Розанов Л.Н. Вакуумная техника 1990 (1065500), страница 47
Текст из файла (страница 47)
600'С. Ползучесть материалов, из которых изготовлены детали разборных фланцевых соединений, приводит к нх разгерметизации после определенного числа циклов прогрева вакуумных установок. Немагнитность является специфическим требованием отдельных деталей вакуумных систем, через которые осуществляется ввод магнитного потока в вакуумную камеру. Такие детали обязательно имеются в конструкциях магнитных вводов движения в вакуум, магниторазрядных насосах и манометрических преобразователях. В вакуумной технике широко применяются такие конструкционные материалы, как чугун, сталь, медь, тугоплавкие металлы, специальные сплавы, стекло, керамика, пластмассы, резина, масла, замазки, клей и т. д.
Чугун применяется для изготовления корпусных деталей, работающих в масле в условиях низкого вакуума. Применяются особо плотные, мелкозернистые чугуны марок МС424-46 и СЧ24-44. Из других литейных сплавов используются бронзы, не содержащие 253 Таблица Н.4 Нернтавеюптие стали, применяемые в вакуумной технике Состав а мпа от, Мпа Марен сталей ма 5! ю т ст 12Х18Н! ОТ 1Х21Н5Т Х17Г9АН4 Н36ХТЮ 540 600 700 750 200 350 350 Основа Ъ 0,12 0,14 0,12 0,05 0,8 0,8 0,8 0,6 1,5 0,8 9 0,8 18 21 17 15 0,7 0,8 0,9 10 5,5 4 35 0,2 Медь широко применяется в вакуумной технике для изготовления прокладок, внутренней арматуры и корпусов отпаянных приборов.
Предел прочности мягкой меди 220... 240 МПа, твердой— 450МПа, предел ползучести 70МПапрн20'С и только 14МПапри 400'С. Рекомендуется применять марки наиболее чистой меди МБ (бескислородной), МО и М1. Присутствие кислорода в меди особенно вредно для сварки меди н пайки или отжига в водороде. Сварные швы получаются пористыми, а обработка в водороде приводит к восстановлению закиси меди с образованием водяных паров, создающих микроскопические области огромных давлений, приводящие к образованию мельчайших трещин в металле («водородная болезнь»): СпйО+ Н5=2Сп+ Нт О, 254 цинка, кадмия и фосфора БрБ2 (2% Ве), БрА5 (5% А1) и алюминиевые сплавы АЛ2, АЛ5, АЛ9. Конструкционная качественная малоуглеродистая сталь 08, 10, 15, 20 (0,=320...440 МПа) хорошо паяется и сварнвается и может применяться для изготовления непрогреваемых деталей вакуумных систем при получении низкого и среднего вакуума.
Сталь 45 (0,=640 МПа) сваривается значительно хуже и не рекомендуется для сварных вакуумных соединений, но может быть использована для изготовления непрогреваемых резьбовых деталей, валов и других нагруженных деталей. Для деталей прогреваемых высоковакуумных систем рекомендуются нержавеющие стали с содержанием хрома более 13%, не подверженные межкрнсталлической коррозии при повышенных температурах.
В вакуумной технике широко применяется нержавеющая сталь 12Х18Н10Т, кнслотостойкая, немагнитная, хорошо сваривается и паяется со специальными флюсами. Нержавеющие стали 1Х21Н5Т и Х1?Г9АН4 в нагартованном состоянии прочнее стали 12Х18Н10Т и могут применяться для изготовления сильно нагруженных деталей — болтов, шпилек и т. д. Сталь Н36ХТЮ (ЭИ702) сохраняет хорошие упругие свойства до 600'С и может использоваться для изготовления пружинных компенсаторов в фланцевых соединениях.
Состав и основные свойства этих сталей приведены в табл. 11.4. Латуни Л62 (62% Сп и 38о!о Еп) и ЛС59-1 (59% Сп, 1% РЬ, 40% Еп) применяются для изготовления деталей, не подвергающихся прогреву. Алюминий марок АД1М, АМц применяется для изготовления прокладок, паропроводов масляных насосов, криогенных экранов н т. д. Коэффициент линейного расширения в интервале температур 20...300'С равен 25,5 10-', предел прочности 120 МПа. Алюминий хорошо сваривается гелиево-дуговой сваркой, давая вакуумно-плотные спаи. Дюралюминий Д1 илн Д16 с пределом прочности 380...430 МПа не дает герметичных вакуумных швов.
В вакуумной технике широко применяются специальные сплавы с определенными физическими свойствами, необходимыми для создания некоторых узлов вакуумной аппаратуры. К ним относятся ковар (Н29К18А) с коэффициентом линейного расширения (4,7 ... 6,4) 10-' для пайки со стеклами молибденовой группы С-47, С-49; сталь Х18ТФМ и сплав Н47Д5 с коэффициентами линейного расширения 10 ' и 8 10-' для пайки со стеклами С-87, С-89, С-90; сплавы Фени различных марок Н42, Н45, Н50 для пайки с различными группами стекол; НЗЗК!7 для пайки со стеатитовой керамикой; инвар (Н36, ЭН36) с малым коэффициентом линейного расширения и теплопроводностн. Тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, тантал, ниобий— применяются для изготовления нагревателей, тепловых экранов, токовводов и т.
д. Из титана (ВТ1, ВТЗ, ТЗ и Т4) изготавливаются катоды и гетеры ионно-сорбционных насосов. Стекло марок С-47, С-8? широко применяется в вакуумной технике для изготовления трубопроводов, кранов, ловушек, корпусов приборов, насосов, манометров, изоляторов электрических вводов и т. д. После буквы С в обозначении марки стекла следуют цифры, соответствующие коэффициенту линейного расширения, умноженному на !О'.
