Существует целый ряд технических забав, доступ к которым любителям затруднён из-за требующегося изрядного оснащения. Взять то же стеклодувное дело — натурально, огненная мистерия с вашим (нашим) непосредственным участием, да и стеклянные работы как сон наяву. Однако нужна вся эта прорва пугающего специфического оборудования, и в первую очередь — горелки-шланги-баллоны. Без которых, разумеется, не обойтись при более или менее крупных работах и применении тугоплавкого стекла. Для обработки же небольших заготовок из стёкол относительно легкоплавких, например, «платинового», можно с успехом применить простейшую самодельную горелку-февку, оснастив её отражателем пламени. А используя ещё и широкий мягкий подогревный огонь, можно попробовать заготовки покрупнее.
Работы, аналогичные описанным, могут быть выполнены как демонстрационные и учебно-практические — для популяризации ручного труда, технического творчества и в целом — интересного досуга. В том числе и с детьми.
▍ What is «fevka»?
История знает множество замечательно простых и остроумных изобретений, не восхититься которыми может только человек грубый и нечуткий. Такова и февка, она же — паяльная трубка, издревле и традиционно использующаяся ювелирами и часовщиками для пайки твёрдыми припоями своих мелочей, а геологами — для быстрого полевого экспресс-анализа руд.
Рис. 2. Ювелирная паяльная трубка и пайка ею — продувание тонкой струи воздуха через основание спокойного мягкого пламени. Взято из сети
Собственно говоря, некоторые привычные типы горелок – не более чем некоторое развитие идеи февки, да вот, не угодно ли:
Рис. 3. Хрестоматийная стеклодувная настольная «пушка» — не более чем несколько окультуренная февка. Та же струя воздуха, продуваемая через мягкое пламя горящего газа [2]. Где: 1 — сопло; 2 — внешний колпак; 3 — защитная сетка; 4 — внутренняя трубка; 5 — винт; 6 — подставка
Говоря об огневой обработке стекла, можно отметить, что паяльную трубку из-за предельной простоты часто применяли любители, но даже в литературе академической [1] февка на основе керосиновой лампы упомянута как возможный источник тонкого паяльного пламени для постоянной работы в стеклодувной мастерской.
Рис. 4. Мудрёная настольная стеклодувная горелка-февка французского энтузиаста 1920-х годов — самодельные вакуумные триоды изготовлены имеющимися подручными и весьма примитивными средствами [3]. Где: А — бачок с топливом; В — заливочная горловина с пробкой; С — небольшое отверстие в пробке для впуска воздуха; D — косой фитиль; E — зажим-штатив для февки; F — собственно, паяльная трубка-февка; G — регулировка расхода воздуха (кран Гофмана); К — кожух горелки, скрывающей основное широкое пламя. Горелка работала на бензине, подача воздуха от ножных мехов, вокруг держателя фитиля устроена водяная рубашка охлаждения
Рис. 5. Ручная «отпаечная» горелка-февка тов. Минье [3]. Подача воздуха ртом
Свою горелку-февку попробуем сложить и мы – из имеющихся вокруг мелочей и чепухи, рискнём расплавить ей стекло и пусть устыдятся робкие и малодушные!
Для начала возьмём в качестве источника пламени вульгарную керосиновую лампу.
Фото 6. В своём хозяйстве держу несколько разных, так или иначе, попавших в руки керосинок. Для антуража, но в работоспособном состоянии, что характерно. На фото — лампа мощностью в 7 линий. Новодел с подтекающим по сварному шву бачком
Фото 7. Многие керосиновые лампы преотличным образом переквалифицируются в масляные — лампадное (вазелиновое — жидкий парафин) масло продаётся в штатских интернет-магазинах, не имеет запаха, бывает погуще и пожиже и даже стоит дешевле керосина. На фото вариант средней густоты. Не все фитили впитывают его хорошо, тогда к маслу следует добавить ~1/5…1/6 часть керосина. Для запаха
Фото 8. Спокойное некоптящее пламя лампы без стекла
Фото 9. В качестве капилляра применил медную трубочку от термореле холодильника с внутренним диаметром около 1 мм
Фото 10. В мастерской мои патрубки со сжатым воздухом Ø 6 мм, шланги для них же. Для стыковки со всем этим добром медный капилляр впаял в обрезок трубочки потолще — отрезал заготовки ювелирным лобзиком, зачистил некрупной наждачкой в шуруповёрте, уплотнил место пайки зачищенной от лаковой изоляции медной обмоточной проволокой
Фото 11. Спаял трубочки горелкой, оловянно-свинцовым припоем с неорганическим флюсом, отмыл от остатков флюса в ультразвуковой (УЗ) мойке, приладил какими-то железками на деревянном кубике. Положение капилляра в пламени лампы, давление и расход воздуха подобрал экспериментально
Фото 12. Полученный игловидный «паяльный» факел
Попробуем применить его для простой работы со стеклом, да хоть бы и впаять в нетолстую трубочку проволочный вывод — обычная задача при изготовлении электровакуумных приборов (ЭВП).
