制备荧光灯灯管的模具及用其制备灯管的方法
技术领域
本发明涉及低压气体放电灯荧光灯管,具体地讲,涉及制备荧光灯灯管的模具及用其制备灯管的方法。
背景技术
低压气体放电灯无极荧光灯随着电子学的进步,近年来发展很快,无极荧光灯形状主要是矩形和环形,两端电极外置。矩形和环形无极荧光灯灯管制作的技术难点在明管(外管)的成型。矩形和环形明管一般采用主要成分为SiO2和B2O3、含量接近或超过总量85%~90%的硼硅酸盐、热膨胀系数46~50×10-7/℃的钼组玻璃。这种玻璃具有良好的电真空特性,但是软化温度高(约700℃左右,但加工温度需要在800℃~1000℃)、料性短(冷得快,加工时间稍长就需要用火焰不断加热),不容易加工成型,尤其是不容易一次性加工成型。目前的方法是通过多道工序来成型:第一道是在池炉或者圆炉熔料后拉成为直径φ40~50mm,壁厚3.5mm的玻管。第二道是分别弯制矩形和环形明管的半边管,步骤如下:裁好玻璃管后把玻管的一端烧死,另外一端拉小接一根细一点的给风管,再加热弯管并打风;矩形的还只能够先弯出一端管,再把给风管烧下来接到另外一端来加热弯制。第三道是第一次退火消除玻璃应力。第四道是两个半边管的两端分别用切管机割掉再用砂轮机磨平,清洗干净烘干、涂粉、烤管再把两边对接起来。第五道退火,消除玻管对接时候产生的二次应力。然后才可以进入灯管的后道加工。
这种加工无极荧光灯灯管的方法缺点很多,具体理由如下:
1.能源浪费大。玻璃从生料进炉拉出玻管后,后道成型工艺需要多次加热,SiO2和B2O3含量接近或超过总量85%~90%的硼硅酸盐玻璃要反复加热到软化点之上,所耗费的热能不亚于对一根直径φ40~50mm,壁厚3.5mm的铁管反复均匀加热到800℃~1000℃,可想而知一支明管加工出来能耗的高居不下。
2.违反电光源泡壳、灯管一次性加工成型的常理和工艺,必然引入杂质,严重情况下还会部分破坏玻璃的组分。玻璃成分的设计从配料开始,充分拌匀之后进炉,在炉内一般有24h以上的熔化、搅拌、澄清、均化的过程,严格来说对一支成型好的泡壳或灯管整体来说它各个位置的成分都是非常一致的,杂质含量在设计标准控制范围之下;但是上述这种反复加热加工无极荧光灯明管的方法,由于火焰、模具和模具润滑剂中的杂质成分,尤其是金属离子和原子在高温下的热挥发和蒸散必然渗透进入玻璃料内,轻者是引入了杂质,严重会改变玻璃的组分,破坏电真空玻璃稳定的工作温度和机械强度。特别严重的问题是明管涂粉、烤好管后的两边管的对接加工,火焰温度高,灯管两端大部分区域被加温到500℃~800℃,产生的杂质气体多;而荧光粉层是一个极其容易“藏污纳垢”的地方,尤其在500℃~800℃下产生的杂质气体进入粉层,那不是吸附在荧光粉颗粒上,而是与微米级的荧光粉颗粒烧结在一起;后道工序的排气烘箱温度仅仅在470℃左右,不可能除去这部分杂质气体源。还有荧光粉的发光中心的元素在500℃以下也只能够经受3分钟就开始氧化,发光强度降低;对接、二次退火温度时间都超过了这种极限值,灯管光效、流明维持率必然大打折扣。
3.工人劳动强度大、劳动生产率低、还带来粉尘污染。上述加工工艺平均一个熟练的师傅一天八小时也难得制成100支明管,而且长时间是火焰高温,锯割和磨管粉尘严重的环境中工作。
4.综合合格率低,成本高。多道加工工序,每一道工序都有损耗,最后综合合格率必然降低,使成本抬高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种制备荧光灯灯管的模具及用其制备灯管的方法。本发明通过对制备荧光灯灯管的模具进行改进使得灯管可以一次性加工成型,避免了现有技术中采用重复加热的多道加工工序来成型灯管,因此可以避免在灯管内引入大量杂质,同时可以节约加工能源和提高灯管光效等。
