Справочник работника механического цеха - Каценеленбоген М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
При изготовлении большинства спаев стекло—металл технология предусматривает образование одного или более окислов на поверхности металла при нагреве до соответствующей температуры. Эти окислы хорошо смачиваются расплавленным стеклом и образуют переход стекло — окисел — металл. Тем не менее очевидно, что вакуумноплотные спаи могут быть получены и без предварительного окисления металла, например в случае платины.
Температура металла при изготовлении спая почти всегда выше температуры стента. Проволоку и прутки часто (Предварительно остекловывают, что существенно облегчает изготовление спая, поскольку в этом случае происходит соединение стекла со стеклом. Тем не менее предварительное остекловывание не принято в случае использования мягких стекол для внутренних спаев с платинитом (см. табл. 2), хромистым железом и сплавом сильвания № 4. Твердыми стеклами можно остекловывать вольфрам, ковар и т. д.
Величину напряжений во многих типах спаев стекла с металлом можно оценить теоретически, однако значения, полученные таким путем, следует использовать весьма осторожно, поскольку, как правило, сведения о различии в темпах охлаждения стекла
Таблица 3
Напряжения в спаях стекло — стекло и стекло—металл, кгс/мм2 (н/м2-Ю6)
Марка стекла по Корнингу 7050 7052 7070 7040 3320
7050 Нулевое —0,9(8,8) + 1,7(6,85) 1 —0,7(6,85) + 1,8(17,6)
7052 +0,9(8,8) Нулевое +2,7(26,4) —0,3(2,94) +2,4(23,5)
7070 — 1,7(16,7) —2,7(26,4) Нулевое —2,5(24,5) +0,2(1,96)
7040 +0,7(6,85) +0,3(2,94) +2,5(24,4) Нулевое +2,4(23,5)
3320 — 1,8(17,7) —2,4(23,5) —0,2(1,96) —2,4(23,5) Нулевое
7720 — 1,9(18,6) —2,7(26,4) —0,2 (1,96) —2,6(25,4) +0,5 (4,9)
7740 —3,1(30,4) Отрицатель- —1,4(13,7) Отрицатель- —1,6(15,7)
ное ное
7750 +0,1(0,98) —0,7(6,85) +2,0(19,6) —0,5 (4,9) + 1,6(15,7)
Вольфрам —2,1(20,6) Отрицатель- ТГАЛ + 1,2(11,8) —3,2(31,4) +0,7(6,85)
Ковар + 1,9(18,6) rLUC Нулевое Положитель- —0,4 (3,9) Положитель-
ное ное 1
Продолжение табл. 3
Марка стекла по Коэнингу 7720 7740 7750 Вольфрам Ковар
7050 + 1,9(18,6) +3,1(30,4) —0,1 (0,98) +2,1(20,5) — 1,9(18,6)
7052 +2,7(26,4) Положитель- +0,7(6,85) Положитель- Нулевое
ное ное
7070 +0,2(1,96) + 1,4(13,7) —2,0(19,6) — 1,2(11,8) Отрицательное
7040 +2,6(25,5) Положитель- +0,5 (4.9) +3,2(31,4) +0,4(3,92)
ное
3320 —0,5(4,9) + 1,6(15,7) —1,6(15,7) —0,7(6,85) Отрицательное
7720 Нулевое + 1,9(18,6) — 1,9(18,6) —0,1(0,98) „
7740 — 1,9(18,6) Нулевое —2,7(26,4) —3,5(34,3) „
7750 + 1,9(18,6) +2,7(26,4) Нулевое + 1,5(14,7) —1,4 (13,7)
Вольфрам +0,1(0,98) +3,5(34,3) —1,5(14,7) Нулевое —
ьКовар Положитель- Положитель- Положитель- — Нулевое
ное ное ное
45
и металла, пластических свойствах с текла при его охлаждении, изменении свойств стекла в результате термической обработки и точных температурах, при которых возникают напряжения в стеклах, отсутствуют, что может существенно влиять на эти расчеты (см. табл. 3). Эти оценки должны быть, когда возможно, основаны на прямых измерениях напряжений в поляризованном свете.
Ниже даны представления о характере напряжений, которые могут возникнуть во внутренних спаях, выполненных по обычной технологии.
1. Относительное удлинение стекла больше, чем металла (?стекло>?м).
а) при охлаждении:
радиальные напряжения, рг—(—) [сжатие], тангенциальные напряжения, ptg= ( + ) (растяжение], осевые напряжения, р2= ( + ) [растяжение],
б) при нагревании:
радиальные напряжения, pr=i(-f) (растяжение], тангенциальные напряжения, Ptg=(—) [сжатие], осевые напряжения, pz=( + ) (растяжение];
2. Относительное удлинение стекла меньше, чем металла (&Стекло<&м).
а) при охлаждении:
радиальные напряжения, рг=( + ) (растяжение], тангенциальные напряжения, ptg = (—) (сжатие], осевые напряжения, pz= (—) [сжатие];
б) при нагревании:
радиальные напряжения, рг= (—) (сжатие], тангенциальные напряжения, ptg=( + ) (растяжение], осевые напряжения, pz=( + ) (растяжение].
В табл. 3 представлены приблизительные значения напряжений, которые могут возникнуть в более или менее нормально обработанных спаях обычных типов и обычных размеров при условии, что обе составляющие имеют номинальный уровень свойств. Поскольку напряжения зависят от геометрии и термической обработки, то данные, приведенные в таблице, можно рассматривать только как грубую оценку того, что может встретиться на практике Кроме того, ошибка эксперимента в определении кривых расширения и, как следствие из них, напряжений составляет примерно
0,2 кгс/мм2 (1,96 • 106 н/м2). Поэтому присутствие в деталях напряжений такого порядка свидетельствует об очень хорошем согласовании материалов.
Напряжения меньше 1 кгс/мм2 (9,8-106 н/м2) свидетельствуют об удовлетворительном подборе компонентов спая. Если напряжения составляют 1—2 кгс/мм2 (9,8-г-19,6• 106 н/м2), то спай следует выполнять особо тщательно, принимая во внимание, что опасность разрушения тем больше, чем больше размеры соединения. Напряжения до 3 кгс/мм2 (29,4 • 106 н/м2) допустимы лишь в идеальном случае при условии, что спай не будет впоследствии подвергаться механическим нагрузкам. Значения, превышающие 3 кгс/мм2 (29,4-10е н/м2), характеризуют неблагоприятные условия и, как правило, исключены из таблицы; в этих случаях указывается только знак, характеризующий направление напряжений. Плюс и минус означают следующее* в случае « + » материал в левой колонке таблицы больше сжимается при охлаждении; в случае минуса — наоборот.
