Технологический процесс сборки электрических ламп накаливания

ВВЕДЕНИЕ

 

Важнейшими операциями в технологическом процессе сборки электрических ламп накаливания являются заварка и наполнение ламп. Заварка заключается в прочном и герметичном соединении смонтированной ножки с колбой. Основная задача откачки и наполнения состоит в том, чтобы создать в лампе плотную газообразную среду, содержащую минимальное количество посторонних и загрязняющих примесей.

В данной работе необходимо детально рассмотреть технологический процесс заварки, откачки и наполнения электрических ламп накаливания. Особое внимание в работе должно быть уделено основным видам брака газонаполненных ламп, возникающих в ходе технологических операций на заварочно - откачном автомате модели DNV - 8. При описании видов брака необходимо упомянуть причины их вызывающие, а также методы устранения.

Главной задачей работы является рассмотрение вопроса технического обслуживания и технологии ремонта механизма загрузки смонтированных ножек, установленного на заварочно-откачном автомате DNV - 8. Для этого необходимо детально разобрать устройство и принцип работы данного механизма.

 

    

        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1. Технологический процесс заварки и откачки ламп общего назначения на автомате модели DNV- 8

 

Заварка или, как ее часто называют, запайка — основная сборочная операция при изготовлении ламп. Она заключается в прочном и герметичном соединении смонтированной ножки с колбой (рисунок 1.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ножку помещают в шпиндель заварочного автомата, а колбу — в тот же шпиндель поверх ножки. После загрузки нагревают участки стекла, подлежащие соединению. При этом горловину колбы греют на уровне тарелки открытыми огнями, а тарелку — теми же огнями, но сквозь стенки колбы. Шпинделя приводят во вращение между газовыми горелками. Стекло колбы постепенно размягчается и вытягивается, зазор между колбой и тарелкой уменьшается, горловина колбы приходит в соприкосновение с оплавленной кромкой

 

тарелки и приваривается к ней. Участок стекла между цилиндрической частью колбы и тарелкой образует горло лампы. Одновременно с приваркой колбы к

 

тарелке выступающая нижняя концевая часть колбы (юбка) отпаивается от лампы и удаляется.

Месту заварки придают размеры и форму, требуемые для правильной посадки цоколя па лампу и хорошего заполнения цоколевочной мастикой пространства между цоколем и горлом.

Заварка любых ламп всегда сопровождается неизбежным нагревом внутренних деталей, окруженных воздухом или продуктами горения газа, что, с одной стороны, благоприятно влияет на обезгаживание деталей, но, с другой стороны, может вызвать окисление деталей, близко расположенных к месту заварки.

Колбы доставляют к заварочной карусели в совершенно сухом виде, чтобы испарение влаги при заварке не вызывал окисления металлических деталей смонтированной ножки и уменьшение эффективности газопоглотителя. Влажные колбы трескаются на огнях и вызывают брак — «черные лампы».

На заварочных автоматах, снабженных механизмом автоматической загрузки колб, иногда производят дополнительную горячую сушку колб на конвейере, доставляющем колбы к позиции загрузки

Откачка и наполнение газонаполненных ламп — операция оказывающая решающее влияние на качество ламп. Основная задача ее состоит в том, чтобы создать в лампе плотную газообразную среду, содержащую минимальное количество посторонних и загрязняющих примесей Только свободная от таких примесей газонаполненная лампа может иметь требуемую долговечность.

К загрязняющим примесям в газонаполненных лампах относятся прежде всего кислород пары воды и углекислый газ, которые могут оставаться в лампах из содержавшегося в них атмосферного воздуха, а также водород, окись углерода и углеводороды (пары масла), которые могут проникнуть в лампу во время технологического процесса.

Кислород химически взаимодействует с раскаленным вольфрамом, образуя легко испаряющиеся окислы, которые конденсируются на близлежащих холодных частях лампы. Малое содержание кислорода дает темно - бурый (почти

 

черный) окисел, большое содержание кислорода дает синий окисел, очень большое содержание кислорода дает светло-желтый (почти белый) окисел.

