Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология, страница 6

Установкапозволяет выполнять линейную и круговую аксиальную сварку в вакууме при рабочем давлении в вакуумной камере 5⋅10-1−5⋅10-3Па [13].Начиная с 60-х годов, электронно-лучевую сварку используют впроизводстве двигательных установок ракетно-космических комплексов. Её применение для получения неразъёмных соединений в сочетании с новыми высокопрочными материалами позволило создатьдвигатели нового поколения с высокими эксплуатационными характеристиками. Так, в НПО "Техномаш" освоена электронно-лучевая локальная сварка в вакууме узлов значительных габаритов, например,кольцевых секций топливных баков носителя "Энергия" из термическиуправляемого алюминиевого сплава. Новая перспективная область применения электронно-лучевой сварки − работы в условиях космического22пространства [14].

Электронно-лучевая сварка широко применяется в технологии микроэлектроники, а также при герметизации металлостеклянныхкорпусов электронных вакуумных приборов, для сварки тугоплавких,химически активных и разнородных материалов, изделий из стали.Термодиффузионная сварка выполняется в вакууме при разрежении 10-3−10-2 Па с нагреванием места сварки до 0,4−0,8 от температуры плавления свариваемых материалов; при сварке разнородных материалов температурный нагрев определяется по температуре менеетугоплавкого материала. Таким способом можно сваривать большинство твердых материалов − как однородных, так и разнородных [15, 16].При соединении трудносвариваемой пары материалов используетсяпромежуточная прокладка.Диффузионная сварка обеспечивает вакуумплотные, термостойкие и вибропрочные соединения при сохранении высокой точности,формы и геометрических размеров изделия; широко применяется присварке термокомпенсаторов кристаллов, катодных ножек, замедляющихсистем и других узлов и элементов электронных приборов.Сварочные термодиффузионные установки обычно состоят изследующих основных узлов: вакуумная система для получения вакуумав камере, где происходит сварка; система для создания давления на свариваемые детали, а также для подъёма и опускания камеры; электропривод; автоматика.

Одно из основных направлений широкого внедрения термодиффузионной сварки − использование технологических процессов с применением термокомпрессионных устройств (ТКУ), позволяющих осуществлять сварку в вакуумных печах общепромышленногоназначения.Принцип действия ТКУ основан на использовании разности коэффициентов термического линейного расширения материалов свариваемых деталей и элементов оснастки для создания и передачи сжимающего усилия на свариваемые детали.

В МАИ разработано ТКУ, которое помещают в камеру печи, подвергнутой вакуумированию [17].При нагревании устройства возникает сдавливающее усилие, которое ипередается на свариваемые детали. По окончании сварки детали совместно с устройством охлаждают, развакуумируют камеру, извлекаютустройство с готовыми изделиями, затем производят разборку устройства и удаляют сваренные детали. Разработанное ТКУ применяется длядиффузионного соединения в вакууме изделий из магнитных и немагнитных сталей, алюминия, меди, нержавеющей стали, бронзы и пр.Основные преимущества диффузионной сварки: отпадает необходимость применять припои, электроды, флюсы, защитную газовую23среду; не происходит коробление деталей и изменение свойств металлав зоне соединения.

Диффузионную сварку можно применять для получения конструкций самой разнообразной формы. Можно сваривать детали не только по плоскости, но и по конической (корпуса радиоламп),сферической (подпятники), криволинейной (облицовка труб), сложнойрельефной поверхности (слой защитного покрытия мембран) и т.д.Пайка в вакууме − процесс получения неразъёмного соединенияпутем нагрева места пайки и заполнения зазора между соединяемымидеталями (из металла и сплавов, стекла, керамики и др.) расплавленнымприпоем с его последующим отвердением. При пайке деталей из разнородных материалов для обеспечения прочного соединения подбираютматериалы с близкими значениями коэффициента термического расширения или используют высокопластичные припои.

Вакуумная пайкаможет быть совмещена с дегазационным отжигом. Различают два способа пайки в вакууме: пайка с локальным источником нагрева дуговымразрядом и высокотемпературная пайка.В НПО "Техномаш" разработан технологический процесс высокотемпературной пайки слоистых конструкций в вакуумных печах дляиспользования их в современных летательных аппаратах [18].

