[发明专利]利用高压直流电源缩小玻璃试样间隙的方法及其应用

说明书

一种利用高压直流电源缩小玻璃试样间隙的方法，其特征在于，两块玻璃试样相互叠放，在叠放后的两块玻璃试样上下表面分别放置上导电材料和下导电材料，所述的上导电材料和下导电材料分别通过导线与高压直流电源的正负端相连，使玻璃试样至于高压直流电场中，利用高压直流电源产生的强场电场控制玻璃内部的正负离子的静电吸合缩短两玻璃之间的间隙。操作高效便捷，利于工业化生产应用，显著提高焊接试样间隙变化的精确度和效率，解决两块玻璃可焊接区域难控制以及压控面积不均匀的技术问题。分析玻璃焊接形貌在强场电场中的变化规律，探究玻璃焊接理论研究中双温模型的实验验证以及焊接过程中等离子体扩散轨迹的改变和物理化学变化。

技术领域

本发明涉及到玻璃焊接技术领域，具体是一种利用高压直流电源缩 小玻璃试样间隙的方法及其应用。

背景技术

对于玻璃试样的叠焊工艺，焊接试样间隙的大小对于焊接效果和 焊接质量有着非常重要的影响，因此需要探索高效便捷的焊接试样间 隙控制方法。现有的控制焊接试样间隙的方法有光学贴合的方法、气 泵挤压和激光预热的方法，归纳其实现玻璃试样间隙缩短的物理机制 是：光学贴合和气泵挤压方法利用机械力控制试样的物理距离；激光 预热的方法采用激光作用于玻璃形成熔点，利用液体的表面张力控制 焊接试样的物理距离。光学贴合的方法操作复杂效率低下，不利用于 工业化生产应用；气泵挤压的方法无法使得焊接试样受力均匀，焊接 区域无法精细调控；激光预热的方法需要调控激光参数并辅助气泵挤 压夹具，工艺繁琐。

玻璃作为一种电介质，当对其施加高压电场时，材料内部原本杂 乱分布的阴离子和阳离子受电场作用规律排布，由于正负离子的吸引 作用实现玻璃试样物理间距缩短。由此，本发明提出使用高压直流电 源的方法缩小玻璃试样间隙。

发明内容

由于玻璃存在网络结构，硅酸盐玻璃中键强极大的硅氧键极性共 价键组成网络结构的骨架，网络结构内填充的金属阳离子结合形成离 子键，具有流动性。常温状态下，玻璃的电阻率很高，是不良导体。 在外加电场作用下，玻璃结构中的金属阳离子成为载流子，受电场作 用，载流子迁移，显示出导电作用。基于此，本发明的目的是利用高 压直流电源产生的强场电场控制玻璃内部的正负离子的静电吸合缩 短两玻璃之间的间隙。

本发明采用的技术方案为：

将所述玻璃待焊试样在超声波清洗机内清洗后，用氮气烘干，将 所述玻璃待焊接试样叠放在一起；

将所述待焊接玻璃试样的下层玻璃放置在所述导电金属固定块 上，将所述导电金属箔片在上层玻璃表面按需求粘贴所需形状，通过 所述金属导线将所述导电金属箔片和所述导电金属固定块分别与所 述高压直流电源的正负极连接，调整所述高压直流电源的输出电压大 小和时间，缩小所述待焊玻璃试样的间隙大小；

待所述待焊玻璃试样的间隙调控完毕，打开激光器对两块玻璃进 行焊接，关闭所述高压直流电源或者持续加压进行后续研究。

上述玻璃焊接试样间隙的高压直流电源控制系统，利用高压直流 电源产生的强场电场控制作为电解质材料的玻璃内部的杂乱无章分 布的正负离子的规律排布，利用正负离子的静电吸合缩短两玻璃之间 的物理距离，通过等厚干涉条纹的图样观察玻璃样品间隙的变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)高压直流电源控制玻璃试样间隙的操作高效便捷，利于工业 化生产应用。

2)高压直流电源电压强度连续可调，结合加压时间的控制可以 定量地控制玻璃试样的间隙，显著提高焊接试样间隙变化的精确度和 效率。

3)通过调控导电金属材料的形状精准控制置于高压电场内部的 玻璃区域，解决两块玻璃可焊接区域难控制以及压控面积不均匀的技 术问题。

4)分析玻璃焊接形貌在强场电场中的变化规律，探究玻璃焊接 理论研究中双温模型的实验验证以及焊接过程中等离子体扩散轨迹 的改变和物理化学变化。