在本发明中,制备荧光灯灯管的方法采用从圆炉或者池炉里人工挑料进模具吹压吹成型,或者从池炉机械化自动剪料滴料,吹泡机上的吹头接料后先吹,后在模具内压吹成型。其特点都是一次性成型。在电光源泡壳、或者灯管形状的泡壳成型的传统方法有一种是吹压(压,即合模)吹法,无论是人工挑料还是吹泡机上的吹头接料后都是先吹一口短气,在料心吹出一个小泡,然后一口长气把料子从上到下打到底,使得料子成为一个空心的料棒,再间歇用短气慢慢把泡吹大吹薄,合模后再用长气边吹边转动吹头,使泡壳成为一个与外模内径同样形状同样大小的泡壳。本发明在这种传统方法上改进了两点:一是对模具进行了的改进,在模具的上模和下模的中间部之一或两个中间部上设置了类似内刀口的斜面,其形状如同钢丝钳的剪刀,这样在玻璃料慢慢吹大吹薄后上模和下模合模后的一瞬间,玻璃料中间被模具内刀口快速推挤压粘接在一起,并且中间的余料被刀口挤压得往中间部中所开的开口中移动,这样余料与灯管内圈的接触边变为一个极薄的刀口或者完全脱离开来。这种效果正常情况下,如同剪刀剪料一样,中间多余的一块料被完完整整剪了下来;不太理想的情况下,有部分极薄的玻璃料与灯管连接在一起,轻轻用钝物一敲就掰了下来;有点毛刺,用金刚锉稍稍打磨后用火焰抛抛光,一点也看不出瑕疵,更不影响使用。二是不用再旋转吹头。
为此,根据本发明的一个方面,提供了一种制备荧光灯灯管的模具,包括上模和下模,上模和下模相对,上模和下模上均开设有从合模后相互紧贴的表面向各自内部凹入的环形模穴,从而将上模和下模均分成中间部、边缘部以及介于中间部和边缘部之间的模穴,其中在上模和下模的边缘部上均开设有一个使模穴与外部连通的通气槽,在上模和下模合模时上模的中间部和下模的中间部紧密贴合,上模的边缘部与下模的边缘部紧密贴合,并且上模的模穴和下模的模穴连通构成要形成的灯管的形状,以及上模的通气槽与下模的通气槽连通构成要形成的灯管料颈部的开口,其特征在于,上模的中间部和下模的中间部之一或二者为中空的,以及上模的中间部和下模的中间部之一或者二者在上模和下模合模时紧密贴合的一侧为一斜面,该斜面从模穴的成型曲面向另一侧倾斜。
优选地,上模与下模合模时上模的模穴和下模的模穴连通构成圆形环、矩形环或三角形环。
优选地,上模的中间部与上模的边缘部在上模和下模合模时紧密贴合的一侧是平齐的,以及下模的中间部与下模的边缘部在上模和下模合模时紧密贴合的一侧是平齐的。
优选地,上模和下模通过旋转轴来连接。
优选地,上模和下模上还设有便于上模和下模进行合模的手柄。
优选地,上模和下模分别包括用于合模后对上模和下模进行紧固的紧固部件。
优选地,上模和下模上的紧固部件是上模和下模上互相配合的圆形凹凸装置。
优选地,由合金钢利用金加工工艺制成。
本发明还提供了一种利用上述模具制备荧光灯灯管的方法,包括以下步骤:将玻璃料放入所述模具内,上模和下模合模后吹气,直至使玻璃料成为与合模后上模和下模的模穴连通所形成的形状相同的形状为止。
在本发明中,通过内部设有内刀口的模具来加工灯管,可以一次加工成型灯管,从而避免了现有技术中反复加热的多道工序,因此可以降低灯管内所引入的杂质、提高灯管光效、降低加工成本等。具体地讲,相对于现有技术,本发明可以实现以下技术效果:
1.可以一次性加工成型灯管,避免了现有技术的对玻管多次反复加热,大大节约了能源。
2.依据成熟的泡壳成型设备与工艺改进,避免了在加工成型过程中杂质成分的引入,不仅仅可以保证利用本发明提供的模具和根据本发明方法加工出来的明管能够制造出高品质的电光源产品,而且产品机械强度高,破损少,后道加工合格率也高。
3.可以顺利实现机械化自动化操作,不仅仅劳动生产率大大提高,而且工人的劳动强度也跟着降低,工作条件和环境同步得到改善。既使人工操作也比现有技术有明显进步和改善。
