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

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

© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»

Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT