Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 573

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

,оэ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2-9

tb o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Химический состав меди различных марок по техническим условиям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание примесей, массовая концентрация, %\

 

 

 

Марка меди

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

p

Всего

 

 

 

Си

о

Bi

Sb

As

Fe

Ni

Pb

Sn

Zn

 

 

 

примесей

МО

 

 

99,95

0,02

0,002

0,002 0,002 0,005 0,002 0,005

0,002

0,005

0,005

0,05

M l

 

 

99,90

0,08

0,002

0,002

0,002

0,005

Q.002

0,005

0,002

0,005

0,005

0,1

М 2

 

 

99,7

0,1

0,002

0,005

0,01

0,05

0,2

0,01

0,05

0,01

0,3

М3

 

 

99,5

0,1

0,003

0,05

0,05

0.05

0,2

0,05

0,05

0,01

0,5

МБ, сорт

А по ЦМТУ

99,97

0,002

0,002

0,002

0,005

0,002

0,005

0,002

0,003

0,005

0,003

3302-53,

3303-53

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3304-53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МБ, сорт

Б по ЦМТУ

99,95

0,002

0,002

0,002

0,005

0,002

0,005

0,002

0,003

0,005

0,003

 

3302,53,

3303-53

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3304-53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Медь вакуумная по

 

99,99

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,01

ЦМТУ 3205-52 и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3206-52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2-10

Основные физические и механические свойства

технической

меди

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристика

 

 

Показатель

Примечание

Температура

плавления, °С .

. .

1 083

 

_

Температура

кипения,

°С . . .

.

2 360

 

Плотность при 20 °С,

г/см3 .

. .

8,94

 

Температурный

коэффициент

ли­

 

 

 

нейного расширения,

1/°С,

в

 

 

 

пределах температур, °С:

 

16,4-10-0

 

0—1 0 0 .......................................

 

 

 

 

 

 

 

25-300 .......................................

 

 

 

 

 

 

17,7-10-°

 

0—600 .......................................

 

 

 

 

 

 

18,6-10-°

 

0—800 .......................................

 

теплопроводности,

19,3-10-0

 

-

Коэффициент

 

0,923

 

кал/(см-сек-° С ) .......................

 

 

 

Литье

Линейная усадка, %

...................

 

 

2,1

в кокиль

Удельное электрическое сопротнв-

0,01748

По ГОСТ 1535-42

ление при 20 °С,

ом-мм2/м

. .

Коэффициент

 

трения

по

осевой

 

 

 

стали:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

со смазкой веретенным мае-

0,011

 

лом № 2 ...............................

 

 

 

 

 

без см азк и ...............................

кге/мм- .

. .

0,43

 

Предел прочности,

92—24

Мягкая

Предел прочности,

кге/мм2 .

. .

45

Твердая

Относительное

удлинение,

%

. .

50

Мягкая

Относительное

удлинение,

%

. .

6

Твердая

Твердость по Бринеллю................

 

 

45

Мягкая

Твердость по Бринеллю................

 

 

120

Твердая

Предел ползучести, кге/мм-:

 

7

 

при 20 °С

...............................

 

 

 

 

 

при 400 ° С ...............................

 

 

 

 

1,4

 

Водород при высоких температурах сравнительно легко проникает в толщу меди и восстанавливает закись меди, образуя водяные пары:

С1Л2О-f-Н2= 2Си Н2О.

При этом создаются микроскопические области огромных давлений, так как водяные пары имеют малую ■скорость диффузии, что приводит к образованию мель­ чайших трещин в металле («водородная болезнь») и вызывает его хрупкость. На рис. 2-2 показана микро­ структура (200-1фатное увеличение) бескислородной ме­

ди (а) и обычной электролитической меди (б) после их

3—308

33


держивать четыре перегиба, а бескислородная медь мар­ ки МБ — десять перегибов (одним перегибом считается сгибание на 90° от прямого положения и обратно до прямого).

Однако самая лучшая бескислородная медь может быть испорчена и насыщена кислородом при небрежной ее обработке в процессе изготовления деталей, напри­ мер при ковке, отжиге, травлении. Скорость насыщения меди кислородом быстро возрастает с повышением тем­ пературы. Так, если время проникания кислорода в медь

на

глубину

0,5 мм

при

 

600 °С

составляет

 

сотни

 

часов,

то при

700 °С оно

 

составит

уже

160 мин,

а

 

при

800 °С

всего

 

лишь

 

15 мин [Л. 78]. Соответ­

 

ственно

весьма

различ­

 

ным

может

быть и газо-

 

выделение

в

вакууме

из

 

деталей,

изготовленных из

 

меди.

 

 

 

 

 

 

 

 

Механические свойства

 

прокатной меди неодина­

 

ковы для ее отожженного

Рис. 2-3. Схема испытания меди

и неотожжеиного

состоя­

методом перегиба.

ний,

так

как

медь

очень

1 — испытуемый образец (полоска,

легко

принимает

наклеп

проволока); 2 — зажим.

(нагартовывается)

 

 

не

 

только при обработке давлением, но и при других видах механической обработки, что характеризуется следую­ щими цифрами:

Временное сопротивление разрыву, кгс/мм2:

20—25

отожженная......................................................

 

нагарто ванная..................................................

 

40—49

Относительное удлинение, %:

50—30

отожженная................

• ..................................

нагарто ванная..................................................

 

6—2

Твердость по Бринеллю:

 

35—40

отож ж ен н ая ...................................................