附图说明
结合附图,并通过参考下面的详细描述,将会更容易理解本发明并且更容易理解其伴随的优点和特征,其中:
图1示出了现有技术中用于制备灯管的模具的结构及制作方法的示意图;
图2示出了现有技术中用于制备灯管对接制成后的结构示意图;
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于制备灯管的模具的结构示意图;
图4a和图4b分别示出了根据本发明的一个实施例的用于制备灯管的模具局部结构示意图;
图5示出了根据本发明的另一个优选实施例的灯管成型后的结构示意图;以及
图6a和图6b示出了根据本发明的再一个优选实施例的灯管成型后的结构示意图。
需要说明的是,附图并非按比例绘制以及附图中相应的元件被标记为相同或相应的参考标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易于理解,下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图1示出了现有技术中用于制备荧光灯灯管的模具结构及制作方法的示意图。从图1可以看出,现有技术中通常采用用于制备两个半边管的两个半边模具来制作圆形或矩形灯管,其制作方法可以简单概括为:弯第一个半边管;弯第二个半边管;涂粉(荧光粉);烤管;对接两个半边管;以及接排气管(如图2所示,其中标号1表示接排气管)。该方法中涉及到多次对玻璃料反复加热的工序,这样不仅浪费能源,而且会将大量杂质引入灯管内,严重时还会改变玻璃的组分,使得灯管光效降低,同时还增加了加工成本。
本发明旨在解决现有技术中的上述问题,提出了一种新的用于制备荧光灯灯管的模具,利用本发明提供的模具来制备荧光灯灯管可以一次加工成型灯管,而不需要分别加工两个半边管,因此也就消除了现有技术中对接两个半边管等加工工序。
图3示出了根据本发明一个实施例的用于制备荧光灯灯管的模具。图3所示的模具10分为两个部分,上部分(以下称为上模A)和下部分(以下称为下模B)。上模A和下模B彼此相对,优选地通过旋转轴6彼此连接以便于上模A和下模B合模时上模A和下模B的定位。
下模B包括中间部2、模穴3和边缘部4,而上模A包括中间部2′、模穴3′和边缘部4′。模穴3和模穴3′为环形形状,分别介于中间部2和边缘部4之间以及中间部2′和边缘部4′之间。中间部2和2′中心具有开口,也就是说中间部2和2′是空心的。通常情况下,边缘部4和4′的表面是平齐的。在上模A和下模B合模时,上模A的中间部2′和下模B的中间部2紧密贴合,同时上模A的边缘部4′和下模B的边缘部4也紧密贴合,此时上模A的模穴3′和下模B的模穴3连通,共同限定了要形成的灯管的形状,即模穴3和模穴3′的相对表面为成型表面,限定要形成的灯管的形状。也就是说,在上模A和下模B合模时,通常所说的要形成灯管明管的外模内径是由本发明中合模后彼此连通的上模A和下模B的模穴的成型表面共同限定的。
上模A和下模B分别包括一个设置在边缘部4′和4上的通气槽P′和P,这两个通气槽P和P′使得模穴3和3′与外部连通。通气槽P和P′在上模A和下模B上的位置是对应的,在上模A和下模B合模时这两个通气槽P′和P连通,共同限定要形成的灯管的开口。在制备灯管泡壳而使上模和下模合模时,这两个通气槽是手工挑料的料头或者吹泡机的吹头与模具的模穴3和3′连接的料颈部位,吹制时用作进气口,从而可以向模具内吹气,使玻璃料成型为与模穴3和3′共同限定的形状相同的形状。如图3所示,无论是上模A还是下模B,其上开设的模穴均类似于一个环状物,介于中间部和边缘部之间,通过一个穿过边缘部的通气槽而与外部连通。因此,与现有技术相比,在制作荧光灯灯管时,无需分别制备两个半边管,然后再将两个半边管连接,而是可以通过本发明的模具10直接形成环状的荧光灯灯管。
