СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛА СО СТЕКЛОМ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛА СО СТЕКЛОМ


RU (11) 2148038 (13) C1

(51) 7 C03C27/02 

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

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

(21) Заявка: 98119924/02 
(22) Дата подачи заявки: 1998.11.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.11.02 
(45) Опубликовано: 2000.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1587023 A, 23.08.1990. SU 682465 A, 30.08.1979. SU 1217812 A, 15.03.1986. RU 2055029 C1, 27.02.1996. GB 1490408 A, 02.11.1977. FR 2543131 A, 28.09.1984. ЛЮБИМОВ М.Л. Спаи металла со стеклом. - М.: Энергия, 1968, с.209- 210. 
(71) Заявитель(и): Комбинат "Электрохимприбор" 
(72) Автор(ы): Карпов Л.П.; Анкудинов С.Н. 
(73) Патентообладатель(и): Комбинат "Электрохимприбор" 
Адрес для переписки: 624200, Свердловская обл. Лесной, Комбинат "Электрохимприбор", патентная служба 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАЯНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛА СО СТЕКЛОМ 

Способ может быть использован при изготовлении баллонов и других изделий электровакуумного производства. Предварительный подогрев производят после сборки. При этом осуществляют одновременно подогрев стеклянной детали от нагретой металлической до температуры выше температуры спайки. Охлаждают детали после предварительного подогрева в потоке защитного газа до потери ими красного свечения. Для деталей из молибденового сплава ЦМ2А и стекла марки С48-3 с использованием токов высокой частоты температуру предварительного подогрева берут 1300°С, а нагрева под спайку - l200oC. Способ позволяет снизить количество пузырей в стекле спая. Сокращается технологический брак баллонов и повышается надежность изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться, в частности, при изготовлении изделий электровакуумного производства (ЭВП) типа баллонов из стеклянного цилиндра, спаянных с металлическими деталями. В таких изделиях помимо прочности спаи должны обладать герметичностью, что во многом определяется отсутствием пузырей в стекле спаянного соединения.

Технологически применяют различные приемы подготовки деталей под спайку, однако проблема остается и в производстве наблюдается технологический брак.

За прототип взят способ получения паяного соединения металла со стеклом (SU 1587023, МПК 6 C 03 C 27/02, 23.08.90), при котором задача обеспечения теплового режима удаления газов, растворенных в металле, непосредственно перед нагревом под спайку, решается посредством предварительной термообработки металлической детали при температуре выше температуры спаивания, что приводит к частичному снижению количества пузырей в стекле спая.

Недостатками прототипа являются отсутствие условий удаления газов из стекла при предварительной термообработке, а также отсутствие критериев степени охлаждения после предварительной термообработки и степени предварительного подогрева и нагрева под спайку конкретных пар (металл - стекло). Возможность дополнительного газоотделения из стекла при охлаждении после высокотемпературного нагрева описана, например, в книге Лебединского М.А. (Электровакуумные материалы. М.-Л.: Госэнергоиздат. 1956, 336 с.).

Задача изобретения - обеспечить снижение количества пузырей в стекле спая.

Поставленная задача достигается снижением газосодержания в металле и стекле непосредственно перед спаиванием деталей и оптимизацией режимов предварительного подогрева и нагрева под спайку.

Общие признаки с прототипом: подготовка деталей и их сборка, предварительный подогрев металлической детали до температуры, превышающей температуру нагрева под спайку, ее охлаждение, последующий нагрев деталей в среде защитного газа до температуры спайки, выполнение спайки путем формирования спая натеканием размягченного стекла на металлическую деталь и выдержки деталей при температуре спайки, охлаждение деталей. Отличительные признаки: предварительный подогрев производят после сборки, при этом осуществляют одновременно подогрев стеклянной детали от нагретой металлической детали, а охлаждают детали после предварительного подогрева в потоке защитного газа до потери ими красного свечения, дается конкретная температура предварительного подогрева и нагрева под спайку пары: сплав ЦМ2А - стекло С48-3.

Для реализации способа выполняют следующие операции.

1. Подготавливают сборку деталей в манипуляторе. 2. Включают подачу защитного газа. 3. Нагревают металлическую деталь до температуры предварительного подогрева и от нее подогревают стеклянную деталь. 4. Охлаждают детали до потери ими красного свечения. 5. Нагревают детали и формируют спай. 6. Выдерживают необходимое время и охлаждают спай в потоке защитного газа.

Изобретение поясняется схемой (фиг. 1). Режимы нагрева под спайку металла со стеклом по прототипу (а) и по предлагаемому изобретению (б) и фотографией пузырей (фиг. 2).

Способ проверен практически при изготовлении изделий электровакуумного производства.

