СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ


RU (11) 2055029 (13) C1

(51) 6 C03C27/02 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93002223/33 
(22) Дата подачи заявки: 1993.01.12 
(45) Опубликовано: 1996.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1044610, кл. C 03C 27/02, 1981. 2. Авторское свидетельство СССР N 1595808, кл. C 03C 27/02, 1988. 
(71) Заявитель(и): Акционерный коммерческий банк "Золото-Платина Банк" 
(72) Автор(ы): Мякин В.К. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерный коммерческий банк "Золото-Платина Банк" 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ 

Использование: технология производства электротехнических металлостеклянных изделий. Сущность изобретения: в способе изготовления металлостеклянных изделий, включающем формование по порошковой технологии стеклянной заготовки, ее сборку с металлическими корпусом и по крайней мере одним тоководом, нагрев узла в печи до температуры спаивания стекла с металлом, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение узла, охлаждение ведут принудительно с наружной поверхности корпуса узла со скоростью 20 - 60oС/мин. Способ обеспечивает улучшение качества и повышение производительности процесса изготовления металлостеклянных изделий, в особенности имеющих тоководы из меди, ее сплавов и других металлов с относительно высоким значением ТКЛР. 1 ил, 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к технологии изготовления металлостеклянных изделий, преимущественно для электротехнической промышленности, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенных электрической и механической нагрузки, таких как штеккерные соединения, разъемы, гермовводы, проходные изоляторы и т.п.

Известен способ соединения стекла с металлом, включающий получение по порошковой технологии стеклянной заготовки, ее сборку с металлическими корпусами и тоководом, нагрев полученного узла в печи до температуры спаивания стекла с металлом, выдержку при этой температуре и охлаждение без выемки из печи со скоростью 2-3о С/мин до 200-250оС, а затем вместе с выключенной закрытой печью [1]

В этом способе в качестве материала токовода взят кобальт-железоникелевый сплав (ковар), температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) которого весьма близок к ТКЛР используемого стекла, т.е. соблюдается известный основополагающий принцип равенства или близости ТКЛР металла и стекла, соединяемых методом непосредственного спаивания. Тем самым обеспечивается высокое качество металлостеклянного соединения.

Однако в случае выбора в качестве материала токовода более предпочтительных по электро- и теплофизическим свойствам металлов с относительно высоким значением ТКЛР, значительно превышающим ТКЛР употребимого стекла, например, меди и ее сплавов, высокое качество металлостеклянного соединения уже не достигается. Кроме того, вследствие относительно низкой скорости охлаждения мала производительность процесса.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления металлостеклянных изделий, включающий получение по порошковой технологии стеклянной заготовки, не сборку с металлическими корпусами и тоководами, нагрев полученного узла в печи до температуры спаивания стекла с металлом, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение [2] Его ведут со скоростью 140-180оС/мин до температуры кристаллизации стекла 680-720оС, а затем после дополнительной выдержки при этой температуре помещают узел в другую печь с температурой 250-450оС и окончательно охлаждают вместе с выключенной закрытой печью. В качестве материала как корпуса, так и тоководов взята нержавеющая сталь, ТКЛР которой близок к ТКЛР используемого стекла.

Способ-прототип более производителен по сравнению с известным способом, но для крупносерийного или массового промышленного производства его производительность все же недостаточна, так как общее время цикла остается относительно большим. При этом, в случае использования тоководов из меди и ее сплавов, данный способ также не позволяет достигнуть высокого качества соединения металла со стеклом, оцениваемого обычно как плотность такого соединения под действием повышенного давления и вакуума (вакуумная плотность).

Технический результат изобретения состоит в улучшении качества и повышении производительности процесса изготовления металлостеклянных изделий, в особенности имеющих тоководы из меди, ее сплавов и других металлов с относительно высоким значением ТКЛР.

Для этого в способе изготовления металлостеклянных изделий, включающем формование по порошковой технологии стеклянной заготовки, ее сборку с металлическим корпусом и по крайней мере одним тоководом, нагрев полученного узла в печи до температуры спаивания стекла с металлом, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение узла, охлаждение ведут принудительно с наружной поверхности корпуса узла со скоростью 20-60оС/мин.

Благодаря выбранному приему охлаждения в способе согласно изобретению целенаправленно создают условия управления температурным градиентом в радиальном сечении охлаждаемого узла, а именно таким образом, чтобы температурный градиент в области контакта стекла с корпусом заведомо превышал температурный градиент в области контакта стекла с тоководами. При этом стекло как в пластическом состоянии, так и после пристенной, а затем и полной кристаллизации, подтверждается воздействию напряжений сжатия, создаваемых более интенсивно охлаждающимся корпусом, материал которого имеет значительно большие по сравнению со стеклом коэффициент теплопроводности и ТКЛР. В то же время напряжения растяжения в области контакта стекла с тоководами, обусловленные разницей в ТКЛР стекла и металла тоководов, имеют пониженный уровень благодаря меньшему температурному градиенту в этой области и при этом компенсируются напряжениями сжатия в стекле, создаваемыми корпусом. Тем самым обеспечиваются благоприятные условия для протекания диффузионных процессов спаивания стекла с металлом как корпуса, так и тоководов, а также достигается возможность значительного повышения скорости охлаждения узла до нормальной температуры по сравнению с традиционными способами. Это способствует повышению качества соединения стекла с металлом и соответственно металлостеклянных изделий. Кроме того, благодаря выбранной скорости охлаждения в пределах 20-60оС/мин вплоть до нормальной температуры уменьшается продолжительность охлаждения, что сокращает время цикла и соответственно повышает производительность процесса.

