Известно, что сортов стекла превеликое множество, и каждый из них обладает собственным набором характеристик. Среди прочих, каждой марке (рецепту) стекла присущ и такой важный параметр, как коэффициент теплового расширения (КТР)*, показывающий, насколько стекло расширится при нагревании или сожмётся при остывании. Понятно, что жёсткое соединение (спаивание) двух стёкол возможно только в случае совпадения их КТР или очень близких их значений. В противном случае спай при остывании обзаведётся недопустимыми, коварными и непредсказуемыми, неустранимыми никаким отжигом, внутренними напряжениями, или вовсе разрушится, иногда с разлётом осколков. КТР указан в названии каждой марки электровакуумного стекла на бирках крупных коробок, однако сами трубки и стержни никак не маркируются, в стеклодувной мастерской их обязательно приходится хранить системно и организованно, чтобы не допускать путаницы. Любителю же, часто довольствующемуся случайными закупками стеклотрубок, приходится постоянно определять их совместимость, благо работа эта несложная и недолгая. Рассмотрим и выполним такой экспресс-тест, припомним и другие способы распознавания стёкол.
*Уточним: КТР точнее именуется коэффициентом линейного теплового расширения (КЛТР), и даётся для интервала 20…400 оС (иногда другого) — при разных температурах стекло расширяется по-разному.
1. Граничные условия
Стеклодувную работу мы будем рассматривать не как вещь в себе (говорил я ему за завтраком…), а применительно к электровакуумному её приложению, имеющему собственные приоритеты, а в первую очередь, это неизбежные впаи — металлические, пропущенные сквозь стекло баллона прибора, электрические выводы. Металлы, пригодные для таких впаев, кроме близкого КТР, должны и смачиваться стеклом*. Все электровакуумные стёкла условно делят по КТР на группы, именуемые по пригодному для впаев в них металлу.
* Смачиваются стеклом не сами металлы, но их оксиды, а получению и сохранению на поверхности металлического электрода тонкого и плотного слоя нужного оксида посвящена значительная часть работы.
2. Группы электровакуумных стёкол по ГОСТ Р 71082 — 2023
Стёкла кварцевой группы с КТР 0…10 * 10-7 К-1.
Стёкла промежуточной группы с КТР 10…30 * 10-7 К-1.
Стёкла вольфрамовой группы с КТР 30…45 * 10-7 К-1.
Стёкла молибденовой группы с КТР 45…60 * 10-7 К-1.
Стёкла титановой группы с КТР 60…80 * 10-7 К-1.
Стёкла платиновой группы с КТР 80…100 * 10-7 К-1.
Стёкла железной группы с КТР 100…130 * 10-7 К-1.
Из них самые востребованные и применимые — платиновой (платинитовой), молибденовой и вольфрамовой группы. Обоснованно и для самых горячих применений — кварцевое стекло, в него можно впаивать молибденовую фольгу. Стёкла промежуточной группы нужны для ступенчатого соединения стёкол с сильно отличающимся КТР. Так называемые свинцовые стёкла (многосвинцовые, свинецсодержащие) относятся к платиновой группе, название подразумевает большое количество (до 30%) окиси свинца в их составе.
Существуют впаи согласованные и несогласованные (по КТР), например, вольфрам и молибден (или ковар) со своими стёклами образует согласованный спай, поэтому такие электрические вводы могут быть и крупными стержнями. Типичный несогласованный спай — платинит, допускающий впаивание в стекло своей группы только нетолстых (Ø 0,5 мм max) проволок. Из-за недостатков вольфрама, в стёкла вольфрамовой группы часто впаивают ковар, несогласованный спай с его нетолстыми проволоками работает удовлетворительно. Существуют также и специальные конструкции спаев металла со стеклом, допускающие значительные несовпадения КТР, например, лезвийный спай.
Чем выше КТР стекла, тем оно легче плавится и сильнее меняет размеры при нагревании-охлаждении (повышенная склонность к растрескиванию при термоударах). Например, «обычное», «зелёное», «химико-лабораторное» легкоплавкое стекло платиновой группы удаётся обрабатывать на простом газовоздушном факеле, в него хорошо и без большой подготовки делаются впаи из платинита, однако, стекло требует очень деликатного обращения и допускает изготовление только простых лаконичных и плавных форм, желательно симметричных и тонкостенных.
Популярное ныне боросиликатное стекло 3.3 (КТР = 3.3 10-6 К-1 иначе — КТР = 33 10-7 К-1), ставшее де-факто стандартом в химическом приборостроении, относится к вольфрамовой группе, хорошо обрабатывается на пламени газ-воздух-кислород, позволяет стеклодуву много вольностей, даёт мало брака.
3. Грубая идентификация стекла по цвету излома торца (трубки, стержня)
Электровакуумные стёкла советского образца имели обозначение «С» и номер, соответствующий КТР, например: С52 — электровакуумное стекло молибденовой группы, с КТР = 52 * 10-7 К-1. При этом существовали и менее информативные, вовсе древние обозначения таких же рецептов стёкол, например, платиновое «С89-2» имело старое обозначение — «№23» [1].
Неокрашенное прозрачное стекло всё же имеет цвет, хотя и едва заметный на образцах обычной толщины. С увеличением слоя, «природная» окраска стекла, напрямую зависящая от его состава (рецепта), становится заметнее, увидеть её можно, например, посмотрев на торец освещённого листа, трубки или стержня. Практически отчётливо определить этот цвет можно на свежем незашлифованном изломе, длина заготовки должна быть не менее 20 см, а лучше 40…50 см, желательно чтобы и второй конец трубки имел такой же излом [2].
