Справочник работника механического цеха - Каценеленбоген М.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Для изготовления электронных приборов широко используется медь, причем для этой цели следует применять только бескислородную высокопроводящую медь (OFHC) или вакуумплавленый металл. После водородного отжига или пайки медь становится очень/мягкой (так же, как и никель) и поэтому стенки вакуумного сосуда, сделанные ^из^еди, должны быть достаточно толстыми, чтобы выдержать атмосферное давление.
Соединения в разъемных металлических вакуумных сосудах могут быть изготовлены посредством фланцевых прокладочных уплотнений. Для этого используются плоские прокладки или кольцевые прокладки круглого сечения.
12-2. РАЗБОРНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВАКУУМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ СТУПЕНЧАТОГО ТИПА
Сверхвысоковакуумное, цельнометаллическое соединение, имеющее определенные преимущества перед ранее описанными металлическими соединениями [Л. 7—10], было предложено в [Л. 11]. На рис. 26 показана схема этого соединения, в котором плоская прокладка из высокопроводящей бескислородной (OFHC) меди толщиной 0,1 см зажимается между фланцами из нержавеющей стали. Соединение осуществляется следующим образом: болты (на фланце диаметром 15 см используется 12 болтов) завинчивают до тех пор, пока медная прокладка не станет приблизительно вдвое тоньше ее первоначальной толщины между соединяемыми краями.
78
Это соединение легче механически обрабатывать, так как здесь требуются менее строгие допуски, чем в случае лезвенных спаев (см. стр. 47). К тому же ступенчатый фланец легче отремонтировать в случае его передавливания или царапания. Кроме того, медная прокладка достаточно жестка, чтобы обеспечить возможность создания вертикальных соединений даже при больших диаметрах фланцев. Ступени в фланце с канавкой служат для помещения и удерживания прокладки
Проведенные испытания на влияние отклонений, в том числе отрицательных и положительных, от номинальных значений положения выступов, а также наклона кромки зуба на 45° дали удовлетворительные результаты. Повторяющиеся циклы нагрева (до 70 раз) при 450 °С в высоковакуумной системе не приводят к утечкам более значительным, чем обусловленные проникновением гелия через стекло пайрекс.
Упрощенная форма ступенчатого соединения Ланге — Альперта показана на рис. 27. Это соединение пригодно для небольших систем, в которых диаметр трубопровода D не превышает 5 см. При проектировании следует приблизительно руководствоваться следующими размерами: для трубы диаметром 5 см выбирают фланцы толщиной 1 см и диаметром 10 см, имеющие б отверстий и снабженные крепежными болтами из нержавеющей стали диаметром 0,8 см (болты могут быть смазаны графитом или M0S2 для предотвращения заедания). Прокладки из бескислородной высэ-
Мебная
прокладка
Рис. 26 Ступенчатое разборное металлическое вакуумное уплотнение конструкции Ланге и Альперта.
Рис. 27. Упрощенная форма цельнометаллического уплотнения ступенчатого типа.
1 — пайка в сухом водороде;
2 — прокладка из чистой меди.
3 — фланцы из нержавеющей стали; 4 — болты из нержавеющей стали.
а)
б)
Рис. 28. Отпайка металлического трубопровода.
а - до отпайки, б — после отпайки 1 — губки из упрочненной стали 2 — к насосам; 3 — штенгель из мягкой меди, 4 — вакуумный прибор, 5 — гидравлический пресс.
копроводящей (OFHC) меди имеют внешний диаметр 7,9 см, внутренний диаметр 5,7 см и толщину 0,1 см; после механической обработки их подвергают отжигу в водороде при 950 °С. Поверхность меди должна быть гладкой и свободной от царапин. Отметим, что в этой конструкции прокладка центруется болтами. Края ступеней в фланцах из нержавеющей стали должны быть слегка сняты и сглажены так, чтобы к бол-
там можно было приложить значительное давление без срезания прокладки Соединения такого типа могут выдерживать много тепловых циклов; некоторые из ник можно использовать без повреждения в конструкции ловушек, температурная область применения которых простирается от 500 °С до температуры жидкого азота
Обсуждение теории конструкции и применения металлических соединений см. [Л. 12—18].
Соединение металлических трубопроводов. Отпайка прибора с металлическим штенгелем, вместо стеклянного, может быть осуществлена так же, как в обычных случаях. Для этого можно использовать трубки различных размеров, однако все они должны быть выполнены из бескислородной высокопроводящей меди (OFHC), очищены и отожжены в водородной печи. Метод пережима штенгелей показан на рис. 28
Для медной трубки диаметром 0,32 см используют ручные 7-дюймовые цанги с специально закругленными и параллельными ножками из упрочненной стали или карбида, как показано на рис. 28. Для трубок большего диаметра используют гидравлический пресс, снабженный губками. Губки следует устанавливать параллельно; их поверхность должна быть хор'ошо отполирована, так как канавки или глубокие
царапины могут помешать достижению идеального соединения.
Если медный трубопровод, особенно внутри, достаточно чист в начале откачки, то давление губок приводит к образованию холодного сварного шва. После этого слабое увеличение давления отделяет штенгель от трубопровода. Правильно выполненные спаи медного трубопровода являются вакуумноплотными. Чтобы защитить крайне тонкую кромку штенгеля, поверх него напаивают припоем небольшой медный колпачок.