Фото 13. Возьмём платинитовую проволочку с приваренным к ней кусочком титана — остатки экспериментов с самодельной контактной сваркой. Трубочка платинового стекла (зелёный, зелёно-синий цвет торца), Ø 5 мм — «штенгельная»
Фото 14. Стекло спаивается не с медью на поверхности платинита, но с окисью меди — в месте впая проволочку прокаливаем в окислительной части факела
Фото 15. Остывший подготовленный «ввод» вставляем в трубочку и постепенно, с непрерывным вращением, вносим её в пламя
Фото 16. Появившийся оранжевый хвост, т. н. содовое свечение — окрашивание факела испаряющимися с поверхности разогретой заготовки ионами натрия, говорит о фазовом переходе стекла. Теперь его можно греть с любой скоростью, не опасаясь термоудара. Трубочку, конечно, непрерывно вращаем
Фото 17. Разогретое размягчённое стекло немедленно начинает подчиняться всем физическим явлениям, присущим жидкостям, например, силы поверхностного натяжения стремятся сузить канал трубки до полного его перекрытия. Заранее помещённый внутрь кусочек нужной и подготовленной проволоки, надёжно при этом впаивается в стекло. Внешнюю часть трубочки в готовом приборе можно укоротить, вывод свернуть колечком, конец заделать термостойким цементом
Фото 18. Качество впая в первом приближении можно оценить визуально по цвету и его ровности. Медь (верхний слой платинита) в стекле — ярко-розовая
▍ Из чего ещё можно сделать горелку-февку?
Пожалуйста — вариант с условной спиртовкой. Саму спиртовку собрал из имеющегося латунно-медного хлама и подвернувшейся под руку интересной стекляшки.
Фото 19. Пробка от пижонской водочной бутылки. Толстостенная, стеклянная часть под пластиком имеет открытое горло
Фото 20. Спиртовка из водочной пробки. Заправлена вазелиновым маслом (фото 7), на спирту работает лучше. Заправка — шприцем, приподняв горелку с фитилём
Фото 21. Паяльную трубку зафиксировал в выбранном положении в радиомонтажном штативе «третья рука»
Фото 22. Факел от моей спиртовки получился не слишком мощный, но разогреть и формовать штенгельную трубку платинового стекла удаётся и им
Вариант с сухим горючим — наипростейший и дающий замечательно мощный и бездымный факел, легко превращающийся в иглу. Недостаток один, но существенный — очень короткое время работы на одной порции топлива.
Чтобы меньше повторяться, сделаем нашу паяльную трубку стеклянной — это даже проще варианта металлического.
