玻璃封接后存在內(nèi)應力，會降低燈的穩(wěn)定性，使其在使用過程中出現(xiàn)炸裂。本文對屏錐式封接玻璃應力與燃點可靠性關系進行了試驗和分析，得出一些新的結(jié)果，提供給同行作為借鑒。

　　鹵素燈芯式投射燈的生產(chǎn)工藝通常為：燈絲制造，鹵素燈芯制造，燈芯裝架，錐體可伐帽封接，蒸鋁，然后進行定焦，封屏，排氣，清除焊料，成品檢驗，包裝等工序。

　　在這些加工工藝中，燈絲制造、鹵素燈芯制造以及玻璃屏和玻璃錐封接工藝尤其重要。因為燈絲制造工藝關系著燈的壽命、燈的光強指標;鹵素燈芯工藝關系著鹵鎢循環(huán)的效果和使用可靠性。玻璃屏和玻璃錐封接工藝關系著封接質(zhì)量，進而關系著燈使用可靠性———如果玻璃屏和玻璃錐封接不好，封接部位就會存在不牢固問題，出現(xiàn)炸裂情況。

　　最近，我們對玻璃屏和玻璃錐封接處存在的應力狀況與封接質(zhì)量的關系，進行了跟蹤試驗和分析，從中有了一些新認識。

1、應力等級的劃分

　　應力等級是衡量玻璃封接的一個重要指標。但現(xiàn)代的專業(yè)書中往往只提及玻璃材料產(chǎn)生應力的原因以及應力對玻璃材料產(chǎn)生不良影響的情況，很少進行具體的分級。

　　本文按照對電真空玻璃應力等級的理解將其分為4級，如表1所示。

表1　應力等級劃分

2、應力試驗

　　為了弄清玻璃屏和玻璃錐封接處應力狀況與封接可靠性關系，我們進行了試驗。

　　(1)按照應力等級將燈分類：將240只試驗燈逐個通過應力儀照射，標上“應力等級”；

　　(2)進行燈的燃點試驗：給燈加上1.05倍的額定電壓，即額定電壓是28V，則加上29.4V，進行5個燃點循環(huán)(一個燃點循是燃點10min、熄滅10min)，試驗有專人負責；

　　(3)將試驗情況進行統(tǒng)計，結(jié)果如表2所示。

3、結(jié)果分析

　　由試驗結(jié)果看出：0級應力共15只，封接處出現(xiàn)炸裂的數(shù)量有3只，占總數(shù)20%，比例很大;1級應力共95只，封接處出現(xiàn)炸裂的數(shù)量有8只，占總數(shù)8.42%;2級應力和3級應力燈沒有出現(xiàn)炸燈。

表2　應力等級試驗情況統(tǒng)計

　　試驗結(jié)果出乎預料，原先認為，3級應力燈出現(xiàn)炸裂的可能性最大，0級應力燈出現(xiàn)炸裂的可能性最小，為此就導致這個結(jié)果的原因進行了分析，存在以下幾種可能：

　　(1)0級應力出現(xiàn)炸裂的燈，可能是封接部位內(nèi)在質(zhì)量不高導致的，這一點，可以從“鋼化”玻璃的破碎狀態(tài)得到啟示。

　　所謂“鋼化”玻璃，就是進行特殊工藝處理：先將玻璃升溫到一定溫度，然后將它突然投入某一介質(zhì)中，例如：油，此時介質(zhì)溫度是設定好的。由于玻璃在由高溫向低溫轉(zhuǎn)變過程中是驟變的，玻璃內(nèi)部結(jié)構還來不及變化，便被按照某一方向“排列”并固定。這種結(jié)構會使玻璃內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力。工藝處理較好的鋼化玻璃損壞時，是在極短時間內(nèi)整塊玻璃瞬間爆炸，同時產(chǎn)生蠶豆粒大小的玻璃碎片，破碎后內(nèi)應力不復存在。普通玻璃損壞時，既留有大塊碎片，也留有小塊碎片。

　　投射燈玻璃屏和玻璃錐的封接面呈0級應力情況，只有兩種極端可能：一是工藝控制很好、很到位，退火后達到了幾乎完美狀態(tài);另一種是封接不好，內(nèi)部出現(xiàn)了炸裂的小細紋。產(chǎn)生小細紋導致內(nèi)應力徹底釋放，但此時由于玻璃屏和玻璃錐厚度較厚，小細紋并不能馬上讓燈出現(xiàn)漏氣情況，真正讓燈顯現(xiàn)問題的是“燃點循環(huán)”試驗。

　　“燃點循環(huán)”試驗使燈體由室溫驟升變成高熱，然后又由高熱降低回到室溫狀態(tài)，再由室溫驟升變成高熱，多次的循環(huán)，令小細紋的裂口逐步擴大，直至封接處炸裂開來。