上模A和下模B还分别包括便于上模A和下模B进行合模的手柄5′和手柄5,手柄5和手柄5′设置在上模A和下模B的边缘部4′和4上的对应位置,从而在要对上模A和下模B进行合模时可以便于对模具10进行合模时手工或机械操作。另外,在上模A和下模B上还分别设置了精确定位紧固部件3a′、3b′、3c′和3a、3b、3c,在上模A和下模B合模时起到上下模精确定位和紧固的作用,其可以为互相配合的圆形凹凸装置。在图3中,在上模A和下模B合模时,下模B中的定位紧固部件3a落入上模A中的定位紧固部件3a′中,下模B中的定位紧固部件3b落入上模A中的定位紧固部件3b′中,而上模A中的定位紧固部件3c′落入下模B中的定位紧固部件3c中,也就是说上模A的定位紧固部件与下模B的定位紧固部件彼此互补,以此来对上模A和下模B合模时进行精确定位和紧固。
图4a和图4b分别示出了沿图3的线a和线b所截取的模具10的截面示意图。
图4a是沿图3所示的模具10的下模B的边缘部4上的线a截取的视图,线a沿着边缘部4穿过设置在边缘部上的通气槽P。从图4a可以看出,在整个下模B上,仅有一个通气槽P,其为边缘部4上的一个凹槽,可以为半圆柱体。从图4a可以看出,该模具10的边缘部4和中间部2轮廓类似于矩形,这样的模具10可以形成矩形或环形状的灯管。如图4a所示,槽穴3从上模A和下模B相对的表面向下模B内凹入。
图4b是沿图3所示的模具10的下模B上的线b截取的视图。线b穿过中间部2、模穴3和边缘部4。如图4b所示,在该实施例中,中间部2与边缘部4的上端是平齐的,模穴3介入中间部2和边缘部4之间,模穴3从中间部2和边缘部4上端平齐的表面凹入。从图4b的局部放大视图E可以看出,中间部2和模穴3的成型表面接触的一周为斜面K,该斜面类似于内刀口,其形状如同钢丝钳的剪刀,在模具内的玻璃料被吹大吹薄合模的一瞬间,泡泡料中间被模具内刀口快速推挤压粘接在一起,并且中间的余料被内刀口挤压得往中间部2中间的开口方向移动,这样余料与灯管内圈的接触变为一个极薄的刀口或者完全脱离开来。上模A可以与下模B一样具有类似内刀口的斜面K,或者上模A和下模B中只有一个具有类似内刀口的斜面K,无论是哪种情况都可以在模具10合模时将余料从灯管上剪切下来,或者使得余料与灯管内圈的接触变为一个极薄的刀口,只要轻轻用力一掰就可以分离。如果分离处有毛刺,可以用金钢锉稍稍打磨后用火焰抛光,不会留下瑕疵也不会影响使用。另外,这个过程不需要旋转吹头,并且也不能旋转吹头。
在本发明中,上模A和下模B的模穴3′和3共同限定了要形成的灯管形状。因此,可以根据要形成的灯管形状来制造相应的模具。例如,可以形成圆形环、矩形环或三角形环(如图5所示)等形状的灯管。
另外,也可以根据后续工艺要求来定制模具。例如,在荧光灯灯管明管形成之后,需要在明管内涂敷荧光粉。对于内涂荧光粉来说,重要的是要涂层均匀,确保明管内荧光粉不堆积在某一处,尤其是通常易于造成堆积的拐角处。为此,如图6a和6b所示,可以对形成的灯管形状进行改进,尽量减小矩形环灯管拐角W处的曲率。这样,在粉浆灌入(如图6a所示)完成之后,将多余粉浆倒出(如图6b所示)时,多余粉浆不会堆积在拐角W处,从而可以提高涂粉的均匀性。为了实现这个目的,可以对本发明的模具10进行相应的改进,适当减小模具10的模穴拐角处的曲率,进而来减小要形成的灯管拐角处的曲率,实现粉浆不在拐角处堆积的效果。从图6b可以看出,在拐角W处,实线拐角比虚线拐角的曲率小,从而采用实线拐角的灯管在涂敷荧光粉时可以减少荧光粉在其拐角处的堆积。
