелик, а проволока и лента не слишком жёсткие, могущие ещё и деформироваться при отжиге — придётся скрепить их через изолятор. Для них из никелевой же проволоки согнул шпунтики

Фото 28. Шпунтики удерживал в обратном пинцете, разогрел тонкий ус из стеклянного боя, обмотал им проволоку, оплавил стекло в каплю

Фото 29. Заготовки электродных систем четырёх индикаторных ламп, с верхними изоляторами. В процессе монтажа сообразил, как удобно сделать распорки этими же проволочками (отмечено). Они улучшат вибростойкость прибора и здорово помогают при сборке лампы. Выводы снизу сварены технологической перемычкой

Фото 30. Таким же изолятором из капли стекла скрепил и выводы снизу, удалил проволочную перемычку

▍ Впаи

Металлические, пропущенные сквозь стекло вакуумплотные выводы — особо ответственный узел. Спаиваемые материалы должны обладать близким КТР, расплавленное стекло должно смачивать поверхность металла. Собственно, в электровакуумном деле, именно по металлу, пригодному для такого впая, стёкла и делятся на группы: платиновое, молибденовое, вольфрамовое. Наше стекло платиновой группы (с зелёным или синеватым цветом торца). В него надёжно впаивается платина и её дешёвый аналог из специального биметалла — платинита — железоникелевого сплава со слоем гальванической меди поверх. Именно её окись растворяется в стекле, обеспечивая хорошее соединение.

Фото 31. Платинит — очень неудобный материал, желательно иметь его в приборе только в толще стеклянного впая, поэтому выводы делают составными, двух или трёхзвенными. Здесь, отрезок платинитовой проволоки 0,5 сварен контактной сваркой в линию с никелевой проволокой 0,5. Платинитовую часть вывода перед сборкой следует остекловать. Для этого на стальной призме наколол кусочки штенгельной трубочки

Фото 32. Зажав проволочный вывод в обратном пинцете, подготавливаем его — платинитовую часть разогреваем до малинового свечения в дальней, окислительной части факела. Надвигаем стеклянную трубочку и сильно её разогреваем. Размягчённое стекло силами поверхностного натяжения сжимается на проволоке, обволакивает и спаивается с ней. Обязательно нужно закрыть стеклом и точку сварки, чтобы механически закрепить слабое место

Фото 33. Укоротил нижние выводы электродов, приварил к ним остеклованные проволочки

Сборка ламп

Фото 34. Поместил электродные системы в сборе, в подготовленную стеклянную часть лампы

Фото 35. Уточнил длину колбы по месту, обрезал лишнее — нанёс риску алмазным надфилем, разогрел, отколол на электрорезке

Фото 36. Готовые к заварке лампы

Фото 37. Место запайки разогреваем сначала на мягком негорячем пламени

Фото 38. Сплющиваем открытый конец колбы, прогреваем насквозь теперь и стекло на выводах

Фото 39. Раздавливаем размягчённое стекло в пластинку

Фото 40. Запаянную лампу охладил в коптящем пламени (на фото), подогрел место впая штенгеля и уложил в нагретую до 300 ̊ С печь

Фото 41. Инструмент, используемый для сплющивания. Холодная нержавеющая сталь к расплавленному стеклу не липнет

Фото 42. Для выравнивания температуры, выдержав лампы в печи [8] около 30 минут, переключил её термоконтроллер на стандартный отжиг — снятие внутренних напряжений — нагрев 0,02 гр/сек, до 510 ̊ С, выдержка 30 минут (на фото), охлаждение 0,01 гр/сек до 40 ̊ С

Фото 43. Лампы собраны и готовы к откачке-наполнению инертным газом

Итого

В результате работы получил набор индикаторных газоразрядных ламп для экспериментов с их наполнением и усовершенствовал ряд практических навыков.

Не обошлось и без недочётов: нижнюю часть электродной системы тоже следует снабжать центрирующими в колбе распорками, что облегчит сборку-запайку ламп, улучшит внешний вид и повторяемость. Коаксиальная спиральная конструкция подобных электродов крайне нетехнологична, по возможности её следует избегать. Следует увеличить сортамент никелевой проволоки, применить её диаметром потолще, пожёстче, и скрепления через изолятор могли бы не понадобиться. Надо бы не пожалеть дефицитных материалов (стеклотрубки) и как следует отработать торцевой впай штенгеля. Платиновое стекло очень капризно и в принципе не рекомендуется для ручной выделки более или менее сложных работ — так и норовит растрескаться при малейшем перепаде температур, особенно в изделиях с нормальной, неутончённой стенкой.

Дополнительные материалы

1. На пути к самодельным радиолампам. Дьюаровский спай, гребешковая ножка. Авторский конспект. ^[1]
2. На пути к самодельным радиолампам. Стекло: классификация, опознание, подготовка. Авторский конспект. ^[2]
3. Оборудование домашней стеклодувной мастерской. Огневое оснащение. Авторский конспект. ^[3]
4. Ручная работа со стеклом. Резка трубчатых заготовок, бутылок. Авторский конспект. ^[4]
5. Несколько самодельных стеклодувных приспособлений и инструментов. Текущее дооснащение домашней мастерской. Авторский конспект. ^[5]
6. Электролизер для домашней мастерской. Авторский конспект. ^[6]
7. Простая контактная сварка для мелких точных работ. Авторский конспект. ^[7]
8. Простая, недорогая, точная высокотемпературная электропечь своими руками. Авторский конспект. ^[8]

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

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»