Учебное пособие

Стеклодувное дело

§ 7. Изготовление стеклянных шаров, хлоркальциевых трубок и колб

Стеклянные шары. Выдувание стеклянных шаров — это операция, которую необходимо освоить для изготовления более сложных стеклянных изделий — хлоркальциевых трубок, различных колб, специальных сосудов и др.

Для изготовления небольшого шарика диаметром 20—25 мм берут отрезок стеклянной трубки длиной 20—22 см и диаметром 6—8 мм. Трубку при вращении разогревают посередине в пламени горелки, после размягчения стекла ее вынимают из огня и растягивают, получая две державы. Державы затем переплавляют в узкой части и получают две заготовки для изготовления двух шаров.

Конец заготовки у перехода трубки в конус разогревают на узком пламени горелки и избыток стекла снимают концом державы или стеклянной палочки. Разогретый конец слегка поддувают и снова разогревают, после чего опять поддувают для получения сферического дна, как это описано при изготовлении пробирок. Дно разогревают при вращении в пламени горелки и, вынув из огня, раздувают в небольшой шарик.

Поддувание воздуха в этом случае ведут не рывками, а равномерно, увеличивая выход к концу раздува. При выдувании стеклянных шаров вдох производится только носом. Если диаметр шарика меньше заданного, то операцию разогрева и выдувания повторяют. Раздутый на конце трубки шарик помещают в пламя горелки и при вращении нагревают стекло, поворачивая заготовку под разными углами к факелу пламени для равномерного "распределения расплавленного стекла по всей шаровой поверхности. Потом трубку вынимают из огня и, вращая, выдувают шарик большего диаметра. Полученный на конце трубки шарик можно в дальнейшем использовать для изготовления промывалки или барботера.

Далее будут описаны способы изготовления жолб небольшой емкости.

Шары большого диаметра (35—40 мм) изготовляют следующим образом (рис. 60). Из трубки диаметром 18—20 мм получают пульку с длинной цилиндрической частью 5—6 см. Эту пульку используют для раздутия стеклянного шара. Один узкий конец пульки заплавляют, а другой оставляют открытым, слегка оплавляя. Держа пульку двумя руками за концы державы, вносят ее в пламя газовой горелки. При вращении разогревают правую часть пульки у перехода цилиндрической трубки в конус.

Рис. 60. Изготовление стеклянного шара

После достаточного размягчения стекла пульку вынимают из огня и, вращая, раздувают на конце пульки шар. Чтобы шар получился с достаточной толщиной стенок, его снова разогревают, равномерно перемещая стекло в место раздува, и выдувают шар. Когда шар готов, заготовку снова разогревают в пламени рядом с выдутым шаром и выдувают второй шар, который частично перекрывает первый. Затем выдувают рядом третий шар. Если диаметр изготовляемого шара не очень велик, то можно ограничиться выдуванием только двух шаров. При получении шаров воздух следует вдувать равномерно, не прекращая, выдоха. В результате выдувания шаров длина пульки уменьшается.

Теперь заготовку, состоящую из двух или трех шаров, опять разогревают на широком пламени горелки (пламя должно охватывать все шары одновременно). Разогревают заготовку при непрерывном вращении под разными углами к пламени горелки. Этим достигается равномерность перемещения размягченного стекла по всей поверхности заготовки и выравнивание волнистости. Затем заготовку вынимают из пламени и вдувают в открытый конец воздух. При этом заготовку продолжают вращать и слегка сжимают с концов. Поддувание не должно быть очень сильным. Лишь в конце раздува следует с большой силой вдувать воздух.

В результате этой сложной операции образуется ровный шар с одинаковой толщиной стенки. Диаметр полученного шара измеряют закрепленным в вертикальном положении кронциркулем с разведенными до нужной величины концами. Если диаметр шара больше или меньше заданного, то операцию раздува повторяют, добиваясь заданного диаметра. Если шар получился большего размера, то его разогревают на широком пламени горелки, диаметр шара уменьшается за счет стапливания и осаживания стенок, и затем разогретую заготовку вынимают из пламени и снова раздувают до нужного размера. После изготовления шар отжигают сначала на слабом, а затем на светящемся пламени горелки.

Для получения шара с припаянными к нему двумя узкими трубками, расположенными друг против друга, предварительно берут два отрезка трубки длиной 12—14 см. Один конец каждого отрезка оплавляют на пламени горелки. Затем из более широкой трубки (диаметром 20—30 мм) изготовляют, как сказано выше, пульку. Концы держав у пульки отрезают и на их месте припаивают два узких отрезка стеклянной трубки. Из пульки с припаянными узкими трубками изготовляют шар описанным ранее способом.

Хлоркальциевые трубки. Для получения таких трубок предварительно из трубки диаметром 13—15 мм изготовляют пульки длиной 8—10 мм с двумя державами. Одну державу отрезают и на это место припаивают стеклянную трубку малого диаметра (рис. 61). Место спая хорошо проплавляют. Конец приплавленного отрезка закрывают асбестом. Затем место припая отрезка к пульке разогревают на широком пламени. Как только стекло достаточно размягчится, заготовку вынимают из пламени и в месте разогрева выдувают небольшой шар. После охлаждения другой конец пульки отрезают в месте перехода цилиндрической части в коническую. Края широкой части заготовки разбортовывают.

