SU837943A1 - Device for making tubes from quartz glass - Google Patents

Description

Изобретение относится к получению изделий из кварцевого стекла различного профиля, в том числе прямоугольного, используекых в полупроводниковой_ технике, микроэлектронике, оптике. ³ The invention relates to the production of quartz glass products of various profiles, including rectangular, used in semiconductor technology, microelectronics, optics. ³

Известно устройство для получения труб из кварцевого стекла профильного сечения методом плавления блока в графитовом цилиндрическом тигле и формования трубы из расплава через от-’⁰ верстие, образованное пуансоном и матрицей, причем формующие поверхности пуансона выполнены вогнутыми, а дюзы - выпуклыми in.A device for producing tubes of quartz glass profile cross-section by the melting unit in a graphite cylindrical crucible and forming a melt pipe through The relative ^'0 Verstov formed by punch and die, wherein the forming surfaces are concave punch, and nozzle - convex in.

Однако формование изделий задан- 15 ного профиля без применения калибрующего пуансона из цилиндрического тигля с донным отверстием приводит к разнотолщинности стенки труб, изменению геометрических размеров 20 профиля и, как следствие,снижению процента годных труб.However, the molding of products of a given profile without the use of a calibrating punch from a cylindrical crucible with a bottom hole leads to different thicknesses of the pipe wall, a change in the geometric dimensions of the profile 20 and, as a result, a decrease in the percentage of suitable pipes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, в которо;: блок 25 из кварцевого стекла, помещают в графитовый цилиндрический тигель индукционной печи, плавят и формуют изделия различного профиля - Графитовый тигель содержит матрицу с формую2 щим й калибрующим пуансонами и калибрующие ролики с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Расплав из отверстия в дне тигля, образованного матрицей и формующим пуансоном, поступает на формующий пуансон и далее в зону калибрующих роликов. Формование трубы с заданным геометрическим профилем осуществляется за счет профильного отверстия, профильного калибрующего пуансона (внутренняя поверхность), формуицих роликов (наружная поверхность) м.The closest in technical essence and the achieved result is a device in which :: a block of quartz glass is placed in a graphite cylindrical crucible of an induction furnace, products of various profiles are melted and molded - A graphite crucible contains a matrix with molding calibrating punches and calibrating rollers with the ability to move in the horizontal plane. The melt from the hole in the bottom of the crucible formed by the matrix and the forming punch enters the forming punch and then into the zone of the calibrating rollers. The pipe is formed with a predetermined geometric profile due to the profile hole, the profile calibrating punch (inner surface), the shape of the rollers (outer surface) m.

Недостатком данного устройства является несоответствие формы тигля й отверстия для выработки стекломассы. Так при цилиндрическом тигле и отверстии прямоугольной формы'расплав по сечению имеет различную вязкость, образуются застойные зоны, различный дебит стекломассы в отверстие и, как следствие, понижается качество получаемого изделия.The disadvantage of this device is the mismatch of the shape of the crucible and the hole for the production of molten glass. So, with a cylindrical crucible and a rectangular hole, the melt in the cross section has different viscosities, stagnant zones are formed, different flow rates of glass melt into the hole, and, as a result, the quality of the resulting product decreases.

Уменьшение периметра сечения калибрующего пуансона в сравнении с формующим приводит к неточной калибровке по внутренней поверхности.Reducing the perimeter of the cross section of the calibrating punch in comparison with the forming leads to inaccurate calibration on the inner surface.

Постадийная калибровка внутренней и наружной поверхности не позволяет получать точные геометрические размеры профиля сечения, так как имеет место деформация изделия при наружной калибровке. >The step-by-step calibration of the inner and outer surfaces does not allow to obtain the exact geometric dimensions of the cross-sectional profile, since there is deformation of the product during external calibration. >

Невозможность перемещения калибрующих роликов в вертикальной плоскости не обеспечивает выбор оптимальной температурной зоны калибровки наружной поверхности.The inability to move the calibrating rollers in a vertical plane does not provide the choice of the optimal temperature zone for calibrating the outer surface.