Пример. Изготовили 40 штук спаев цилиндра из стекла марки С48-3 с колпачком диаметром 25 мм из листового молибденового сплава (толщина листа 0,8 мм) ЦМ2А. Нагрев молибдена выполняли методом ТВЧ, стекла - от разогретого колпачка.

Эффективность предложенного способа спайки, т.е. режимов подогрева и нагрева молибдена и стекла, проверяли в сравнении по количеству пузырей в паяном соединении "под стеклом", натекающем на лезвие кольцевой детали-колпачка. Сравнивали влияние на отклик (число пузырей) шести факторов, обуславливающих подготовку деталей (колпачок и цилиндр из стекла) под спайку и режимы спайки. Выполнен активный эксперимент путем планирования эксперимента в виде ДФЭ27-4, т.е. 8 опытов (23), где каждый из семи факторов варьировался на двух уровнях, не повторяясь в каждом опыте. Количество пузырей как сумму подсчитывали на наружном пояске спая (фиг. 2) и внутреннем. Осмотр выполняли визуально при увеличении 15 на стереоскопическом микроскопе МБС-2. Подсчитывали количество пузырей в 5-ти спаях каждого опыта, находили среднее значение и среднеквадратичное отклонение. Путем математической обработки результатов оценивали: воспроизводимость опытов по критерию Кохрена (подтверждается), значимость коэффициентов предполагаемой математической модели по критерию Стьюдента, адекватность модели подтвердили по критерию Фишера.

В результате найдена ДСГФ (действительно существенная группа факторов) по влиянию в совокупности на отклик (число пузырей): фактор X3 - способ подогрева молибдена и стекла и X4 - температура нагрева перед натеканием стекла на лезвие колпачка. Уравнение регрессии имеет вид:

Y (число пузырей) = 6,58+3,98X3 + 3,21X4.

Варьирование этих факторов выполнено на уровнях, показанных в таблице.

Остальные пять факторов не входят в математическую модель, т.к. значения их коэффициентов незначимы. Это: влажность воздуха; способ обработки поверхности лезвия (резцом или с дополнительной электрополировкой); направление подачи защитного газа аргона в рабочий объем, где нагревается сборка (снизу или снизу и сверху); встряхивание сборки после прогрева (или без встряхивания); осушка аргона или без осушки.

Интерпретация модели показывает, что пузырей в спае меньше, если подогрев (X3) выполнять на нижнем уровне, то же и нагрев (X4) на нижнем уровне, тогда Y стремится к нулю.

Это и подтверждает эффективность предлагаемого способа.

Технический результат реализации предлагаемого способа заключается в возможности сокращения технологического брака по пузырям в спае изделий электровакуумного производства и экономии дефицитного и дорогого металла и стекла. Практически невозможно обеспечить спайку изделий целой промышленной партии непосредственно сразу после возгонки металлических деталей. Они какое-то время хранятся в цеховых условиях, на их поверхности неизбежно адсорбируются газы, влага. То же происходит и на поверхности стеклянных деталей. Нагрев же под спайку без предварительного удаления проникающих в металл и стекло газов приводит к их растворению и выделению при последующем охлаждении, формированию зародышей пузырей на поверхности металлической детали и росту пузыря в стекле.

Превышение температуры подогрева tп над Tн является как бы тренировкой растворимости газов, но и их эффективного удаления за счет охлаждения после подогрева и дополнительной возгонки.

Предлагаемый способ способствует и повышению надежности изделий ЭВП за счет меньшего объема остаточных газов в металле и стекле, которые при эксплуатации могут скапливаться в коллекторах структуры, повышая внутреннее давление и напряжения в материале.

Надежность изделий повышается также за счет снижения рекристаллизации металла, т.к. сокращается число повторной спайки с целью устранения пузырей в спае. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ получения паяного соединения металла со стеклом, включающий подготовку деталей и их сборку, предварительный подогрев металлической детали до температуры, превышающей температуру нагрева под спайку, ее охлаждение, последующий нагрев деталей в среде защитного газа до температуры спайки, выполнение спайки путем формирования спая натеканием размягченного стекла на металлическую деталь и выдержки деталей при температуре спайки, охлаждение деталей, отличающийся тем, что предварительный подогрев производят после сборки, при этом осуществляют одновременно подогрев стеклянной детали от нагретой металлической детали, а охлаждают детали после предварительного подогрева в потоке защитного газа до потери ими красного свечения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выполняют спайку деталей из молибденового сплава ЦМ2А и стекла марки С48-3, при этом токами высокой частоты производят предварительный подогрев до температуры 1300oС, а нагрев под спайку - до температуры 1200oС.


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