Рис. 61. Хлоркальциевая трубка

Круглодонные колбы. При изготовлении колб объемом 100—150 мл используют стеклянные трубки диаметром 22—24 мм. Из такой трубки путем оттягивания двух держав получают пульку длиной 12—14 см в цилиндрической части. Узкий конец одной державы отрезают и оплавляют, а другой—запаивают наглухо. Затем на пульке раздувают сначала один шарик, потом второй. Шарики выдувают у одного края пульки, т. е. там, где находится заплавленный конец державы. Эту заготовку, состоящую из двух соприкасающихся шаров, нагревают на широком и достаточно резком пламени и выдувают один шар большего диаметра (диаметр шара должен быть около 60—65 мм). Шар отжигают и охлаждают на Деревянной подставке.

При изготовлении колбы объемом 60—80 мл можно выдуть сразу один шар, не прибегая к предварительному раздуву двух шаров. Шар должен быть раздут так, чтобы от шара с одной стороны оставалась цилиндрическая часть длиной 8—10 см( рис. 62). После изготовления шара приступают к отделке горла колбы. Конец цилиндрической части заготовки отрезают любым из выше описанных методов. Края отрезанной широкой трубки нагревают в пламени горелки и, если необходимо, выравнивают на графитовом бруске н разбортовывают. Заготовку отжигают и кладут на деревянную подставку.

Рис. 62. Круглодонная колба

По остывании отделывают круглое дно колбы. Предварительно горло колбы закрывают пробкой со вставленной в нее стеклянной трубкой для поддувания воздуха. Место перехода шара в узкий конец державы нагревают при вращении в слабом пламени, которое по мере разогревания увеличивают. При этом происходит скапливание стекла в конической части и уменьшение диаметра узкого конца державы. Затем делают пламя горелки узким и резким и концом державы (или стеклянной палочки) снимают избыток стекла у дна колбы. Потом дно колбы разогревают при вращении и, вынув из пламени, слегка поддувают, выравнивая наплыв стекла у дна.

Эту операцию повторяют два-три раза до получения дна с равномерной толщиной стенки. После изготовления круглого дна нижнюю часть колбы подогревают на широком, но слабом пламени горелки. Затем колбу отжигают на светящемся пламени, завершают отжиг в муфельной печи.

Плоскодонные колбы (рис. 63). Колбы с плоским дном изготовляют из круглодонных колб. Сначала отделывают круглое дно. Затем его разогревают при вращении на широком пламени горелки до значительного размягчения, вынимают из огня и, вращая с одновременным поддуванием, прижимают к обожженной деревянной доске. Колбу держат при этом в левой руке, а доску — в правой. Положив доску на стол и прижимая к ней дно колбы, отделывают плоское дно, которое затем отжигают.

Рис. 63. Плоскодонная колба

Колба Вюрца (рис. 64). Для изготовления колбы Вюрца выдувают сначала круглодонную колбу с длинным горлом. Затем к средней части горловины колбы припаивают отрезок стеклянной трубки длиной 12—14 см и диаметром 6—8 мм. Способ припайки отростка аналогичен способу изготовления тройника. В средней части горла колбы на узком пламени разогревают небольшой участок поверхности и, пользуясь стеклянной палочкой, оттягивают иголку. Место оттяжки с иголкой разогревают и через трубку с пробкой, вставленную в разбортованное горло колбы, выдувают тонкостенный пузырь. Тонкое стекло счищают и припаивают к образовавшемуся отверстию стеклянную трубку. При последующей обработке места спая припаянную трубку несколько стягивают вниз под небольшим углом. Место спая отжигают.

Рис. 64. Колба Вюрца

Конические колбы (рис. 65). Изготовление конических колб несколько сложнее, чем круглодонных и плоскодонных. Для изготовления конической колбы объемом 150—200 мл берут трубку диаметром 26—28 мм, из которой оттягивают пульку длиной 100— 120 мм в цилиндрической части. Узкий конец одной из держав запаивают, а другой отрезают и слегка оплавляют. Пульку берут обеими руками за концы держав и, вращая, разогревают край пульки (у запаянной державы). Вынув пульку из пламени раздувают шар в месте разогрева. Таким же путем раздувают рядом еще шар.

Рис. 65. Процесс изготовления конической колбы

Оба шара разогревают и выдувают один шар диаметром, равным диаметру широкой нижней части конической колбы. Затем выдувают рядом еще один или два шара меньших диаметров. Участок между шарами нагревают при вращении на широком пламени горелки (пламя должно охватывать оба шара) и, вынув из пламени и слегка поддувая, растягивают заготовку на конус. Затем снова разогревают и, поддувая, опять растягивают на конус. Эту операцию повторяют до тех пор, пока заготовка не примет форму правильного конуса. После образования конической заготовки приступают к отделке горловины колбы. Поскольку у конической колбы горло должно иметь небольшую длину, его отрезают резаком или палочкой.

