Розанов Вакуумная техника 1990 (1248470), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Литые материалы чаще всего не удовлетворяют этим требованиям,так как обладают пористой структурой. Листовой и сортовой прокат имеет неодинаковые вакуумные плотности в различных направлениях. Шлаковые включения образуют волокна в направлении деформации материала при его обработке. Негерметичность таких волокон часто можно обнаружить только после прогрева в вакууме. Ремонт деталей, в которых обнаружены такие течи, практически невозможен, так как припой не смачивает шлаковые включения, а при разогреве во время сварки из них выделяются газы, образующие поры. При проектировании тонкостенных деталей нужно следить за тем, чтобы шлаковые волокна не были направлены поперек стенки, например при проектировании днищ нежелательна замена листового проката сортовым и т.
д. Наилучшей вакуумной плотностью обладают металлы, подвергнутые вакуумному переплаву. Коррозионная стойкость необходима вакуумным материалам в связи с тем, что коррозия увеличивает газовыделение материалов, уменьшает прочность тонкостенных деталей, сопровождается появлением натеканий. Требования к коррозионной стойкости материалов особенно велики при создании сверхвысоковакуумных установок, которые должны регулярно прогреваться при температуре 400...600'С. Медь, например, при такой температуре в воздушной среде настолько быстро корродирует, что ее нельзя применять в качестве материала для изготовления часто прогреваемых деталей, соприкасающихся с атмосферой. Нагруженные детали прогреваемых вакуумных установок не должны обладать заметной ползучестью вплоть до максимальных рабочих температур 600 ...
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