　　0級應力組3只炸裂開的玻璃屏和玻璃錐端口形狀，映證了前面的分析、判斷，因為封接面不是呈熔融狀，而是呈平滑狀，說明玻璃屏與玻璃錐之間沒有充分熔合。

　　(2)2級應力和3級應力燈沒有出現(xiàn)炸燈情況，這是因為玻璃屏和玻璃錐封接處雖然存在內(nèi)應力，但它們之間沒有存在炸裂的小細紋。燃點時，燈腔體溫度上升可達300℃以上，這時作為窗口的玻璃屏，溫度上升會更快和更高，有可能達到500℃ 以上，這是光發(fā)出的熱量與燈絲發(fā)出熱量經(jīng)熱傳導疊加造成的。在此狀態(tài)下，玻璃內(nèi)部的分子變得活潑，應力的束縛力反而減弱，應力的破壞性急劇下降，玻璃炸裂的可能性因此降低。

　　(3)解剖了幾只使用過的2級和3級應力燈，發(fā)現(xiàn)封接處熔合程度很好，玻璃之間熔為一體。由此推斷，在封接處留有2級應力和3級應力，可能是退火曲線把握不到位，產(chǎn)生較大內(nèi)應力所致。因為單片玻璃屏和單片玻璃錐未加工時的內(nèi)應力，曾做過檢測：絕大多數(shù)為0級，極少數(shù)為1級。當將它們封接在一起時，總的厚度增加，退火工藝需要的退火時間更長。此時如不注意，容易在玻璃內(nèi)留下大的內(nèi)應力。能否將單片玻璃屏和單片玻璃錐做得相對薄一些來解決上述問題?這樣既可以降低制造成本，又可以把兩玻璃件加工厚度與應力關系分析變得簡單許多。但是眾所周知，玻璃有其自身特性，它抗壓不抗張。

　　燈在燃點過程中，隨著溫度上升，燈腔體內(nèi)的氣體壓力也隨之增大。高色溫燈芯式PAR 燈燃點時，燈芯腔體內(nèi)的氣壓是不燃點時的3～4倍。如果燈芯壓封的氣密性不高，有微量氣體從燈芯中泄漏到燈腔體內(nèi)，燈腔體內(nèi)的壓力會大大增加。玻璃材料抗壓性能遠遠好于抗張性能，燈腔體內(nèi)大氣壓讓玻璃承受了較大壓強的抗張壓，如果燈玻璃厚度設計偏薄，極有可能引起整體爆炸，帶來的后果不堪設想。選擇單片玻璃屏和單片玻璃錐稍厚，可以提高抗張性能。

　　玻璃屏和玻璃錐封接后，有的封接處內(nèi)應力小，有的則很大，有可能是試驗燈在制造過程中，不同批次生產(chǎn)之間存有差異。

4、結(jié)論

　　(1)封接質(zhì)量包括兩個方面，一是玻璃屏和玻璃錐之間的熔合程度;另一個是熔合之后的退火曲線把握。熔合很好，但退火曲線把握不到位，會產(chǎn)生較大內(nèi)應力;熔合不好，有可能出現(xiàn)內(nèi)應力很小但內(nèi)在可靠性不高的情況。

　　(2)設計固然重要，但是工藝的探索和改進更為件下使用。允許變動范圍為額定值的±5%(釷鎢陰極)，過高或過低的陰極電壓都會影響電子管的使用壽命。

　　對于強制冷卻的電子管，在接入陰極電壓之前，必須先啟動冷卻系統(tǒng);而在陰極電壓關斷后，作為冷卻電子管的水和風仍需繼續(xù)冷卻10min以上，以驅(qū)散余熱。

　　對于水冷陽極的電子管，必須滿足所需要的水流量和水壓力。通常陽極入水口的水壓應為0.2～0.3MPa。

　　當水流量或水壓不能滿足電子管冷卻所要求的數(shù)值時，必須降低板耗(陽極耗散功率)使用，以使進出水溫度盡量降低。出水口溫度最高不得超過70℃，進、出水口溫差在10℃左右為宜，最高不超過20℃。水冷陽極的冷卻水純度要高，以防止嚴重結(jié)垢。陽極和水套要定期清洗除垢。清洗水垢時可用10%～30%的鹽酸浸泡。嚴禁用金屬利器刮削陽極表面。電子管工作時，其陽極電流、柵極電流、板極(陽極)耗散功率、柵極耗散功率均不得超過極限值。陽極電流和柵極電流的比例要按照整機說明書中規(guī)定的范圍和實際負載情況進行調(diào)節(jié)。過大或過小的陽、柵電流比例會使陽極或柵極損耗功率超過規(guī)定值而損壞電子管。

　　備用的電子管要與設備上使用的電子管交替作業(yè)，使用前要按照規(guī)定進行各項檢查和老煉。