生产实习第组玻璃烧制的方法及其在氦氖激光器制造中

1、中山丸辱生产实习第组【实习内容】玻璃烧制的方法及其在氦氖激光器制造中的应用玻璃的形成剂包括二氧化硅、 硼酐、二氧化锗、五氧化二砷、 五氧化二鍗、五氧化二钒、三氧化二磷、五氧化二磷等等，它们 本身在一定范围内形成被璃。玻璃吹制工作台是工作室中的主要设备，它的布置应当注意考虑，使操作时便利，要使工作者手执长玻管的时候，至少在两 个方向上有自由活动的余地。接着谈一下玻璃吹制的基本技术， 任何复杂的玻璃仪器都是 以基本的吹制技术为某础的。 因此，在学习基本吹制技术时应该 十分具有耐心，严格要求能正确地完成每一步的操作。只有这样，才可能迅速而稳固地掌握各种复杂的技术。玻璃吹制的基本技术大致包括下列各内容

2、(1) 玻管的测量与选择；(2) 玻管的割切；(3)玻璃的加热与退火；(4)拉尾管；(5)对接；(6)侧接；(7)圆底封闭及吹泡；(8)末端开口及张喇叭；(9)喇叭口的封接； 。(10)弯管；(11)螺旋；(12)橡皮管接嘴；(13)环形封闭；(14)闭合管路；(15)用手喷灯封接系统在玻管的测量与选择过程中， 波管通常是由玻璃制造厂用机 器或手工方法拉制而成。虽然各厂在产品出厂前都要经过检验， 但是这种检验都不甚严格。因而，在选用玻管预备加工时，还应 进行一些必要的检验与量度， 以免因所用玻管不合要求， 造成工 时、材料等的浪费。破管的缺陷无法完全避免， 尺寸也不可能完全准确， 但是在 选择

3、时，仍应该尽量采用其缺陷与尺寸误差不致影响成品性能的 玻管来进行加工。玻管的主要缺陷通常即可用肉眼加以检验， 尺寸则用各种量具来量测玻管的缺陷主要就是指玻璃的物理和化学性质在某些部分 的不均匀性。大多是由于熔制玻璃时没有很好地遵守工艺规程， 或玻璃熔炉材料不良等原因所造成的。这些缺陷大致可分成三 类：(1) 气态内结 ( 如气泡、小米粒等 )这是最常见的玻璃缺陷， 对玻璃吹制工作也是最为不利。 它 主要是因在熔制玻浆时， 原料中间的空气、 表面吸附的空气或化 学反应时生成的气体等留在玻璃内部而形成的。 内结的大小可自 数百分之一毫米至数毫米， 形状亦殊不一致有圆形、 椭圆形 等。气泡中所含气体

4、种类也很多，最常见的有氧气、一氧化碳、 二氧化碳或水汽等。在进行玻璃吹制时， 气泡中的气体受热膨胀， 常冲破软化的 玻璃，形成一个凹洞甚至使玻璃穿透。 如用有气态内结的玻管进 行相互封接， 则在封接处常可发现一些下陷的细孔， 这些细孔不 仅将减弱封接的强度，而且可能造成漏气。(2) 液态内结若在熔制时， 加热搅拌不匀， 则在玻璃中可能出现波浪式的 带状、线状或层状纹。这种纹通常又称为玻璃的液态内结。一般地说，液态内结会使玻璃的强度减低。然而，完全不具 有纹的玻管几乎是没有的。如过纹过大，由于加热时容易裂开， 因而加工处理较为困难(3) 固态内结 ( 如砂石、粉料石及沫子等 ) 固态内结是具有不

5、同形状与颜色的一些固体夹杂物所形成 的其大小可由勉强被察见直至几厘米。 这种内结不仅会影响玻 璃的外观 (如均匀的透明度与光泽等 ) ，而且会降低玻璃的强度。 由于固体内结物质与玻璃的膨胀系数不同， 在加热或冷却时， 两 者之间常形成内应力，而使玻璃发生爆裂。造成这种缺陷的原因大致有下列三方面：a 砂石由外来的固态物质落入玻料而形成。通常 是在熔炼时，从坩锅壁及熔炉上掉进玻璃中的一些耐火材料。b 粉料石玻璃的配料或熔制的处理过程不佳时， 粉料中某些部分仍保持原来状态， 于是便形成所谓粉料石。 粉料 石大多为最难以熔化的石英。c 沫子一一熔制玻璃时，常有某些外来的微粒落到玻 浆表面，使制出的玻璃