Цель изобретения - повышение качества изделий и удобства обслуживания.The purpose of the invention is improving the quality of products and ease of maintenance.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее тигель,· матрицу с пуансоном, калибрующие ролики, снабжено прижимным механиз- 7 мом в виде клещей,, пуансон выполнен , в виде цилиндра, сочлененного с параллелепипедом с постоянным периметром по высоте, а каждый ролик выполнен в виде коаксиальных цилиндрических трубок, причем внутренняя трубка выполнена из тугоплавкого теплоизоляционного материала и неподвижно укреплена на металлическом невращающемся водоохлаждаемом стержне, наружный цилиндр выполнен из графита, а соотношение наружных диаметров внешнего и внутреннего роликов составляет 1,25-1,75, при этом ролики расположены в зоне параллелепипеда с возможностью перемещения по вертикали.This goal is achieved in that the device containing the crucible, a matrix with a punch, calibrating rollers, is equipped with a clamping mechanism in the form of tongs, the punch is made in the form of a cylinder articulated with a parallelepiped with a constant perimeter in height, and each roller is made in the form of coaxial cylindrical tubes, the inner tube made of a refractory heat-insulating material and fixedly mounted on a metal non-rotating water-cooled rod, the outer cylinder is made of graphite, and the ratio e outer diameters of the outer and inner rollers is 1.25-1.75, the rollers are arranged in parallelepipedal zone movably vertically.

На фиг. 1 изображено устройство, вид спереди,^- на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - ролик,поперечное сечение.In FIG. 1 shows a device, front view, ^- in FIG. 2 - the same side view; in FIG. 3 - roller, cross section.

В тигель из графита, включающий корпус 1, формующий пуансон 2, калибрующий пуансон 3, помещен блок 4 из кварцевого стекла цилиндрической формы.A block 4 made of cylindrical quartz glass is placed in a graphite crucible including a housing 1, a forming punch 2, a calibrating punch 3.

Дюза 5—кольцеобразная, цилиндри. ческий формующий пуансон 2 переходит с постоянным периметром по высоте в калибрующий пуансон 3 формы параллелепипеда. Приспособление для осуществления калибровки по наружной поверхности включает ролики 6,. подвесное устройство 7, водоохлаждаемые трубки 8, пружину 9 и закреплено перед нижним отверстием печи.Dyuza 5 — ring-shaped, cylinders. The forming mold punch 2 passes with a constant perimeter in height into the calibrating punch 3 of the parallelepiped shape. The device for performing calibration on the outer surface includes rollers 6 ,. the suspension device 7, water-cooled tubes 8, the spring 9 and is fixed in front of the bottom hole of the furnace.

Ролики представляют собой конструкцию, состоящую из графитовой цилиндрической трубы 10, неподвижно закрепленной на трубке 11 из теплоизоляционного материала, в свою очередь тоже закрепленной неподвижно на металлической трубе 12,13,выполненной в виде водяного холодильника типа труба в трубе.The rollers are a structure consisting of a graphite cylindrical pipe 10 fixedly mounted on a pipe 11 made of heat-insulating material, which in turn is also fixedly mounted on a metal pipe 12,13 made in the form of a water cooler such as a pipe in a pipe.

В процессе нагревания кольцеобразный расплав выходит из отверстия между матрицей й пуансоном и с помощью захвата со штоком, соединен ным с тянульной машиной (не показана) стягивается с внутреннего калибра. После выхода луковицы из печи, про исходит калибровка трубы по внутреннему калибру, вводятся ролики б для наружной калибровки, которые закрепляются на подвесном устройстве 7 и регулируются по высоте в процессе вытяжки, в зависимости от температуры стекломассы. При повышении температуры ролики передвигаются в нижнее положение, а при понижении - в верхнее. Пружина позволяет гибко регулировать положение роликов в зависимости от толщины стенки изделия.During heating, the ring-shaped melt leaves the hole between the die and the punch and, with the help of a gripper with a rod connected to a pulling machine (not shown), is pulled from the internal caliber. After the bulb leaves the furnace, the pipe is calibrated according to the internal caliber, rollers b are introduced for external calibration, which are fixed on the suspension device 7 and are height-adjustable during drawing, depending on the temperature of the glass melt. When the temperature rises, the rollers move to the lower position, and when lowering, to the upper position. The spring allows you to flexibly adjust the position of the rollers depending on the wall thickness of the product.