Применение, например, вакуумной пайки для изготовления многослойныхтеплообменников из алюминиевых сплавов обеспечивает получение паяных соединений, не уступающих по прочности и коррозионной стойкости основному материалу, что позволяет значительно увеличить ресурс работы и эксплуатационную надежность узлов. Процесс осуществляется в вакуумной печи периодического действия, в которой можновыполнять одновременную пайку (3-5)слойных теплообменников.Мощность печи 200 кВт, давление 10-2−10-3 Па, максимальная рабочаятемпература 750°с.Процесс дуговой пайки сочетает преимущества способов сварки плавлением и высокотемпературной пайки с общим нагревом в вакууме и контролируемой атмосферой [17].

Полученные таким образомнеразъёмные соединения обладают повышенной жаропрочностью итермостойкостью и могут применяться при изготовлении и ремонте деталей газотурбинных двигателей из литейных высокопрочных сплавов [19].2.5. Спекание в вакуумеСпекание металлических и керамических порошковых материалов является одной из важнейших технологических операций, применяемых в порошковой металлургии. Методом спекания изготавлива-24ются конструкционные детали машин и механизмов; фильтры для очистки жидкостей и газов, уплотнительные материалы для газовых турбин, вакуумного и другого оборудования, контакты, магниты, ферритыдля изделий электро- и радиотехнической промышленности и пр. Процессу спекания способствуют: использование мелкодисперсных и неокисленных порошков, высокая температура порошков перед прессованием и максимально возможное уплотнение прессовок давлением [20].В вакууме преимущественно выполняется спекание твердыхсплавов, твердых материалов, постоянных магнитов, тугоплавких металлов и танталовых конденсаторов.В электронике широко используются пористые компактныеструктуры, образованные спеканием в вакууме порошка гидрида ниобия,в качестве металлических обкладок ниобиевых оксидно-полупроводниковых конденсаторов (ОПК).

Например, спекание в вакууме мелкодисперсного порошка гидрида ниобия вместо ниобиевого порошка позволяет повысить удельное значение емкости ниобиевых ОПК [21].Представляет интерес высокотемпературное спекание плазмохимических порошков на основе ZrO2, так как такая керамика обладаетвысокой вязкостью разрушения, и может найти применение в качествеконструкционной [22].

Спекание проводили в вакуумной печи ПО"Эмитрон" с хромит-лантановыми нагревателями. Достижение высокойтемпературы спекания 1800°С позволило получить высокоплотный материал с хорошими механическими свойствами.В НПФ Термовак АО "ВНИИЭТО" успешно осуществляетсявакуумное спекание изделий из магнитных и твердых сплавов, быстрорежущих и инструментальных сталей, изделий на основе нитридов икарбидов и прочее в вакуумных печах с углеродными нагревателямипри давлении 10-2−10-3 Па [23].Наряду с такими вакуумными процессами, как спекание, выплавка и прочее, широкое применение в металлургии находит процессвытягивания кристаллов из расплава.

Этот процесс осуществляется ввакуумных электропечах для получения металлов высокой чистоты,например, меди, никеля, тантала, золота; кристаллов NaС1, СаF2; полупроводниковых материалов, а именно, кремния, германия, арсенидагаллия; тугоплавких окислов, например, сапфира, гранатов.Библиографический список1. Вакуумная металлургия. М.: Металлургиздат, 1962.2.

Внепечное вакуумирование стали. М.: Металлургия, 1975.253. Хребин В. Н. Эффективность циркуляционного вакуумирования стали // Сталь. 1994. № 10. С.25−27.4. Производство стального листа для автомобилестроения// Металлург.1994. № 4. С. 28.5. Самарин А.М. Применение вакуума в сталеплавильных процессах.М.: Металлургиздат, 1957.6. Ргос. Intern. Conf. on the Sci, & Techn. of Iron and Steel Tokyo, Japan,September, 7-11. 1970. Part. I. Tokyo. 1971.7.