6、表面失去光泽。不过，这种缺陷对玻璃性 能的影响往往是并不很大的。割断玻管最常用的有锉刀法、 砂轮法、 热丝法与火焰法等四 种方法： A.锂刀割切法对于不同性质的玻璃， 割管的方法有时亦稍有不同； 软波璃 极易断开，硬玻璃则不然.一般说来，锂刀法对外径小于 25 毫 米的玻管最为有效。(1) 外径小于 13 毫米的玻管一可用三角锂在管壁上刻 一痕迹， 只需将锉刀锋压在玻管上拉割一两次， 不必 企图将其锯穿。如果在锉痕上，用水浸一下， 玻管可 较易断开。锉痕沾湿后，以双手拇指抵住锉痕背面， 于是用弯折与拉力便可使其断开。(2) 外径在 13 25 毫米的玻管在刻好割痕并沾湿 后，需用另一种握法将它

7、断开，双手握住玻管， 手臂 抵住玻管，然后以弯折与拉力的合力将它折断B.砂轮割切法砂轮割管的速度很快，直径较大的如一次割一个，则每小时 约可割 3000 个；较小的玻管 (如电子管的排气管等 ) 一次可割 6 8 个，每个时可割 6000 7000 个，因而多被广泛采用于 大量成批的生产加工。C. 热丝割切法这种方法的优点是：割面光滑，可割口径大而管壁较薄的玻 管。缺点是：较为麻烦与费时较多。热丝割管器实际上只是一只降压变压器，在副圈接有一根电 阻丝，用大电流通过电阻丝，使丝发红。D. 火焰割切法用锉刀、割轮等割截的玻管，如用来封接，常会在封接处出现一小段不很透明的部分，若用火焰法割出则可避免

8、此缺点。用火焰切割的操作方法为先将玻管烧熔、拉开，然后再制好玻璃没有一定的熔点，在加热时，先逐渐软化，最后就变成 液体，因此可以看作是种过冷却的液体。如果加热程度不适当， 吹制工作便不可能顺利完成 初学者 往往未等玻璃充分熔融，就进行加工，结果便不能完善 （ 例如封 接牢固，或不美观等 ） ；或则熔化过度，使操作时难以控制，因 而加工以后，常发生变形或壁厚不均匀等现象。玻璃经过受热加工后， 如果退火不好， 就可能立刻自行炸裂， 或在以后运用时发生炸匙 要消除玻璃在熔化和封接时所产生内 应力，必须把玻璃重新加热到退火温度，然后才使它缓缓冷却。拉尾管时， 手执玻管的正确方法是： 左手弯腕支持玻管的

9、主 要重量，右手支住玻管右端。在正式操作前，应先作执持和转动 玻管的充分练习， 并将坐位、 距离及操作之空间等预作安排与调 整，使工作得以比较长久而正确、舒适地进行。将两根玻管对面封接起来， 称为“对接” （或“衔接封合” ）。 对接的要求是：封接牢固，壁厚均匀及接合处几乎不能察觉。 如果接合处壁厚较薄，则不坚固。玻璃吹制工艺技术多半是与连接有关的工作， 因而玻璃吹制 工作者必须通过不断的练习，掌握熟练对接技术。侧接是将一根玻管接住另一玻管侧面的意思，例如成 T 形、Y形等。较常见的侧接是将一根玻管的开端垂直对接于另一玻管侧面的孔穴上，即“ 形封接。进行侧接时，常对准一小点加热，而且喷灯与玻管

10、距离很近，所以极容易形成应力。在侧接时，作侧臂之玻管应绕本身中心轴线转动约 200 至 300 度，然后迅速对准位置接至另玻管之侧面孔穴上。这种以 一只手均匀研转玻管的技术， 需要经过相当时间的练习才能正确 掌握。在吹制玻璃器具时， 也常常需要同时进行圆底封闭和吹泡工 作。在圆底封闭过程中，我们可按照以下步骤进行操作：（ 1） 拉出尾管。（ 2） 加热肩部，略拉尾管。（ 3） 切去尾管。（ 4） 吹小泡。（ 5） 粗略加热，吹成圆底。而在玻璃末端吹泡则是圆底封闭的继续处理过程。如需要吹 得一个正常壁厚的玻泡， 必须在玻管上熔化足量的玻璃， 以得出 一段厚壁玻璃。右手执尾管，将玻璃末端放在火焰中

11、旋转加热； 手执玻管的角度应当略略与水平倾料， 使熔化的玻璃能流向尾管 方向 （如欲得厚壁玻泡，则应将熔融段朝下，使玻璃集聚在玻 泡上）。如果想将玻管中段吹成玻泡， 要预先集聚玻泡所需要的玻璃， 得有相当熟练、 精巧的旋转玻管技艺。 一般人最好用一根有旋环 的吹管， 以免玻管中段熔触后发生变形。 吹管接于执在左面的管 口上，另一端管口则用塞子封闭起来， 至于玻泡所需聚集的玻璃 份量，则视所需要的尺寸及壁厚而定。制造玻璃仪器时，修光玻管末端的开口及其形状，不仅可使 仪器美观、且能增加其强度，并使搬动及使用方便。玻管口可翻成喇叭状，喇叭的宽度受玻管直径的限制。小玻 管管口不可能直接翻制成厚壁的大喇