Фото 23. Заготовки для стеклодувных работ — трубки и сплошные палочки предлагаются стандартными кусками по 1,5 м с оплавленными торцами
Фото 24. Отрезаем несколько кусочков удобной длины, по 20…30 см — действуем так же, как обычно вскрывают стеклянные ампулы — наносим ребром треугольного алмазного надфиля короткую риску
Фото 25. Короткая риска на трубке в месте реза. Ломаем, взявшись руками по обе стороны от неё
Фото 26. Применим для разогрева небольшую инжекционную горелку на портативном баллончике. Тонкую трубку можно вносить в пламя почти сразу, не опасаясь термоудара. Заготовку всё время вращаем
Фото 27. Заплавляем один из концов заготовки — сильно и долго разогреваем его, и размягчённое стекло стягивает в каплю силами поверхностного натяжения. Кладём трубочку на негорючую подставку горячим концом вверх
Фото 28. Торец на втором конце заготовки оплавляем, чтобы не порезать губы при поддувании, кладём на подставку, а перед работой проверяем температуру пальчиком — хуже ничего нет, как сунуть горячее стекло в рот
Фото 29. Мой присоединительный шланг несколько толще трубочки, и для плотной его посадки раздуваем на стекле т. н. оливку — местное утолщение. Разогреваем в пламени участок трубочки, непрерывно её вращая, в несколько приёмов поддуваем. Операция обычно хорошо удаётся не с ходу
Фото 30. Известным приёмом отрезаем технологический хвостик и оплавляем торец
Фото 31. Хорошо разогреваем конец трубочки (фото 27) и, захватив мягкую каплю стекла нержавеющим пинцетом, оттягиваем её. От степени разогрева и скорости вытягивания зависит форма сужения и внутренний диаметр канала. Обрезаем его в нужном месте, оплавляем конец
Фото 32. Готовая паяльная трубка из стекла. Выходное отверстие ~1.5 мм
Фото 33. Импровизированную горелку для сухого горючего сделал из отмытой и высушенной консервной баночки. Вторую, поменьше, приспособил для гашения. Сами же таблетки наколол узкодлинными кусочками, подобными широкому фитилю. Дуть будем с торца
Фото 34. Лабораторная горелка-февка с сухим горючим. Стеклянная паяльная трубка установлена в «третьей руке» и легко регулируется, игольчатый краник сжатого воздуха закреплён крупной мощной прищепкой на краю стола, поверхность которого, к слову сказать, застелена негорючим паронитом. Воздушный кран полностью перекрыт, «сухой спирт» горит а-ля натюрель
Фото 35. Включив и отрегулировав подачу воздуха, без труда получаем крупный, длинный, горячий факел, мгновенно размягчающий штенгель из платинового стекла
Фото 36. Подобрав к трубке кусочек мягкого силиконового шланга, можно сделать что-то более общественно полезное — пипетку
Фото 37. При этом все операции уже рассмотрены и опробованы при изготовлении самой паяльной трубки. На фото — вытягивание носика пипетки
Фото 38. Детали двух пипеток
Фото 39. Пипетки в сборе
Фото 40. Пипетка в работе
Фото 41. Обрабатывать заготовки крупнее можно не только увеличением мощности факела, но и рациональнее используя имеющийся, например, не позволяя бесполезно улетать значительной части тепла
Фото 42. Импровизированный отражатель пламени из кусочка глиняного (красного) кирпича вернёт часть тепла на заготовку. Стеклодувы же используют нарочитый асбестовый кружок, укреплённый на подставке
Фото 43. Такой факел быстро расплавил трубку Ø уже 10 мм, хотя и из более легкоплавкого свинцового стекла
Фото 44. Интересно, что такое стекло, содержащее окись свинца, охотно восстанавливающуюся при недостатке кислорода в мельчайшие чешуйки свинца чистого, не имеет характерного синевато-серого потемнения. Наше пламя в середине факела, несмотря на цвет — нейтральное
▍ Мораль
В общем душеспасительном смысле мораль хрестоматийна — «Хороший музыкант сыграет и на одной струне!».
Моменты практические — в качестве топлива лучше использовать спирт и широкий фитиль. Диаметр капилляра может быть 1…2 мм. Расход воздуха и его давление очень невелики, его источником, пожалуй, может служить и аквариумный компрессор (два) с дополнительным ресивером (тройник, воздушный шарик, камера, крупная пластиковая бутылка), чтобы не было пульсации пламени. При работе горячее стекло всё-таки иногда разлетается от термоудара и может попортить стол, пол, а то и воспламенить дерево или ткань. Ёмкость с топливом на столе (керосинка, спиртовка) нетрудно задеть и опрокинуть — постарайтесь не устроить пожар, а то мне, право же, будет неловко.
▍ Литература
- Веселовский С. Ф. Стеклодувное дело. Изд. Академии наук СССР, Москва, 1952 г.
- Зимин В. С. Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента. Изд. «Химия», 1974 г.
- Минье Л. Л. Любительское изготовление трёхэлектродных ламп. 1920 г.
На благо всех разумных существ. Babay Mazay, декабрь, 2023 г.
Автор: Сергей