Опасный врат газонаполненной лампы - водяной пар. На холодную вольфрамовую нить он не производит никакого действия, а на раскаленную действует разрушительно. Молекулы воды разлагаются вблизи раскаленной нити на кислород и водород; при этом водород образуется не в виде молекул, а в виде атомов, т. е. в химически очень активной форме. Кислород окисляет вольфрам, образуя окислы, которые отлетают к стенкам колбы, а атомный водород их там восстанавливает до чистого вольфрама. В результате на колбе остаются атомы восстановленного вольфрама, а внутри лампы вновь образуются пары годы. Водяной пар под действием высокой температуры снова разлагается на кислород и атомный водород, кислород окисляет следующие частицы раскаленного вольфрама, а атомный водород их восстанавливает с образованием паров воды и т. д. описанная реакция образования и разложения воды совершается замкнутыми круговыми циклами и поэтому называется круговой. На поверхности нити она идет в прямом направлении:

W+2H2O=WO2+4H

на стенках колбы в обратном:

WO2+4H=W+2H2O

Таким образом, самые незначительные следы водяного пара, оставленные в лампе, вызывают непрерывный перенос атомов вольфрама с поверхности тела накала на поверхность колбы. В результате кругового процесса поверхность колбы постепенно становится менее прозрачной, а тело накала изнашивается и становится тоньше. Процесс длится в течение всего времени горения лампы до тех пор, пока какое-либо место тела накала, откуда отделилось наибольшее число атомов, не переплавится, т. е. лампа не перегорит. Чем больше давление водяного пара в лампе, тем быстрее переносятся атомы вольфрама на поверхность колбы и, следовательно, тем скорее почернеет и выйдет из строя лампа.

 

 

Водяной пар оказывает вредное действие в особенности на лампы с тонкой вольфрамовой нитью, у которых дефекты поверхности нити велики по сравнению с размером ее диаметра. Наиболее дефектные участки подвергаются наиболее быстрому износу.

Действие водорода в лампе при наличии связанного кислорода почти совпадает с действием паров воды. Молекулы водорода под влиянием высокой температуры нити диссоциируют на атомы и восстанавливают в лампе окислы металлов с образованием паров воды. Поэтому наличие водорода может вывести лампу из строя так же, как наличие паров воды. Детали ламп, подвергшиеся водородному отжигу (особенно никелевые), всегда содержат абсорбированный водород. Если они нагреты и сколько-нибудь окислены, то молекулы водорода, выделяясь при горении лампы, восстанавливают окислы и превращаются в молекулы водяного пара. При отсутствии в лампе кислорода водород не вызывает химического распыления вольфрама, но его высокая теплопроводность и диссоциация его молекул на атомы вызывают дополнительные тепловые потери в лампе и уменьшение ее световой отдачи.

Давление каждого компонента газовой смеси на стенки сосуда, если бы он один находился в этом сосуде, называют парциальным. В газонаполненных лампах парциальное давление вредных газов должно быть более низким, чем давление остаточных газов в вакуумных лампах. Если в вакуумных лампах удаление остаточных газов завершают газопоглотителями, то в газонаполненных — газопоглотители в отсутствие электрического разряда не оказывают такого эффективного действия, как в вакуумных, и поэтому вредные газы из них приходится тщательно удалять в процессе самой откачки.

Сначала лампы подвергают весьма кратковременной откачке, при которой не стремятся получить такой же хороший вакуум, как в вакуумных лампах. Несколько миллиметров и даже несколько десятков миллиметров ртутного столба считается для газонаполненных ламп вполне достаточным начальным давлением.

После того, как достигнуто такое давление, газонаполненные лампы более тщательно освобождают от вредных газов промывкой. Эта операция состоит в том, что лампы после откачки наполняют очищенным азотом, а затем откачивают азот, потом снова наполняют очищенным азотом и, снова откачивают. Так поступают несколько раз, пока парциальное давление вредных газов будет доведено до такого значения, при котором они большого вреда уже принести не смогут. При каждом наполнении ламп промывочным газом остаточные вредные газы смешиваются с ним и вместе удаляются из лампы при последующей откачке.