12、叭口， 应该先将玻管末端吹 出一个厚壁的玻泡，然后再翻制喇叭口。可以利用喇叭口将一根玻管封在另一支直径较大的玻管内， 操作的程序为：（ 1） 在较大玻管的一端拉一尾管；用喷灯将玻管另端切割 光整。（ 2） 将较细的那只玻管一端封闭制成圆底，另一端管口制 成直径与大管相等的喇叭口。（ 3） 将做好喇叭口的玻管用镊子夹住插入较大的玻管内， 使两者边缘相互完全熔合，然后取去镊子。而弯管也是玻璃吹制工作中最基本的操作之一。般弯管的 方法如下：（1）用左手执玻管的一揣，管口用塞子预先加以封闲。 将玻 管放在温度不甚高的粗灯焰中旋转加热， 直至约二倍于 管径的一段长度都开始熔化， 并因玻璃流动而略赂收缩

13、为止。2）将玻管移离火焰，先使玻管竖直，然后缓缓将下端折向 水平方向，同时从玻管开口处吹入空气。在完成弯折， 而玻管侧面将要向外鼓出之前，立即停止吹气。（3）如仔细观察弯折处，可注意到弯折内侧必有部分管壁较 厚的地方；可将稍稍夹细的火焰直吹整个内侧，并用反 复吹、烧的办法，将其加工成均匀壁厚。最后，进行退 火。对于螺旋， 初学者往往以为螺旋玻管一定很难制作， 其实却 不然，只有较粗大的玻管在烧制螺旋时比较困难些。操作时，必 须用宽大的火头将较长段的玻管烧软， 小心地将玻管弯折成形或 绕在特备的心轴上，玻管不可有扭曲等现象。许多化学仪器、 真空系统等仪器中， 玻管常需用橡皮管套接； 如果接嘴做得

14、不好，常在运用中途发生漏水、漏气，甚至橡皮管 在气体或液体压力下突然脱落等现象。在制造冷凝器、蒸汽捕集器、等仪器时，都需要用到“环形 封接”的技术。所谓环形封接，就是将一支玻管套入另一支较粗 的玻管中相互封接起来的意思，因为封接处成一环形而得名。最常用的环形封接法有两种： 内玻管不加支持的环形封接法 和内玻管有支持物的环形封接法。在吹制闭合管路时， 需要把两个或两个以上的封接在一次操 作中完成。软玻璃的膨胀系数大，这样做极易爆裂，硬玻璃则不 必担心这个问题。真空系统以及其他装在支座上的大型或复杂设备， 常需分成若干段或几个部分制造，然后再将它们逐个封接到整个系统上 去。(1) 拉尾管閔4乳拉罷

15、曽(2)对接A直径相同的玻管对接第止叠胡扳一均民粉结D.忙喪，鰹甘蚩良抒B毛细管封接c(3)侧接圏4日的擾旳的轉动(4) 圆底封闭配豁肩烈,鸣拉斥.营CH去麗昔 P .匚、 A ga柿录肌养鞘爾Blitisem 0蚀甜閒（5）吹泡Rh图4活峽着末端吹也玻璃与钨的封接。钨能与硬质玻璃作匹配封接，DV11玻璃、九五灯工玻璃都能与钨丝、钨杆直接封接。钨的特性是膨胀系数低（20350C 时约44x10-7），熔点高（约3380 C），便于封接。但钨极脆，易 于劈裂或成纹状，封接前先要检查共裂纹程度，以免封接件造成 慢性漏气。钨的清洁处理：先将钨丝或钨杆在火焰中烧得发亮进行高温 除气，在热的状态下放入亚硝酸钠中除去表面的氧化层， 再将钨 丝或钨杆在火焰个烧红 ( 但不能烧得发亮， 以免氧化过度 ) 进行氧 化。然后与玻璃直接熔封，封接的方法和可阀一样。没有亚硝酸 钠作清洁处理， 也可以在高温除气以后， 用砂皮擦去表面的氧化 层，最后再用金相砂皮将表面打光，用乙醇擦去污迹即可使用。 封按面的颜色， 是衡量制品质量好坏的重要标志， 一般要求呈橙 黄色。大量生产的单位，钨的清洁处理也可采用电解法。氦氖激光管的制作(1)用实心小玻璃棒烧粘成三角文撑架 并要求具有锥度。 套入简形电极内， 将烧好的玻璃底料的钨棒插入小支管， 三角支 架