可以使用18铬锰钛之类做锻压模具的合金钢材料以及利用立式铣床配合刀具铣削或者电火花加工,再进行表面热处理工艺来形成本发明的模具10。由于在本发明的模具10上设有类似“刀口”的斜面,所以采用通常用于制备泡壳模具的铸铁来制备的模具容易损耗。因为这种“刀口”越薄越容易损耗,但“刀口”越薄成型后内边合模处接缝越小其灯管内周飞边余料就越少,甚至没有。所以对本发明模具的选材上要特别考虑。
如上所述,在上模A和下模B合模后,上模A的中间部2′和下模B的中间部2紧密贴合,而上模A的边缘部4′和下模B的边缘部4也紧密贴合,以使得要形成灯管的形状仅由合模后上模A的模穴3′和下模B的模穴3共同限定。优选地,上模A的中间部2′和上模A的边缘部4′是平齐的,而下模B的中间部2和下模B的边缘部4也是平齐的。也就是说,除了要求紧固部件为互补之外,上模A和下模B几何尺寸可以完全相同。这样,制备模具10就变得容易。
下面分别对采用本发明的模具来进行人工吹压吹制作明管和吹泡机吹压吹制作明管的详细过程进行说明。
1.人工吹压吹制作过程。人工挑料是采用从圆炉或者池炉里人工挑料。第一步先将挑料杆(空心,工人手上一端接有一铜制作的吹嘴)伸入坩埚的口子里边,让挑料杆的合金钢头子在坩埚里面的空间预热;挑料师傅一般用时间控制,头子的温度不能够太高,否则金属头子里面的杂质会熔入玻璃料里面;温度太低又挑不起料来,而且会发生挑料处有冷爆的现象。实际温度一般是控制在350℃左右。第二步是挑料杆头子插入玻璃液面内粘料,有时候粘上一小团料子后还需要抽出料杆来在外面冷却一下(这样可以把料团挑大),然后杆子的中间靠下部位靠在(支撑在)坩埚口子上滚动料杆在液面滚动粘料,师傅依据经验判断手中的感觉所滚动粘的料重量够了,便把料杆手中一端逐步压低,料滴慢慢滚动离开玻璃液面。第三部在一个斜面光滑的铁板上快速滚料,并且不时用口往料杆里面吹“小泡”的气。第四步站在装有模具的吹制台上,提起料杆用长气把料子从上到下打到底,使得料子成为一个空心的料棒,再慢慢用短气把泡吹大吹薄,有时料不够长还要边吹边甩料。第五步把料泡垂直放入模具,用脚踩动踏板合模;合模的一瞬间用最大力气往里吹气,让料成型。第六步开模,将明管泡壳与挑料头子结合部位靠在木板盒子边上用金属钝刀口靠在此处让料子快速冷却产生大的应力爆裂,再轻轻敲一敲,明管泡壳就掉入了木板盒子里面了。
2.吹泡机吹压吹的方法是依据人工的方法改进过来的。第一步供料道自动拌料和按照定量剪料,滴下来的料滴被吹泡机的机头自动接住。第二步机头随之翻转,料滴垂直在下,机头随吹泡机公转作圆周运动、机头吹短气打小泡之后再吹一口长气把料子从上到下打到底,使得料子成为一个空心的料棒,再吹小气慢慢把泡吹大吹薄。第三步自动合模后吹长大气,使空心料滴成为一个与外模内径同样形状同样大小的玻璃明管。第四步自动开模。第五步机头在作公转运动时到下料位置时候,机头与泡壳接口位置碰撞到设置的一个有冷却水源的金属钝刀口快速冷却产生大的应力爆裂,泡壳自动下料并且落在退火装置的链条轨道上自动退火。随之这个下料后的机头被水强制冷却,上面的玻璃余料爆裂自动脱落,机头周而复始开始下一轮工作。
从以上工艺可以看出,采用本发明的模具,无论是人工吹压吹制作过程,还是吹泡机吹压吹方法,都不需要现有技术中包括分别制备两个半边管然后对两个半边管进行拼接的反复加热工序,而是可以一次性加工成型灯管明管或泡壳,从而可以节约能量,减小杂质的引入,降低对玻璃组分的破坏,增大灯管光效,提高产品合格率。同时,可以顺利实现机械化自动化操作,大大提高劳动生产率,降低生产成本。
以上,以优选实施例为例对本发明进行了说明,但是对于本领域技术人员来说明显的是,可在不脱离本发明的范围的情况下对本发明进行各种改变和变形。本领域技术人员可以理解的是,所描述的实施例仅用于说明本发明,而不是限制本发明;本发明并不限于所述实施例,而是仅由所附权利要求限定。