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Glas -Metall -Verschmelzung Zusatz zum Patent 906 595 Die Erfindung
bezieht sich ,auf Glas-Metall-Verschmelzungen, bei denen ein Stab oder ein Rohr
aus Metall mit einem den Stab bzw. das Rohr um-
gebenden metallenen Mantelteil
mittels eines dazwischenliegenden ringförmigen. Glaskörpers verschmolzen ist. Für
die Haltbarkeit solcher Verschmelzungen ist es wesentlich, daß in dem Glaskörper
keine oder jedenfalls keine nennenswerten Zugspannungen iauftreten. Dies kann man
dadurch erreichen, daß man die Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Werkstoffe
so aufeinander abstimmt, daß der äußere Mantelteil auf den Glaskörper radiale Druckkräfte
ausübt, die so groß sind, daß dadurch die in dem Glaskörper sonst auftretenden Zugspannungen
im wesentlichen aufgehoben werden. Diese Druckkräfte, die von dem äußeren Mantelteil
auf den Glaskörper nach dem Erkalten der Verschmelzung ausgeübt werden, stellen
sich ohne weiteres ein, wenn der Ausdehnungskoeffizient des eingeschmolzenen inneren
Metallbeiles nicht wesentlich größer als der Ausdehnungskoeffizient der für die
Herstellung des Glasschmelzflu sses verwendeten Glassorte und kleiner ist als der
Ausdehnungskoeffizient des Mantelteiles. Dias bedeutet aber, daß, wenn es sich um
die Verschmelzung von Eisenbeilen handelt und der äußere Mantelteil aus gewöhnlichem
handelsüblichem Flußeisen besteht, der innere Teil aus einer Eisienlegierumg bestehen
muß., welche z. B. Chrom, Nickel bzw. Molybdän enthält. Die Notwendigkeit,
eine
Legierung zu verwenden, ist in vielen Fällen störend. Abgesehen von dem höheren
Preis des legierten Eisens ist dieses wesentlich schlechter bearbeitbara:ls gewöhnliches
Eisen. Es läßt. sich beispielsweise nur schlecht kalt verformen, so daß die Herstellung
von Ziehteilen aus einer solchen Eisenlegierung Schwierigkeiten bereitet, insbesondere
dann, wenn gefordert wird, daß der betreffende Ziehteil auch noch :absolut vakuumdicht
sein. soll. Es zeigt sich, daß@ häufig schon Bleche aus derartigen Eisenlegierungen
porös sind. Es kommt hinzu, daß der spezifische :elektrische Widerstand von Legierungen
immer höher liegt als der von reinen Metallen, was sich beispielsweise bei El'ektrodendurchführungen
für Vakuum@antladu gsgefäße deswegen unangenehm bemerkbar macht, weil hierdurch
in dem eingeschmolzenen Durchführungsleiter erhöhte Verluste entstehen und damit
eine größere Wärmemenge :entwickelt wird. Aus diesem Grundre ist es als wesentlicher
Vorteil zu bezeichnen, wenn es gelingt, den inneren Metallteil ebenfalls aus handelsüblichem
Eisen oder einem sonstigen reinen Metall herzustellen.
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Man kann ,nun für den inneren Metallteil gewöhnliches unlegiertes
Eisen oder ein sonstiges Metall verwenden, dessen Ausdehnungskoeffizienten wesentlich
größer sind als die des Glasflusses, wenn man dafür sorgt, daß, der Außenmantel
nach Erkalten der Verschmelzung den Glasring so stark elastisch zusammendrückt,
daß die Ausweichbewegung, die der innere Metallteil beim Erkalten ausführt, dadurch
wieder @ausgeglichen wird. Das erforde@rt aber eine :erhebliche Druckkraft, die
der Außenmantel nur dann auszuüben imstande ist, wenn er an der Verschmelzungsstelle
sehr stark gemacht wird. Man kann auch mit einem Außenmantel geringer Wandstärke
auskommen, wenn man, wie :es bereits vorgeschlagen wurde, den metallenen. Innenteil
nach dem Niederschmelzen dies Glasteiles durch künstliche Kühlung verhältnismäßig
schnell auf eine uInter den Erstarrungsbereich des Glaskörpers liegende Temperatur
bringt, so daß der Erstarrungsbereich in dem Glaskörper von innen nach ,außen fortschreitet.
Trotzdem wird auch bei diesem Herstellungsverfahren der Verschmelzung die Wandstärke
des äußeren Mantels häufig so stark sein müssen, daß es aus ;anderen . Gründen,
z. B. mit Rücksicht auf Ziehprozesse, mit denen der Außenmantel geformt werden muß,
nicht möglich oder nicht zweckmäßig Ist, den ganzen Außenmantel mit der notwendigen
Wandstärke .auszuführen. Unabhängig davon, ob der innere Metallteil nach dem Niederschmelzen
des Glasteiles künstlich gekühlt wird oder nicht, ist es daher häufig notwendig;
den äußeren Mantel an der Verschmelzungsstelle besonders zu verstärken.
