Procédé de séparation de pièces réunies par un joint de verre dévitrifié La présente invention a pour objet un procédé de séparation de pièces réunies par un joint de verre dévitrifié. Elle se rapporte particulièrement à la sépa ration aux fins de récupération, des cône et écran des tubes à rayons cathodiques soudés comme ci- dessus, indiqués.
Dans la fabrication de ces tubes ainsi que pour d'autres opérations nécessitant la soudure d'éléments., il est fréquemment désirable, sinon essentiel, de pré voir un procédé de récupération efficace de la partie du produit manufacturé qui serait défectueuse pour une raison quelconque.
Avant la mise au point des joints en verre dévi- trifié, l'assemblage des éléments d'un objet compo site était effectué à l'aide d'un verre de soudure relativement tendre ou à bas point de fusion. Les élé ments soudés suivant ce procédé peuvent être facile ment séparés en réchauffant à la température de sou dure pour amollir le verre de soudure et permettre la séparation par voie mécanique.
Par nature, la structure cristalline rigide formée dans un joint dévitrifié ne fond qu'à des tempéra tures considérablement plus élevées que les tempé ratures de soudage ou de dévitrification, c'est-à-dire à une température supérieure de 1500 environ pour de nombreux verres plomb-zinc borate. Dans. un objet tout verre cette température peut être supérieure à celle à laquelle les éléments eux-mêmes, se ramollis sent et se déforment. Bien que ceci soit très intéres sant à de nombreux points de vue, il s'ensuit que les procédés de séparation connus jusqu'à mainte nant ne peuvent être utilisés avec ce type de joint.
Ceci est particulièrement vrai quand les éléments de verre sont compliqués. C'est pourquoi le besoin de nouveaux procédés de séparation et/ou de récupé ration s'est fait sentir. Il a déjà été proposé de séparer les pièces sou dées suivant ce procédé soit par sciage à travers le joint avec une scie à diamant, soit par voie mécani que en y provoquant une fracture. Le premier pro cédé .est relativement coûteux et, de ce fait, inappli cable dans de nombreux cas.
Le dernier procédé peut poser un sérieux problème lorsqu'il s'agit d'éléments en verre ou en céramique en raison des difficultés rencontrées pour limiter la fracture ou fissure à la matière de soudure.
Il a alors été proposé d'employer un procédé chi mique. Ce procédé est, en particulier, applicable dès que les éléments sont séparés. Il peut aussi être uti lisé pour la dissolution complète de la matière de soudure sans séparation préalable. Toutefois, en rai son de la nature de la plupart des joints, la sépara tion par ce procédé est beaucoup plus longue pour être pratiquement utilisable.
Il s'ensuit que le besoin d'avoir un procédé pra tique de séparation de pièces réunies par un joint de verre dévitrifié a subsisté et que la présente inven tion a principalement pour but de répondre à ce besoin.
Le présent procédé est plus particulièrement des tiné à permettre la séparation du cône et de l'écran d'un tube à rayons cathodiques assemblés par un joint de verre dévitrifié afin de faciliter leur récupé ration.
La présente invention est basée sur certaines constatations faites concernant l'influence d'un trai tement thermique ultérieur sur la résistance de sou dure de verre dévitrifié. La titulaire a établi que, bien que des températures relativement élevées soient nécessaires pour fondre la matière dévitrifiée, la résistance à la traction d'un tel joint pouvait être rendue très faible par chauffage à une température de 500 C environ au-dessus de la température de soudure ou de dévitrification.
Elle a de plus constaté qu'un tube à rayons cathodiques tout verre à soudure de verre dévitrifié, c'est-à-dire ayant une résistance au moins égale à celle des éléments de verre à la tem pérature de soudure, peut être rapidement séparé en éléments, pour récupération, par l'application d'air sous pression à l'intérieur du tube après traitement à ces températures légèrement plus élevées. La nature exacte de la transformation produite dans le joint par ce traitement thermique n'est pas connue.
On a pu observer, toutefois que la résistance de l'assem blage est réduite dans la proportion de 1 à 4 ou même plus à la température critique et que, après séparation, les pièces présentent clairement une frac ture de structure cristalline.