Улучшение качества по пуэырности b-вязано с тем, что тигли и блок стекла имеют цилиндрическую форму, что исключает появление застойных зон и расплав стекла равномерно вытекает из кольцеобразного зазора, образованного пуансоном и матрицей круглой формы. Точность геометрических размеров труб обеспечивается тем, что расплав постепенно, без сильных натяжений по внутренней поверхности, из круглой переходит в прямоугольную форму без утоньшения по углам, так как в момент перехода с круглой формы в прямоугольную периметр сечения калибрующего пуансона и вязкость стекломассы по сечению постоянны.The improvement in pueirity is b-knitted so that the crucibles and the glass block have a cylindrical shape, which eliminates the occurrence of stagnant zones and the glass melt evenly flows from the annular gap formed by the punch and a round matrix. The accuracy of the geometric dimensions of the pipes is ensured by the fact that the melt gradually, without strong tension on the inner surface, passes from a round to a rectangular shape without thinning in the corners, since at the moment of transition from a round shape to the rectangular perimeter of the cross section of the calibrating punch, the viscosity of the glass melt is constant.

Одновременная внутренняя и наружная калибровка позволяют получать прямоугольный профиль с геометрическим соотношением сторон более 2, _г так как раздельная калибровка по наружной и внутренней поверхности на позволяет получить прямоугольный профиль с такими геометрическими соотношениями.Simultaneous internal and external calibration allows you to get a rectangular profile with a geometric aspect ratio of more than 2, _g since separate calibration on the outer and inner surface does not allow you to get a rectangular profile with such geometric ratios.

Соотношение диаметров ^(^изменяется в пределах 1,25-1,75, так как графитовый цилиндр непосредственно контактирует с горячей стекломассой, то. качество поверхности стекла зависит от температуры графита, котоvрый, вследствие своей теплопроводной способности, нагревается до температуры, близкой к температуре стекломассы. Внутренняя теплоизоляционная труба уменьшает потери тепла. При соотношении Ф^/Ф^ меньше 1,25 происходит быстрое механическое разрушение графитовой трубки, вследствие малой' толщины стенки ролика. При соотношении 4>2_/Ф^ более 1,75 происходит большой отвод тепла, что отрицательно сказывается на качестве поверхности изделия и его геометрии. Неподвижность роликов обеспечивает высокую температуру графита в точке касания со стекломассой и отсутствие налета от- конденсадии газов, что позволяет получать поверхность изделия с высоким качеством (гладкую и прозрачную).The diameter ratio ^ (^ varies between 1.25-1.75, since the graphite cylinder is in direct contact with hot glass mass, i.e., the surface quality of the glass depends on the temperature of graphite, which, due to its heat-conducting ability, is heated to a temperature close to the temperature glass melt. An internal heat-insulating pipe reduces heat loss. When the ratio Ф ^ / Ф ^ is less than 1.25, the graphite tube is rapidly destroyed mechanically due to the small thickness of the roller wall. When the ratio 4> 2_ / Ф ^ is more than 1.75 p large heat dissipation occurs, which adversely affects the quality of the surface of the product and its geometry.The immobility of the rollers provides a high temperature of graphite at the point of contact with the molten glass and the absence of plaque from the condensation of gases, which allows to obtain the surface of the product with high quality (smooth and transparent).

Металлическая водоохлаждаемая конструкция обеспечивает механическую прочность и. удобство в работе.The metal water-cooled design provides mechanical strength and. convenience in work.

Claims (1)

1.Авторское свидетельство СССР 348507, кл. С 03 С З/Об, 1970.1. USSR author's certificate 348507, cl. From 03 To Z / A, 1970. 2,Патент Франции № 1108060, кл. С 03 В, опублик. 09.01.56.2, Patent of France No. 1108060, cl. From 03 To, publish. 01/09/05.