Платиновая группа легкоплавких стёкол.
Изломы торцов легкоплавких свинцовых стёкол марок С87-1 (ЗС-4), С89-4, С120-1 и другие имеют светло-синий цвет.
Изломы торцов химико-лабораторных сортов стёкол марок №23, 23-М (ХУ-1), №29 и АМ-К имеют зелёный и светло-синие цвета.
Изломы торцов среднеплавких молибденовых стёкол марок от С47-1 (№46) до С50-7 (УТ-1) имеют жёлтый (медово-жёлтый) цвет.
Изломы торцов тугоплавких вольфрамовых стёкол марок С37-1 (№40), С38-1 (ЗС-9), С39-1 (№17) и С40-1 (ЗС-11) имеют различные оттенки светло-жёлтого цвета, а марки П-15 (пирекс) — бесцветные.
4. Точное определение совместимости стёкол для спаивания методом «двойной нити»
Из сказанного очевидно — для надёжного и долговечного спая двух стёкол, их КТР должен быть весьма близок (допускается разница не более 2…3 единиц), в то время как разница КТР внутри одной группы стёкол может достигать 15…20 единиц, и даже стёкла одной марки могут иметь заметные колебания КТР. Сверхнадёжный вариант — изготовление всех частей прибора из одной заготовки, практически же это, конечно, неудобно — даже простейшая разрядная трубка имеет две детали сильно отличающиеся диаметром, лампа с гребешковой ножкой — три. Отсюда — определять пригодность двух стёкол для спаивания (близость их КТР) — задача первейшая, особенно для стеклодува-любителя, комплектующегося, как правило, случайным образом.
![Рис. 4.1. Определение совместимости двух стёкол методом двойной нити [3]: 1 — палочки (штабики) из испытываемых стёкол, диаметром 3…5 мм, разогреваем на концах и расплющиваем в лопаточки толщиной 2…2,5 мм; 2 — складываем сформованные лопаточки вместе; 3 — спаиваем лопаточки, причём спай не следует перекручивать и греть слишком долго, во избежание растворения одного стекла в другом; 4 — горячий спай растягиваем в длинную прямую бистеклянную нить толщиной 0,5…0,8 мм; 5 — из остывшей работы вырезаем среднюю часть длиной 200…250 мм, кладём её на ровную поверхность плоского стекла или лист белой чертёжной бумаги. Если свободнолежащий отрезок бистеклянной нити останется ровным или едва заметно изогнётся, ТКР испытуемых стёкол равен или весьма близок, а сами стёкла смело можно спаивать; если же нить заметно изогнётся, одно из стёкол существенно отличается ТКР, спаивать их не следует](https://habrastorage.org/r/w1560/getpro/habr/upload_files/719/384/4e0/7193844e0097f8a2e5a22748327b2463.jpg "Рис. 4.1. Определение совместимости двух стёкол методом двойной нити [3]: 1 — палочки (штабики) из испытываемых стёкол, диаметром 3…5 мм, разогреваем на концах и расплющиваем в лопаточки толщиной 2…2,5 мм; 2 — складываем сформованные лопаточки вместе; 3 — спаиваем лопаточки, причём спай не следует перекручивать и греть слишком долго, во избежание растворения одного стекла в другом; 4 — горячий спай растягиваем в длинную прямую бистеклянную нить толщиной 0,5…0,8 мм; 5 — из остывшей работы вырезаем среднюю часть длиной 200…250 мм, кладём её на ровную поверхность плоского стекла или лист белой чертёжной бумаги. Если свободнолежащий отрезок бистеклянной нити останется ровным или едва заметно изогнётся, ТКР испытуемых стёкол равен или весьма близок, а сами стёкла смело можно спаивать; если же нить заметно изогнётся, одно из стёкол существенно отличается ТКР, спаивать их не следует")
Практическая работа.
Попробуем определить пригодность для нашей стеклодувной работы некрупных пузырьков от лекарственных форм, в такие, к примеру, фасуют эфирные масла, в значительных количествах расходующиеся для бани и дезинфекции дома. Тёмные оранжево-коричневые 10 мл флакончики по всем признакам выполнены из стекла марки ОС (ОС-1) — стекло медицинское, оранжевое, тарное, с КТР 90…94 * 10-7 К-1 [4] — которое можно отнести к платиновой группе. В нашем демонстрационном опыте оно будет удобно своей окраской.
Операцию лучше всего выполнять с образцами-штабиками (стержнями, дротами), такие счастливые обстоятельства, однако, случаются далеко не всегда. Сформовать лопаточками приходится концы образцов-трубок, или вовсе налепить крупную каплю одного стекла на другое и, расплавив, оттянуть пинцетом двойную нить.
5. Итого
Рассмотренный простой приём — весьма действенный инструмент для оперативного контроля попавших в руки заготовок. Имея в виду заметные отклонения КТР внутри одной группы стёкол и даже одной марки из разных партий, приём должен выполняться стеклодувом периодически-часто и рефлекторно.
При качественной оценке совместимости пары стёкол, размеры (Рис. 4.1.) следует принимать как рекомендательные.
Металлические впаи, особенно весьма тонких проволок или фольги, допускают существенно большее несовпадение КТР материалов — металлы в целом более пластичны, а при очень тонких их формах, оставшимся внутренним напряжениям негде появиться в заметном количестве. При этом пару металл-стекло для несогласованного впая, стараются подобрать так, чтобы напряжения в остывшем стекле проволоку или пластинку обжимали, а не растягивали.
6. Дополнительные материалы
На благо всех разумных существ, Babay Mazay, февраль, 2026 г.
© 2026 ООО «МТ ФИНАНС»