На чертеже представлен изготавливаемый металлостеклянный узел с технологической оснасткой.

Способ изготовления металлостеклянных изделий включает формование по порошковой технологии стеклянной заготовки 1 в виде спрессованной таблетки с необходимыми отверстиями, ее сборку с металлическими корпусом 2 и тоководами 3 с использованием технологической оснастки в виде разъемного графитового контейнера 4, нагрев полученного узла в печи до температуры спаивания узла стекла с металлом, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение узла.

Согласно изобретению по окончании выдержки при температуре спаивания стекла с металлом узел извлекают из печи, помещают в охлаждающую среду и ведут принудительный локальный съем тепла преимущественно с наружной поверхности корпуса 2 узла. Скорость охлаждения может быть выбрана относительно малой в традиционных пределах, например до 20оС/мин, при этом достигаемое улучшение качества соединения стекла с металлом может не сопровождаться одновременным повышением производительности процесса, но это уже может быть приемлемым в конкретных случаях применения способа согласно изобретению, например, в экспериментальном, мелкосерийном и подобном производстве. В крупносерийном и массовом производстве целесообразно выбрать скорость охлаждения в пределах 20-60оС/мин, при которой продолжительность охлаждения заметно и значительно сказывается на общем времени цикла, способствуя повышению производительности процесса. Скорость охлаждения более 60оС/мин нецелесообразна, так как, например, при 70оС/мин возрастает выход брака по критерию вакуумной плотности (см.таблицу). Для достижения гарантированного качества соединения стекла с металлом при одновременном существенном сокращении продолжительности охлаждения и общего времени цикла предпочтительна скорость охлаждения в пределах 30-50оС/мин.

Узел или партию узлов, собранных из стеклянной заготовки 1, корпуса 2 и тоководов 3 в контейнере 4 с использованием при необходимости слюдяной подкладки 5, помещают на поддоне или подобном приспособлении в печь с нейтральной атмосферой, нагретую или нагреваемую до рабочей температуры спаивания стекла с металлом (см.таблицу), и выдерживают при этой температуре в течение 30-60 мин, в зависимости от параметров печи и объема партии. По истечении этого времени выдеpжки поддон с контейнерами извлекают из печи и, не раскрывая контейнеров, помещают в охлаждающую среду, в простейшем случае в окружающее воздушное пространство с нормальной температурой (20-25оС). Принудительный локальный съем тепла ведут преимущественно с открытой наружной поверхности корпуса 2 путем контролируемого обдува окружающим воздухом или другим хладагентом до достижения корпусом 2 нормальной температуры. После этого контейнеры могут быть открыты для выравнивания температуры по объему изделия и окончательного остывания. Ниже представлены основные параметры процесса (см. таблицу):

Партия 1.

Корпус: нержавеющая сталь 36 Н ХТЮ.

ТКЛР 140 х 10-7 1/град;

Стекло: ТКЛР 100 x 10-7 1/град.

Тоководы: медь, ТКЛР 170 х 10-7 1/град.

Температура нагрева печи: 1000-1050оС.

Выдержка в печи: 60 мин.

Партия 2.

Корпус: нержавеющая сталь 12Х18 Н10Т.

ТКЛР 170 х 10-7 1/град.

Стекло: ТКЛР 100 х 10-7 1/град.

Тоководы: медный сплав, ТКЛР 190 х 10-7 1/град.

Температура нагрева печи: 780-800оС.

Выдержка в печи: 30 мин.

Партия 3.

Корпус: алюминиевый сплав, ТКЛР 230 x х 10-7 1/град.

Стекло: ТКЛР 100 х 10-7 1/град.

Тоководы: медь, ТКЛР 170 х 10-7 1/град.

Температура нагрева печи: 540-560оС.

Выдержка в печи: 40 мин. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ, включающий формование по порошковой технологии стеклянной заготовки, ее сборку с металлическим корпусом и по крайней мере одним тоководом, нагрев узла в печи до температуры спаивания стекла с металлом, выдержку при этой температуре и последующее охлаждение, отличающийся тем, что охлаждение ведут принудительно с наружной поверхности корпуса узла со скоростью 20 - 60 град./мин.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к стекольной промышленности: стекольные составы и композиции, обработка стекла, оборудование для производства и разработки новых стекольных составов и композиций, приспособления и механизмы для обработки и производства стекла, специальные стекла и др.



Стекло. Стекольные составы и композиции. Обработка стекла




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "закалка стекла" будет найдено словосочетание "закалка стекла". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("закалка" или "стекла").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+закалка -стекла".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "состав" будут найдены слова "составы", "составом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "состав!".


Рейтинг@Mail.ru