 

нагарто ванная.......................................

...

80—120_^

Медь хорошо отжигается при нагреве до 650—700 °С

с охлаждением в воде

или на воздухе

(обдуванием),

порог же рекристаллизации нагартоваииой меди лежит между 250 и 300 °С, вследствие чего нагрев до 450 °С

3*

35


даже с 'Медлен'Ньим охлаждением в 'некоторой -степени

снимает наклеп.

Предел ползучести меди при 20 °С составляет

7 кгс/мм2, при 200 °С — 5 кгс/мм2, а при 400°С снижает­ ся до 1,4 кгс/мм2 [Л. 9].

Благодаря наивысшей (среди конструкционных ме­ таллов) теплопроводности медь широко применяется в охлаждаемых устройствах, но вследствие этого свой­ ства вакуумно-герметичная сварка ее значительно за­ труднена, равно как и пайка твердыми припоями круп­ ных медных узлов. Высокая пластичность отожженной меди позволяет с успехом использовать ее для изготов­ ления уплотнителей прогреваемых высоковакуумных разъемиых соединений.

Медь легко амальгамируется ртутью, и в высокова­ куумных ртутных установках применение меди ограни­ чивается защищенными от паров ртути уплотнителями.

Обращаем внимание читателей на очень близкие значения температурного коэффициента линейного рас­

ширения меди

и

стали

Х18Н10Т [16,4—19,3 X

XI О-6 мм/(мм-°С)

п

16,00—20

• 10-в мм/(мм-°С) соот­

ветственно], что позволяет не только паять их друг с дру­ гом твердыми припоями, но иногда и сваривать газоду­ говой сваркой.

Латунь марки Л62, ГОСТ 1019-47 (60,5—63,5% Си, 36,0—39% Zn, примесей не более 0,5%) пли латунь мар­

ки ЛС59-1, ГОСТ

1019-47 (57,0—60,0%

Си, 0,8—1,9%

РЬ, примесей не более 0,75%,

остальное — цинк). При­

менение латуни в

вакуумной

технике

ограничивается

изготовлением мелких деталей, не подвергающихся на­ греву. При нагреве в вакууме цинк из латуни начинает испаряться, загрязняя систему и постепенно превращая латунь в пористый металл.

Бронза рекомендуется из числа сортов, не содержа­ щих цинка. Для вакуумных деталей, пружин, электро­ контактов, -шестерен хороша -бериллиевая бронза марки БрБ2 ГОСТ 493-54 (2,0—2,3% Be, 0,25 А1, 0,15% Si, 0,50% Ni, 0,4% Fe, остальное — медь). Для подшипнико­ вых втулок применяется также алюминиевая бронза марки БрА5 ГОСТ 493-54 (4,0—6,0% А1), содержащая цинк только как примесь.

Хромистая бронза в ряде случаев может служить за­ менителем меди, особенно в сварных вакуумно-гермети­ ческих конструкциях, так как сваривается хромистая

36


бронза легче и соединения

образует более

надежные,

чем чистая

медь. Однако

теплопроводность

и электро­

проводность

хромистой бронзы на 15—20%

ниже, чем

у чистой меди.

Хромистая бронза марки Бр. Х08 содержит не менее 99,0% меди, 0,5—0,8% хрома и менее 0,2% разных при­ месей (МРТУ-3-103-63) и выпускается в виде листа и проволоки. Бронза этой марки, а также бронза с содер­ жанием хрома до 1,2 % применяется как присадочный металл при вакуумной сварке меди. Для этих же целей иногда применяется бронза БрКМцЗ-1 (кремнемарган­ цевая), ГОСТ 493-54, а в последнее время более ши­ роко применяются сплавы № 5 и 204. Сплав № 5 в виде проволоки содержит до 0,6% никеля и 0,04—0,09% цир­ кония, остальное — медь. В виде листа сплав № 5 содер­ жит не менее 98,8% меди, 0,5—0,7% никеля и 0,15— 0,3% циркония. В таком виде этот сплав, как и хроми­

стая бронза,

в

ряде высоковакуумных

конструкций

с успехом

заменяет медь, так как сваривается

он

луч­

ше меди,

а

его

физические свойства

очень

близки

к меди.

№ 204,

выпускаемый в виде

проволоки

по

Сплав

ТУ ЦМО-ОЗ № 50-64, является, пожалуй, лучшим приса­ дочным металлом для аргоно-дуговой и гплнево-дуго- вой сварки меди.

Широко применяемый в электровакуумных приборах

чистый никель

находит

сравнительно малое применение

в вакуумной

технике,

за

исключением изготовления

гальванических покрытий и тепловых экранов.

Однако чистый никель

обладает ценным свойством

давать надежные вакуумные спаи как со сталью и медыо, так и с алюминием, вследствие чего из никеля можно делать переходные детали для особо сложных паяных узлов.

Никель марки НО, ГОСТ 492-52, содержит никеля 99,6%, кобальта не более 0,2% и остальных примесей (Fe, Si, С, S и Си) в сумме не более 0,2%.

Сплавы никеля: алюмель (марка НМцАК-2-2-1), хро­ мель (НХ9,5), копель (НМ56,5), ферронихром (Х15Н60), нихром (Х20Н80), константан (МНМц40-1,5)— приме­ няются в виде проволоки для изготовления термопар,

анихром также и для изготовления нагревателей. Алюминий и его сплавы за последнее время приоб­

ретают в вакуумной технике все большее значение. Ли-

37