Сварка кварцевого стекла

В промышленности при изготовлении многих изделий во все большем объеме применяются различные неметаллы как материалы с особыми свойствами и как заменители металлов. Использование неметаллов в ряде конструкций обусловлено возможностью получения соединений, аналогичных сварным в металлоконструкциях. При этом такие соединения, как правило, обеспечивают достаточную прочность, плотность и монолитность изделий.

Применительно к металлам в определение процесса сварки входит понятие об установлении кристаллических связей в сварном соединении. Неметаллы же не являются кристаллическими веществами. Однако подобие по технике выполнения и по получаемым результатам позволяет операции по получению неразъемных соединений неметаллов также называть сваркой.

Если кристаллические материалы имеют более или менее определенный температурный интервал перехода из твердого состояния в жидкое, то у аморфных материалов, к которым относятся и некоторые свариваемые неметаллы, наблюдается относительно плавный, постепенный переход из твердого состояния к расплавленному, и уменьшение вязкости происходит в достаточно широком диапазоне температур. Это в значительной степени определяет и характерную особенность сварки неметаллов, которая занимает промежуточное положение между сваркой плавлением и сваркой давлением.

В настоящее время в промышленности применяется сварка стекла, кварцевого стекла, некоторых органических пластмасс. При сварке этих материалов свариваемые кромки разогреваются до перехода в пластичное и вязко-текучее состояние, при котором приобретают липкость, благодаря чему могут прочно соединяться вместе при приложении некоторого давления. Так, например, при необходимости заварки трещины в тонком стекле (рис. 74) кромки трещины и конец присадки разогреваются до светло-красного каления; при этом стекло становится достаточно пластичным и текучим. Затем, создав сцепление присадки с нагретыми кромками трещины приложением небольшого давления рукой на присадку, производят поперечными движениями присадки как бы ее размазывание по трещине, затягивая ее тянущимся нагретым стеклом.

Сварка стекла требует относительно невысокого нагрева и поэтому для данной цели используется обычно городской газ при сгорании его в воздухе.

Разработка сварки кварцевого стекла открыла широкие возможности изготовления различных изделий из сравнительно простых элементов. Температура размягчения кварцевого стекла, при которой возможно выполнение сварки, весьма значительна и составляет примерно 1600° С, но и при этой температуре вязкость материала остается еще весьма высокой (~10⁵ пз).

Применение пламени горючих газов, содержащих углерод, при сварке кварцевого стекла приводит к его помутнению в результате попадания частиц углерода в шов и частичного восстановления SiО₂. Поэтому лучшие результаты получаются при применении водородно-кислородного пламени, причем, поскольку окисления свариваемого материала происходить не может, то пламя применяется при В = 0,5.

Техника сварки кварцевого стекла заключается в размазывании нагретых кромок присадкой, которой необходимо придавать не только продольно-поперечное перемещение, но и полувращательные движения ло оси прутка или трубки, служащих присадкой. Таким способом свариваются как стыковые швы, так и швы тавровых соединений с катетами 4-10 мм. Скорость сварки при средних толщинах кварцевого стекла составляет 2-4 м/ч.

Так как малая теплопроводность кварца создает значительные местные деформации и напряжения, а кварц при обычной температуре и при нагреве до 1000° С является хрупким, для предотвращения образования трещин конструктивно жесткие соединения сваривают при общем подогреве изделия в особых печах с окнами для выполнения сварки. Сварка сравнительно простых соединений, например труб встык, осуществляется с местным подогревом до 1050° С. После сварки для большинства изделий требуется отжиг с нагревом до 1050-1100° С с последующим медленным охлаждением в печи.

Дата добавления: 2015-08-17