L'invention a pour objet un procédé de sépara tion de pièces réunies par un joint de verre dévitrifié formé à une température de soudure élevée. Ce pro cédé est caractérisé en ce que l'on affaiblit le joint par chauffage au moins. de la zone de soudûre, à une température supérieure à la température de sou dure et en ce que l'on met sous tension le joint pour séparer les pièces.
En général, une température de 500 C environ au-dessus de la température de soudure est efficace et, avec des objets creux, le joint est généralement mis sous tension par application d'une pression d'air à l'intérieur de l'article.
A titre d'exemple, le dessin annexé représente une mise en oeuvre du procédé faisant l'objet de l'invention.
La fi.. 1 est une vue en élévation d'un tube à rayons cathodiques partiellement coupé pour mon trer la zone de soudure en coupe.
La fig. 2 est une coupe fragmentaire agrandie de la zone de soudure et la fig. 3 est une élévation en coupe d'un dispositif approprié à l'application de l'invention.
La fig. 1 représente une enveloppe de tube à rayons cathodiques 10 composée du cône 12 et de l'écran 14: avec un joint 16 de verre dévitrifié réu nissant leurs surfaces de soudure respectives 18 et 20. La zone de soudure du tube 10 est plus claire ment représentée par la fig. 2 qui est à plus grande échelle.
De nombreux éléments d'un tube à rayons cathodiques c'est-à-dire les revêtements des écrans, les contacts électriques, le canon à électrons, etc., ont été omis afin de permettre une représentation plus claire de la présente invention.
Le tube 10, ou au moins la zone de soudure du tube, est traitée thermiquement à une température supérieure à la température de soudure c'est-à-dire à la température de formation du joint dévitrifié, pour affaiblir le joint de verre dévitrifié. Ce traite ment thermique peut être effectué dans tout four convenable, four à recuire ou autre chambre de réchauffage. Le tube 10 est porté par un support ou chevalet 22 logé dans le four 24.
Ce four peut être un four ordinaire fait de briques et comportant des éléments chauffants (non représentés) montés sur les surfaces intérieures. Le four 24 comprend un couvercle 26 ayant une ouverture 28 d'un dia mètre suffisant pour permettre au col 30 du tube 10 de sortir à l'extérieur quand le four est fermé.
Une pince 32 pour le col 30 est montée pivo tante comme un levier sur le bras 34. Le col 30 est également muni d'un élément de fermeture 36 ayant une ligne d'arrivée d'air 38 qui le traverse et qui est reliée par l'intermédiaire d'un indicateur 40 et de la soupape 42 (représentés schématiquement l'un et l'autre) à une source d'air comprimé (non représen tée).
Pour permettre une meilleure illustration, on a décrit une variante où le tube 10 est une enveloppe ronde, tout verre, de 533,4 mm de diamètre (2,1 pou ces) et comportant une soudure composée de verre plomb-zinc-borate dévitrifié à une température de 4401, C qui est la température utilisée habituellement pour les tubes récepteurs de télévision.
Le tube 10 est placé dans le four 24, chauffé à 4900 C et main tenu à cette température pendant 5 minutes environ pour permettre l'affaiblissement par voie thermique du joint 16. L'extrémité 44 de la pince 32 est abais sée et verrouillée par un élément 46 pour soulever le tube 10 de 25,4 mm (1 pouce) environ au-dessus du support 22 (comme représenté) et le suspendre dans cette position. Ceci évite le contact entre ces éléments et la production d'écaillage ou de fracture par ces contacts pendant et après la séparation.
Une pression d'air de 0,1406 kg/cm (2 psi) est momentanément appliquée à travers la ligne 38 à l'intérieur du tube 10. Le joint 16 étant thermique- ment affaibli, cette pression est suffisante pour sépa rer le cône 12 et l'écran 14 le long d'une ligne de rupture dans le joint 16. L'épaisseur latérale du joint 16 de ce tube est d'environ 6 mm 35. Le calcul montre que la pression d'air appliquée est équiva lente à une force d'environ 2,95 kg/ce de joint (42 psi). Dans des tubes de dimensions différentes, la pression appliquée peut varier pour assurer une force équivalente.
La puissance nécessaire peut varier quelque peu mais doit être de 1,406 à 4,218 kg/cm- (20 à 60 psi).