Промывкой удаляют вредные пары и газы, преимущественно из объема лампы, а для удаления паров и газов, поглощенных внутренней поверхностью колбы, прибегают к такому же методу обезгаживания, как в вакуумных лампах, т. е. к прогреву во время заварки и откачки. В качестве промывочного газа на первых двух-трех позициях иногда применяют вместо азота сухой атмосферный воздух. Его вводят в лампы через сосуды со щелочью и фосфорным ангидридом непосредственно из окружающей атмосферы. Промывка горячей лампы сухим воздухом содействует окислению органических пылевидных частиц и превращению их в легко откачиваемые газообразные соединения. Сухой воздух окисляет также некоторую часть фосфорного газопоглотителя, превращая его в сухой фосфорный ангидрид, хорошо поглощающий пары воды.

Чтобы наполняющий лампу газ химически не взаимодействовал с раскаленным вольфрамом, применяют для наполнения ламп не всякий газ, а только инертный. Чтобы наполняющий лампу газ замедлял испарение вольфрама, позволял работать телу накала до наибольшей потери в весе и вызывал наименьшие тепловые потери, применяют для наполнения ламп не всякий инертный газ, а как можно более тяжелый, с большим молекулярным весом. Чтобы наполняющий лампу газ не вызывал пробоя между электродами, применяют для наполнения ламп не в отдельности тяжелый газ, а разбавленный другим более легким газом. Руководствуясь приведенными соображениями,

 

лампы наполняют сухим аргоном, криптоном или ксеноном, разбавленными различным количеством азота.

Так как малый молекулярный вес и относительно хорошая теплопроводность азота отрицательно влияют на световую отдачу ламп, то стремятся вводить в лампы возможно меньше азота, но в количестве, достаточном для предотвращения электрической дуги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2. Вид лампы после завершения технологического процесса на заварочно-откачном автомате

От выбора состава наполняющего газа зависят основные параметры ламп. Нормальные осветительные лампы наполняют смесью 86% аргона и 14% азота. Маломощные нормальные осветительные лампы на 40—100 Вт наряду с

 

 

наполнением аргонно- азотной смесью наполняют смесью 86% криптона и 14% азота.

       Конечным продуктом технологического процесса заварки и откачки газонаполненной лампы является лампа, показанная на рисунке 1.2.

Рассмотрим назначение её основных элементов.

1. - тело накала - основной элемент электрической лампы накаливания, является рабочим органом лампы, изготавливается только из вольфрама
2. - Внутренняя часть электрода - необходима для закрепления тела накала внутри лампы - изготавливается из стали или никеля
3. - держатель - является промежуточной опорой для тела накала, необходим для образования правильной формы - «короны» тела накала, изготавливается только из молибдена
4. - лопатка - представляет собой герметичный спай стекла, образуется при штамповании ножки на автомате штамповки ножек
5. - горло лампы - место спая тарелочки и колбы
6. - откачное отверстие - необходимо для осуществления откачки и наполнения лампы
7. - носик - образуется на заключительном этапе откачки и наполнения ламп, представляет собой заплавленный штенгель
8. - токовые вводы - предназначены для подачи напряжения внутрь лампы. В ходе технологического процесса заварки, токовые вводы находятся внутри свечи и не подвергаются воздействию огней.
9. - линза - место крепления молибденовых держателей. Во избежание просачивания из линзы посторонних примесей, линзу прокалывают одновременно с процессом впаивания в неё молибдена
10. - купол колбы.

 

Рассмотрим технологический процесс заварки ламп на автомате модели DNV - 8 (рисунок 1.3 ).

На 1-й позиции ножка с прижатыми к штенгелю выводами автоматически загружается в свечу. При этом штенгель центрируется втулкой свечи, а тарелка опирается на наконечник свечи.

2-я позиция — резервная для  ручной загрузки ножек.

На 3-й поз - проволочным микропереключателем проверяется наличие ножки.

4-я поз - колба автоматически  переносится с конвейера в  шаблон шпинделя. При захвате  ее механизмом переноса она  центрируется особым конусообразным  упором.

5-я поз - происходит предварительный  разогрев горла колбы и собранной  ножки, шпиндель начинает вращаться.

На позициях с 6-й по 11-ю - заваривается колба с ножкой. Сильные пушистые огни обогревают боковую поверхность и купол колбы. Юбка колбы опускается под действием собственного веса.