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Das Patent go6 595 schlägt nun vor, den äußeren Mantel. an der Verschmelzungsstelle
mit einem Verstärkungsring zu umgeben. Dieser Verstärkungsring kann in Form :eines
Schrumpfringes vor der Herstellung der Verschmelzung aufgebracht werden. Das hat
jedoch den Nachteil, daß für den Außendurchmesser des Mantelteiles und den Innendurchmesser
des Verstärkungsringes sehr enge Toleranzen eingehalten werden müssen, welche die
Herstellung erschweren. Ist der Mantelteil sehr dünnwandig, so kann außerdem durch
den Schrumpfdruck des Schrumpfringes eine plastische Verformung des Mantelteiles
eintreten, so daß. der Schrumpfring nicht festsitzt. Diese Gefahr besteht besonders
dann, wenn der Mantelteil die Verschmelzungsstelle auf der einen Seite nur wenig
überragt: In diesem Fall kann er leicht eine konische Verformung erleiden, die ebenfalls
zur Folge hat, daß der Schrumpfring nicht festsitzt.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, schlägt die Erfindung in weiterer
Ausgestaltung des Gegenstandes des Hauptpatents vor, den Verstärkungsring mit dem
Manteltell stoffschlüssig zu verbinden. Dadurch wird erreicht, daß der Verstärkungsring
unter allen Umständen fest auf dem Mantelteil haftet und daß keine wesentlichen
Anforderungen an die Innehaltung von Toleranzen gestellt zu werden brauchen, wie
es bei der Benutzung eines Schrumpfringes der Fall ist. Eine ganz besonders einfach
herstellbare Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß :der Verstärkungsring
durch Auftragschweißung auf den Mantelteil aufgebracht wird. Der Verstärkungsring
wird dabei entweder -ganz oder nur zum Teil durch die aufgebrachte Schweißre gebildet.
Im zweiten Fall kann man vor Vornahme' der Auftragschweißung bereits Ringe, z. B.
aus Draht, an der Verschmelzungsstelle um den Mantelteil herumlegen, die dann durch
Auftragschweißung in die Schweiße eingebettet werden. Das erleichtert und verkürzt
unter Umständen den Schweißvorgang. Man kann den Mantelteil auch mit .einer D:rahtbewicklung
versehen und diese sodann, mit ihm verschweißen oder hart verlöten. Eine andere
Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß ein massiver Verstärkungsring
auf den Mantelteil hart aufgelötet wird. Auch in diesem Fall werden keine besonderen
Anforderungen an, die Herstellungsgenauigkeit gestellt.
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In Fig. i der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem der Verstärkungsring lediglich aus durch Auftragschweißung
aufgebrachter Schweiße besteht. Als Anwendungsbeispiel isst dabei der Anod nteil
.einer bekannten Bauart von eisernen Glühkathodenröhren mit Dampf- oder Edelgasfüllung
gewählt. i ist der Oberteil des Gehäuses des Glühkathodenrohres, während mit 2 die
als topfförmiger Hohlkörper ausgebildete Anode bezeichnet ist. Der Durchmesser des
gezogenen Mantelteiles i ist am oberen Rand erweitert und dort mittels des Glasringes
3 mit dem Anodenkörper 2 verschmolzen. An der Verschmelzungsstelle ist auf die äußere
Oberfläche des Mantelteiles i ein Verstärkungsring g. vorgesehen, der durch Auftragschweißung
aufgebracht ist und somit aus seiner um den ganzen Umfang des Mantelteiles herumlaufenden
Schweißraupe besteht.
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Bei der Durchführung der Auftragschw eißung besteht, wenn der zu verstärkende
Mantelteil eine nur geringe Wandstärke hat, die Gefahr, daß er
durch
die Schweißhitze zerstört wird. Um dies zu vermeiden, wird die Auftragschweißung
zweckmäßig in der Weise durchgeführt, daß.der Mantelteil dabei auf einen gekühlten
Kupferzylinder aufgeschoben wird. Hierfür zeigt Fig. a schematisch ein Ausführungsbeispiel.
Der Mantelteil i ist mit seinem für die Verschmelzung vorgesehenen erweiterten Durchmesser
auf das Kupferrohr 5 aufgeschoben, in welches ein Zuführungsrdhr 6 für die Kühlflü,ssigkeit
hineinragt. 7 bedeutet die Schweißelektrode für Lichtbogenauftragschweißung. Um
die Schweißarbeit zu erleichtern, wird der Kupferzylinder 5 zweckmäßig drehbar gelagert.
Er kann dabei motorisch in eine der Schweißgeschwindigkeit entsprechende langsame
Drehung gesetzt werden.