Физические свойства стекол приведены в табл. 1 1.5. В вакуумной технике керамика применяется вместо стекла для изготовления высокотемпературных изоляторов, Распространены следующие виды вакуумно-плотной керамики: стеатит, алундовая, форстерит, циркон. Наиболее термостойкой является алундовая керамика. (?О ... 96о?о А!50,) с температурой размягчения 1900 С и прочностью на сжатие 2000 МПа.
Алундовая керамика хорошо паяется методом металлизацин или активных прнпоев. Стеатит и форстернт изготовляются на основе талька с добавлением оксида магния, углекислого бария и высококачественной глины. Пайка стеатита с металлами затруднена, а форстерит паяется с титаном и дает с ним согласованные спаи. Циркон имеет хорошую теплопроводность, но очень тверд и не может обрабатываться после обжига. 255 Таблица 11.5 физические свойства стекол о,р, МПз Козффппнент тзпнопрозох. ности ь, втдм к> Температура размпгчзнн» т, Термо- отоакооть аз, с а 1О' (прн 20...
29О' С! Мерки стекол рзст»- женке сжзтне 1500 95 0,096 1800 Кварцевое С-37 (вольф- рамовое) С-47 (молиб. деиовое) С-87 (свин- цовое) 185 0,072 796,.816 580...600 480 .500 84 !100 36...39 200 0,050 1090 46...48 90,5 100 850 50 0,038 86...90 резины делятся на обычные и термостойкие, на маслостойкне и немаслостойкие. Нежаслостойкая белая вакуумная резина 7889 очень эластичная с малой газопроницаемостью, Диапазон рабочих температур от +90 до †'С.
Маслостойкая черная резина 9024, ИРП-1015 имеет худшую эластичность и большее гззовыделенне, но меньшую газопроницаемость по сравнению с резиной 7889. Сорт ИРГ1-1015 более масло- стоек, но менее прочен. Термостойкне и маслостойкне резины (ИРП-1358, ИРП-2043) с рабочей температурой 250'С перед употреблением должны обезгаживаться в вакууме в течение 24 ч при максимальной рабочей температуре. Сравнительные характеристики различных вакуумных резин представлены в табл. 11.6. Таблица 11.6 Свойства вакуумиых резин Ызркн рззнпм Хзрзктернстнкп ИРП-1333 ИРП-2943 И РП-1913 7339 17 10 1О 550 !50 400 350 250 70 250 70 70 !О 15 15 18 4,5 90 — 30 — 30 — 57 — 50 — 40 5.10-'е 9 !О-'з 5 1О 'з 3101 0,4...0,7 10 ' 1,6...1,8 2,0...2,2 2,0- 2,2 3103 510 3 3103 5!О 3 3!О 3 257 9 — 1634 Из пластмасс в вакуумной технике делаются многие детали: уплотнители, мембраны, изоляторы, гибкие трубопроводы и т.
д, Широко распространен фторопласт-4, хорошо обрабатываемый резанием, а при условии медленной деформации — и давлением. При температуре выше 200'С из фторопласта начинается выделение фтористых соединений. Хрупкость наступает при температурах менее — 70'С.
Газовыделение у фторопласта меньше, чем у резины, он обладает хорошими электроизоляционными свойствами и очень малым коэффициентом трения. Фторопласт-4 имеет следующие физические свойства: Плотность, кт/м'.............. (2,! ... 2,3) ° !0' Предел прачиости при растяжении, МПа .
14 Предел упругости при сжатии, МПа 3 Максимальная рабочая теипература, 'С 200 Коэффициеит теплопроводиости, Вт/(м 'С) 0,006 Коэффициент линейного расцзиреиия..... (55 ... 210) ° 10-' Диэлектрическая проницаемость....... 1,9 ... 2,2 Электрическая прочность, кВ/им...... 26 Газовыделеиие, м'Па/(и'с) 10 ' Газопроиицаемость по азоту и кислороду (при 20'С), м'Па мм/(м'с Па) 10 ' Полиэтилен обладает малым газовыделением, но из-за недостаточной теплостойкости может применяться только при комнатной температуре.
Широко распространена, особенно в технике низкого вакуума, вакуумная резина. Ее газовыделение значительно меньше, чем у обычной резины, но все же много больше, чем у фторопласта. Кроме того, резина имеет большую, чем фторопласт, газопроницаемость. Термостойкость резины мала, но самые термостойкие сорта имеют рабочую температуру около 300'С.
Преимуществом резины являются отличные упругие свойства, благодаря которым она является прекрасным материалом для вакуумных уплотнителей. Вакуумные 256 Предел прочности при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Максимальная рабочая температура, 'С Остаточная дефориация после 45зь сжатия по высоте при 70 С в течение 100 ч, % Набухание в вазелииовом иасле при 70 'С, з/з Морозостойкость (хрупкость при ударе), 'С Газопроиицаемость воздуха при 20 'С, и'Па мм и-'с-'ус ХПа-' Уплотияюшее давление, МПа Удельная скорость газовыделения при максимальиой рабочей температуре, м ПаДм'с) Для низковакуумных систем, а также в ремонтных работах, часто используются клеевые соединения. Эпоксидный клей Л-4 применяется для соединения стали, стекла и керамики с рабочей температурой не более 140'С, теряет прочность при длительном воздействии теплой воды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