Часто горловину колбы получают методом раздува тонкостенного пузыря-выдува. В этом случае запаянный конец второй державы у дна колбы отрезают и оплавляют (для поддувания воздуха), а конец открытой державы переплавляют у места перехода цилиндрической части в конус и избыток стекла в этом месте снимают концом державы и получают сферическую поверхность.

По остывании сферическую поверхность разогревают на остром и узком пламени горелки, и, вынув из пламени, раздувают тонкостенный пузырь. Тонкий слой стекла счищают, образовавшееся отверстие развертывают, выравнивают, на графитовом бруске и разбортовывают. После отжига горловины колбы и ее охлаждения приступают к отделке плоского дна колбы. В горловину вставляют пробку со стеклянной трубкой, переплавляют узкую часть державы у перехода шаровой поверхности дна в конус, а далее поступают так же, как при изготовлении плоского дна у стакана или плоскодонной колбы. Готовые изделия отжигают сначала на горелке, а затем в муфельной печи.

Заготовки для мерных колб. Заготовку для мерной колбы, т. е. колбы без нанесенной на ней метки (рис. 66), выдувают так же, как плоскодонную или коническую колбу.

Рис. 66. Мерная колба

Для заготовок мерных колб объемом 100—250 мл берется стеклянная трубка с наружным диаметром от 22—26 мм и толщиной стенок 1—1,5 мм, из которой изготовляется пулька длиной 55— 65 мм и диаметром 40—50 мм. К одному концу пульки припаивают стеклянную трубку длиной 150—160 мм и наружным диаметром 14—18 мм. Из пульки раздувают шар, соответствующий наружному диаметру изготовляемой мерной колбы. Проверяют штангенциркулем, используя специальные таблицы, соответствие объема колбы диаметру ее шаровой части. Далее придают шару форму мерной колбы, отделывают плоское дно. При изготовлении изделия необходимо внимательно следить, чтобы горловина была припаяна строго вертикально. После этих операций изделие отжигают. Верхнюю часть горловины немного развертывают и оплавляют. Охлажденную колбу калибруют и наносят на горловину соответствующую метку, а на выпуклую часть колбы наносится числовое обозначение объема изготовленного изделия. Описанный метод изготовления мерных колб довольно длителен.

Для изготовления большого количества колб значительно эффективнее использовать при выдувании специальные формы (рис. 67). Формы, как правило, изготовляют из дерева твердых пород — березы, ольхи, дуба и др.

Рис. 67. Деревянная форма для изготовления колб

Деревянному брусу длиной примерно 120—150 мм и толщиной 90—100 мм (в зависимости от объема изделия) придается форма правильного шести- или восьмигранника. Брус разрезается на две равные половинки. В каждой половинке выдалбливается или высверливается емкость, равная по форме и объему половине изготовляемой мерной колбы.

При смыкании обеих половинок внутренняя полость должна полностью соответствовать объему и форме изготовляемого изделия. Обычно при отделке внутренней полости соответствие ее изделию проверяется путем укладывания в нее колбы-образца. Внутренние стенки формы должны при смыкании плотно во всех точках облегать колбу-образец.

Половинки формы соединяют двумя наружными петлями для 'раскрывания и закрывания формы. В передней части навешивается запирающий крючок. Половинки должны быть пригнаны так, чтобы зазор был минимальным. Внутреннюю полость равномерно обжигают на пламени горелки, так чтобы поверхность дерева слегка обугливалась, затем равномерно смазывают машинным маслом.

Можно поступить и иначе. Объем полости внутри формы делается несколько большим, чем объем изготовляемого изделия. Затем из хорошо просеянной глины, мелко распушенного асбеста и воды изготовляется керамическая масса — «тесто». Для «теста» берется одна часть глины и одна часть асбеста. Массу хорошо промешивают, равномерным небольшой толщины слоем укладывают в обе половинки формы. В форму укладывают хорошо смазанную минеральным маслом колбу-эталон. Обе половинки формы смыкают. Лишнюю массу убирают. Форму запирают крючком и высушивают 3—4 дня, после чего колбу-эталон вынимают из формы, Изнутри форму покрывают сажей, обрабатывают коптящим пламенем..

Колбу изготовляют следующим образом. Пульку соответствующего размера с припаянной горловиной равномерно прогревают на пламени горелки до размягчения и быстрым движением руки помещают внутрь формы. Форму также быстро смыкают и запирают крючком. Пульку в форме вращают и равномерно поддувают через горловину, пока стекло не примет нужную форму и не затвердеет. Раздув колбы в форме можно производить как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Вращение должно быть достаточно быстрым, чтобы поверхность колбы была ровной и гладкой.

Таким же способом можно приготовлять заготовки для бюкс, а также кругло- и плоскодонные и конические колбы. Производительность труда при выдувании изделий этим способом увеличивается в несколько раз.