Bien que la température optimum du traitement thermique soit ordinairement de 501, C au-dessus de la température de dévitrification, celle-ci peut varier quelque peu avec des verres différents. Des diffé rences de températures plus élevées peuvent être naturellement utilisées mais ne sont pas à recom mander avec des éléments en verre en raison de la tendance aux déformations. En tout cas, les condi tions optimums peuvent être rapidement déterminées dans la pratique.
A titre de comparaison des essais ont été faits pour travailler à des températures de 470 à 4800 C dans l'exemple ci-dessus. A des pressions de 0,4218- 0,5624 kg/cm2 environ (6-8 psi) des fractures se sont produites indifféremment aussi bien dans le joint que dans les éléments en verre. Ceci indique qu'à ces températures, la résistance du joint est équivalente à celles des éléments.
Le four 24 est alors refroidi et le cône et l'écran séparés sont enlevés pour les opérations ultérieures de récupération. Le verre dévitrifié restant sur les surfaces 18 et 20 peut être enlevé par un procédé chimique.
Dans une variante, le dispositif de chauffage peut être modifié pour opérations à grande échelle. De plus, la force de séparation peut être appliquée de façons différentes suivant la nature de l'objet. D'autre part, bien que l'invention soit particulièrement utile dans la récupération des éléments de tubes à rayons cathodiques, elle peut servir dans des cas beaucoup plus généraux comme le comprendront facilement les spécialistes de la soudure.
A method of separating parts joined together by a devitrified glass gasket The present invention relates to a process for separating parts joined by a devitrified glass gasket. It relates particularly to the separation for the purposes of recovery, of the cones and screens of cathode ray tubes welded as above, indicated.
In the manufacture of such tubes as well as in other operations requiring the welding of elements, it is frequently desirable, if not essential, to provide a method of efficiently recovering that part of the manufactured product which would be defective for any reason. .
Prior to the development of devitrified glass gaskets, the assembly of the elements of a composite object was carried out using relatively soft or low melting point solder glass. The elements welded by this process can be easily separated by heating to the solder temperature to soften the weld glass and allow mechanical separation.
By nature, the rigid crystalline structure formed in a devitrified joint only melts at temperatures considerably higher than the welding or devitrification temperatures, that is, at a temperature above about 1500 for many. lead-zinc borate glasses. In. an all-glass object this temperature may be higher than that at which the elements themselves soften, feel and deform. Although this is very useful from many points of view, it follows that the separation methods known until now cannot be used with this type of seal.
This is especially true when the glass elements are complicated. This is why the need for new separation and / or recovery methods has arisen. It has already been proposed to separate the welded parts according to this process either by sawing through the joint with a diamond saw, or by mechanical means by causing a fracture therein. The first method is relatively expensive and therefore inapplicable in many cases.
The latter method can pose a serious problem when it comes to glass or ceramic elements because of the difficulties encountered in limiting the fracture or crack in the solder material.
It was then proposed to use a chemical process. This process is, in particular, applicable as soon as the elements are separated. It can also be used for the complete dissolution of the solder material without prior separation. However, due to the nature of most joints, separation by this process takes much longer to be practically usable.
It follows that the need for a practical process for separating parts joined by a devitrified glass gasket has remained and that the present invention is mainly aimed at meeting this need.
The present process is more particularly designed to allow the separation of the cone and the screen of a cathode ray tube assembled by a devitrified glass gasket in order to facilitate their recovery.
The present invention is based on certain observations made concerning the influence of a subsequent heat treatment on the strength of hard glass of devitrified glass. The licensee determined that, although relatively high temperatures are required to melt the devitrified material, the tensile strength of such a joint could be made very low by heating to a temperature of about 500 C above the temperature. soldering or devitrification.
It has also found that a cathode ray tube all solder glass devitrified glass, that is to say having a resistance at least equal to that of the glass elements at the soldering temperature, can be quickly separated. in parts, for recovery, by applying pressurized air inside the tube after treatment at these slightly higher temperatures. The exact nature of the transformation produced in the joint by this heat treatment is not known.
It has been observed, however, that the strength of the joint is reduced in the proportion of 1 to 4 or even more at the critical temperature and that, after separation, the parts clearly show a fracture of crystal structure.
