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

рах порядка 430 °С становятся непрочными и очень чув­ ствительными к атмосферным газам при высоком нагреве.

Для титана и его сплавов весьма вредной примесью является водород, сильно повышающий чувствитель­ ность к надрезу, даже ,в количествах порядка сотых до­ лей процента.

Путем отжига в высоком вакууме можно снизить содержание водорода в титане, например, с 0,015 до 0,005%, что сильно повышает его вязкость .при том же пределе прочности.

Отжиг должен проводиться при давлении 5 ■10-5— 5-10-0 мм рт. ст. для разных сплавов по разным' ре­

Разработка титановых сплавов продолжается весьма интенсивно, что обеспечивает постоянное появление сплавов с новыми свойствами. Поэтому при определе­ нии назначения марки сплава конструкторам необхо­ димо обращаться к литературным источникам.

Технический титан ВТ1 (листы, прутки, проволока) хорошо сваривается аргоно-дуговой и контактной свар­ кой. При аргоно-дуговой сварке требуется особо тща­ тельная газовая защита металла со всех сторон. Штам­ повка простых детален может производиться в холод­ ном состоянии, более сложная штамповка требует подогрева до 400°С (обогреваемые штампы). Отжиг для снятия наклепа производится при 525°С, е выдерж­ кой до б мин, лучше в вакууме. То же самое относится

95 кгс/мм2 при относительном удлинении 9—20% • Сплавы ВТЗ и ВТЗ-1, а также сплавы марок Т-3, Т-4, Т-6 , Т-8 (не подверженные охрупчиванию при темпера­ турах 400—500°С) имеют предел прочности до 115 кгс/мм2 при относительном удлинении 13—15%•

43

Глава третья

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

3-1. СТЕКЛО

Для изготовления различного вида остеклован­ ных вводов, изолированных стеклом от металлической массы аппарата, но вакуумноплотных во всех своих частях и спаях, для малых сосудов Дыоара, вакуумметрических приборов, смотровых окон, а иногда и для целых вакуумных систем (например, иа лабораторных откачных постах) широко применяется стекло.

Для этих целен в большинстве случаев (применяются те же сорта стекол, что п в производстве электрова­ куумных приборов, в виде дротового стекла, т. е. штабиков (палочек), трубок, цилиндров и капилляров, служа­ щих полуфабрикатом для ручного или машинного изго­ товления различных детален аппаратуры.

По системе обозначения сортов стекла после бук­ вы С следуют цифры, характеризующие величину тем­ пературного коэффициента линейного расширения дан­ ного сорта стекла, а затем 'через дефис порядковый номер разработки этого сорта.

Стекло—аморфный материал, не имеющий кристал­

тервале температур 450—700°С постепенно размягчает­

По химическому составу стекло в подавляющем большинстве случаев является сплавом целого ряда окислов. В состав технического стекла обычно входят, помимо кремнезема ЭКД, являющегося основной состав­ ной частью, еще и окислы калия, натрия, бора, ба­ рия, алюминия, свинца, цинка, магния, кальция в са­ мых разнообразных пропорциях (от нуля до 30%) и со­ четаниях.

44

Таблица 3-1

Химический состав некоторых сортов технического стекла, массовая концентрация, %

В прямой зависимости от химического состава стек­ ла стоит важнейшеее его свойство—температурный ко­ эффициент линейного расширения. Это свойство опре­ деляет возможность получения надежных спаев стекла с различными металлами, что иногда служит источни­ ком названия сорта стекла. Например, молибденовыми называются сорта стекла, способные давать хорошие спаи с молибденом.

Технические сорта стекла делятся на две основные группы: тугоплавкие и легкоплавкие. Названия этих групп отнюдь не определяют относительной легкоплав­ кости готового стекла. Они произошли от относительной плавкости шихты, из которой варится стекло. Готовое же стекло входит в ту или другую группу в зависимо­ сти от величины температурного коэффициента линей­ ного расширения. К тугоплавким стеклам относятся

еще твердым стеклом. К группе легкоплавких относятся сорта с температурным коэффициентом линейного рас­ ширения от 5,5• 10~8 до 11-10—6 мм/(мм-°С).

Наиболее тугоплавким (и по названию и по дейст­ вительным свойствам) является кварцевое стекло, состо­ ящее почти целиком из чистого кремнезема. Оно резко отличается от других сортов по температуре размягче-

45

ния, термостойкости, .пределу прочности, твердости и об­ ладает высокой прозрачностью для ультрафиолетовых лучей. Как видно из табл. 3-2, стекло выдерживает го­ раздо большие напряжения на сжатие, нежели на рас­ тяжение. Это происходит потому, что поверхность стек­ ла, несмотря на видимую гладкость, покрыта обычно сетью микротрещпн являющимися зачатками разру­ шения при растяжении материала.

Таблица 3-2

Основные физические свойства технического стекла разных сортов

рачное

Обычные сорта технического стекла не отличаются особой тугоплавкостью и термостойкостью (способ­ ностью выдерживать без растрескивания быстрое ох­ лаждение после высокого нагрева), но кварцевое стек­ ло вполне пригодно для изготовления термостойких вакуумных деталей, высококачественных изоляторов, смотровых стекол системы, нагреваемой в процессе эксплуатации.

Кварцевое стекло обладает самым низким темпера­ турным коэффициентом линейного расширения [0,55X

ХЮ~6 мм/(мм -°С) при 20 .°С и 1,1x10-6 мм/(мм-°С)

46

при 1 2 0 0 °С], чем определяется его особая термостой­ кость, а следовательно, возможность изготовления из него жаропрочных деталей вплоть до рабочих камер индукционных .печей.

Промышленность выпускает стержни и трубы из прозрачного кварцевого стекла (ВТУ № 53 и 59) длиной до 1 м и диаметром до 20 мм. Из непрозрачного квар­

труднена ввиду указанных его особых тепловых свойств.

3-2. КЕРАМИКА

Ни один из сортов стекла в настоящее время не мо­ жет удовлетворить всем требованиям техники, предъ­ являемым ею к электроизоляционным материалам. По­ этому за последние годы в вакуумной технике все бо­ лее широко используется керамика. Хотя керамика яв­ ляется не менее, а может быть и более древним мате­ риалом, чем стекло, высококачественная техническая керамика и особенно вакуумно-плотная, газонепроницае­ мая керамика появились сравнительно недавно.

В высоковакуумной системе керамика применяется для изготовления электроизолирующих и жаропрочных деталей, тиглей и деталей подсобного характера (соп­ ла горелок, .подставки, облицовка печей и т. п.).

В отличие от стекла, все технические сорта которого являются вакуумно-плотным материалом, керамика да­ леко не всегда газонепроницаема и только некоторые ее виды отвечают требованиям техники высокого ва­ куума. Существует много сортов керамики, применяемой в вакуумной технике. Они могут быть объединены в че­ тыре основные группы, которые кратко рассмотрим.

Стеатит — керамика, имеющая в основе своего соста­ ва тальк (до 84%) с добавками в разных .пропорциях окиси магния (до 2 0 %), углекислого бария (до 1 1 %), различных сортов высококачественной глины (до 16%) и некоторых других материалов. Благодаря мягкости талька и его способности к весьма мелкому помолу стеатитовые керамики обладают малой усадкой при об­ жиге, что важно для получения изделий с точными раз­ мерами и хорошей 'шлифуемостыо. Эта керамика до-

47