Способ изготовления горячего спая кабельной термопары Советский патент 1991 года по МПК G01K7/02 

Фиг. 4

Изобретение относится к термометрии, а именно к технологии изготовления термоэлектрических преобразователей в виде кабельных термопар преимущественно на основе кабеля большого диаметра из ряда 5,0-7,2 мм.

Цель изобретения - повышение надежности горячего спая в условиях циклических изменений температуры.

На фиг. 1-4 показана последовательность операций предлагаемого способа.

В заготовке термопарного кабеля 1 нужной длины, состоящего из оболочки 2, выполненной из аустенитной нержавеющей стали с размещенными внутри проволочными термоэлектродами 3, которые между собой и оболочкой разделены минеральной изоляцией 4, рабочие концы 5 термоэлектродов освобождают от оболочки и изоляции на длине I, равной диаметру кабеля (фиг. 1). При меньших значениях I не достижима из- за недостаточности металла правильная форма сварного шва в виде сферы. При больших значениях I избыточная масса металла свободных концов термоэлектродов, подвергаемых расплавлению, приводит к отклонению сварного шва от формы сферы, поскольку в этом случае сила тяжести капли расплавленного металла уже не уравновешивается силой поверхностного натяжения. Разделку свободных концов 6 выполняют механическим способом.

Далее проводят сварку рабочих концов термолэлектродов в шарик 7. При полном расплавлении рабочих концов термоэлектродов сварной шов D форме шарика размещается, осаживается своим корнем 8 на поверхности изоляции, находящейся в одной плоскости с торцом оболочки (фиг. 2). Для сплавления рабочих концов термоэлектродов используется аргоно-дуговая сварка. Для облегчения формирования сварного шва правильной формы перед сваркой сближают вплотную рабочие концы термоэлектродов. В этих условиях выступающие концы сплавляются в сферу диаметром 2,5- 2,6 мм.

Заглушку 9 в виде диска с диаметром, равным диаметру кабеля, толщиной, равной диаметру сварного шва, и отверстием с диаметром, равным диаметру сварного шва, изготавливают из железоникелькобальто- вого сплава - ковара, с коэффициентом термического расширения, меньшим, чем коэффициент термического расширения металла термоэлектродов - хромеля и алюме- ля. Заглушку 9 устанавливают на торец оболочки 2 и скрепляют лазерной сваркой с получением непрерывного герметичного шва 10 (фиг. 3). Затем наплавляют слой ковара 11 на поверхность сварного шва и заглушки (фиг. 4). Наплавку производят арго- но-дуговой сваркой. Присадочным материалом служат узкие полоски ковара,

нарезанные из листового проката. Наплавку выполняют с толщиной слоя, не менее толщины оболочки, исходя из условия эквивалентной жаростойкости наплавочного слоя и оболочки кабеля, После проверки гер.метичности горячего спая изготовленную термопару монтируют в корпус термоэлектрического термометра.

При толщине заглушки 9 менее диаметра шарика сплавпение последнего с заглушкой сопряжено с опасностью расплавления участков термоэлектродных проволок, выходящих из ранее сформированного сварного шва термоэлектродов, с последующей совместной кристаллизацией с наплавочным металлом, что неприемлемо из-за проявления металлургических дефектов.

Значение показателя тепловой инерции кабельных термопар, изготавливаемых по предлагаемому способу, составляет 2-3 с и

сохраняется при термоциклировании по имитационному режиму: нагрев до ЮОО°С со скоростью 3000С/с, охлаждение до комнатной температуры со скоростью 200°С/с в объеме 50 циклов (нагрев газовой горелкой, охлаждение на воздухе). Это объясняется тем, что данный способ обеспечивает сохранность исходной структуры горячего спая, т.е. взаиморасположение его элементов (оболочка, термоэлектроды, изоляция,

сварной шов, наплавочный слой), и связи между ними остаются неизменными в условиях дестабилизирующих воздействий.

В процессе нагрева и выдержки за счет меньшего в 1,5-2 раза коэффициента термического расширения металла заглушки и наплавочного слоя по сравнению с металлом термоэлектродов, последние испытывают напряжение сжатия благодаря преимущественной величине термических деформаций

их по сравнению с заглушкой и наплавляемым слоем. При охлаждении происходит лишь снятие напряжений сжатия, что обуславливает высокий уровень термостойкости горячего спая. В структуре горячего спая

0 практически отсутствует свободный от изоляции участок термоэлектродов, что исключает саму возможность перемещения их относительно друг друга и оболочки, а следовательно, обеспечивает повышение ха5 рактеристики вибростойкости.

Формула изобретения

Способ изготовления горячего спая кабельной термопары, заключающийся в удзлении изоляции с рабочих концов термп электродов, свэриванми их с обра ынием шарика сварного шва, установке 3d1 чуиики со сквозным осевым отвер :ти м и ч гличе- нии ее с оболочкой каб-зля - шариюм свар- HOi о швч, о т л и ч г :о щ лися тем, что, с целью повышения надежности горячего спая в условиях циклических изменений it мпературы. дополни гел. но (|Д::ЛРЮТ обо л VIKV кабеля .г. ту же ппим, j; тяцию сьарку термо лектродиА пронсдч - сплс апением (- - межцу 1,иРой мг pdf Ji и о. - цоо г распсгохег ием i-орнр (арика свар го шва в плоскости тсоца обоип к1, ка оелп на сс СрыЛ сланпь 11пэ,о1 заспу1лк.у, г с г яи1 ние ее с кэбеля и шарики сварного ц вз о.учцествлчют и -плавлением споя металла, при этом в качестве материала загп/шки и наплавляемого исполь зу.от Mjyan, с меньыим коэффициентом терм оскс1 расширение,, чем мегачт т°о- МОЭЛР гродоэ.

Изобретение относится к термометрии, а именно к технологии изготовления термоэлектрических преобразователей, преимущественно на основе кабеля большого диаметра. Цель изобретения - повышение н дяжности горячего спая Корень шгрика сварного шва располагают в плоскости , ор- ца оЬолочки 2 кабеля Соединение заглушки 9 у анавливаемой на этом же торце, с обо- и шариком сварного шва осуществляют наплавлением слоя 11 металла. В качестве материала заглушки 9 и наплавляемого слоя 11 используют с меньшим коэффициентом терми1геского раг лирения, чем металл термоэлекгродов 3 При нагреве рабочие концы теомоэлект- родов 3 благодаря преимущественной величине термических деформаций их по сравнению с заглушкой и наплавляемым слоем испытывают напряжение сжатия, что и обуславпивает высокий уровень термостойкости горячего слоя. 4 ил. (Л С о РЬ. ч VI

. /

Ф/V J

Фиг.I