The subject of the invention is a process for separating parts joined together by a joint of devitrified glass formed at a high welding temperature. This process is characterized in that the seal is weakened by at least heating. of the weld zone, at a temperature above the welding temperature and in that the joint is put under tension to separate the parts.
In general, a temperature of about 500 C above the solder temperature is effective and, with hollow objects, the joint is usually tensioned by applying air pressure inside the article. .
By way of example, the appended drawing represents an implementation of the method forming the subject of the invention.
Fig. 1 is an elevational view of a cathode ray tube partially cut away to show the weld area in cross section.
Fig. 2 is an enlarged fragmentary section of the weld area and FIG. 3 is a sectional elevation of a device suitable for the application of the invention.
Fig. 1 shows a cathode ray tube casing 10 composed of the cone 12 and the screen 14: with a gasket 16 of devitrified glass joining their respective solder surfaces 18 and 20. The solder zone of the tube 10 is more clearly visible. represented by FIG. 2 which is on a larger scale.
Many elements of a cathode ray tube i.e., shield coatings, electrical contacts, electron gun, etc., have been omitted in order to allow a clearer representation of the present invention.
The tube 10, or at least the weld zone of the tube, is heat treated at a temperature above the weld temperature, that is to say the temperature of formation of the devitrified seal, to weaken the devitrified glass seal. This heat treatment can be carried out in any suitable furnace, annealing furnace or other reheating chamber. The tube 10 is carried by a support or easel 22 housed in the oven 24.
This oven may be an ordinary oven made of bricks and having heating elements (not shown) mounted on the interior surfaces. The oven 24 includes a cover 26 having an opening 28 of sufficient diameter to allow the neck 30 of the tube 10 to exit to the outside when the oven is closed.
A clamp 32 for the neck 30 is pivotally mounted like a lever on the arm 34. The neck 30 is also provided with a closure element 36 having an air inlet line 38 which passes through it and which is connected by via an indicator 40 and valve 42 (both shown schematically) to a source of compressed air (not shown).
To allow a better illustration, we have described a variant where the tube 10 is a round envelope, all glass, 533.4 mm in diameter (2.1 inches) and comprising a solder composed of lead-zinc-borate devitrified glass. at a temperature of 4401, C which is the temperature usually used for television receiving tubes.
The tube 10 is placed in the oven 24, heated to 4900 C and held at this temperature for approximately 5 minutes to allow the thermal weakening of the seal 16. The end 44 of the clamp 32 is lowered and locked by a member 46 for lifting the tube 10 about 25.4 mm (1 inch) above the support 22 (as shown) and hanging it in this position. This prevents contact between these elements and the production of spalling or fracture by these contacts during and after separation.
An air pressure of 0.1406 kg / cm (2 psi) is momentarily applied through line 38 inside tube 10. Since seal 16 is thermally weakened, this pressure is sufficient to separate the cone. 12 and the screen 14 along a line of rupture in the joint 16. The lateral thickness of the joint 16 of this tube is approximately 6 mm 35. The calculation shows that the air pressure applied is equivalent slow at a force of approximately 2.95 kg / cc of joint (42 psi). In tubes of different dimensions, the applied pressure may vary to ensure an equivalent force.
The power required may vary somewhat but should be 1.406 to 4.218 kg / cm- (20 to 60 psi).
Although the optimum heat treatment temperature is usually 501 ° C above the devitrification temperature, this can vary somewhat with different glasses. Higher temperature differences can of course be used but are not recommended with glass elements due to the tendency to warp. In any case, the optimum conditions can be quickly determined in practice.
For comparison, tests were made to work at temperatures of 470 to 4800 C in the example above. At pressures of about 0.4218-0.5624 kg / cm2 (6-8 psi) fractures have occurred equally well in both the joint and the glass elements. This indicates that at these temperatures, the resistance of the joint is equivalent to that of the elements.
Furnace 24 is then cooled and the separate cone and screen are removed for subsequent recovery operations. Devitrified glass remaining on surfaces 18 and 20 can be removed by a chemical process.
Alternatively, the heater can be modified for large scale operations. In addition, the separating force can be applied in different ways depending on the nature of the object. On the other hand, although the invention is particularly useful in the recovery of elements of cathode ray tubes, it can be used in much more general cases as will be easily understood by those skilled in the art of soldering.