Металлокерамический узел Советский патент 1977 года по МПК C04B37/02 

Изобретение относится к области техники соедкнения разнородных материалов и, в частности, соединения металла с керамикой и может найти применение в электронной, радиоэлектронной и приборостроительной промышленности.

Известны металлокерамические узлы с торцовыми соединениями как компенсированными, так и некомпенсированными, в которых для соединения керамического изолятора с металлическим фланцем узла используют манжегу Г-образной иш U - образной формы.

Дчя обеспечения термической и механической надежности спая металла с керамикой толщина манжеты не превышает 0,5-0,8 мм 1 или0,13-0,35 мм 2. Приведенные технические решения являются наиболее близкими к данному.

Недостатком таких узлов является малая механическая прочность под нагрузкой вследствие недостаточной жесткости узпа, которая зависит от толщины щ)именяемой манжеты, а также от Г-образной или U- образной формы ее, что создает дополнительный изгабаюпшй момент отттосительнс спая.. Под действием нагрузки максимальные на;1ряженкя возникают в месте выхода манжеты из зоны спая и могут вызвать его надрьш. В этом же месте концентрируются напряжения, вызванные разностью термических коэффициентов линейного расширений материала манжеты и изолятора. Неравномерное распределение напряжений в спае и несимметричное приложение нагрузки снижает термомеханическую надежность металлокерамического спая и узла в целом.

Целью изобретения является повышение механической прочности металлокерамических узлов и симметричное распределение напряжения относительно наружного и внутреннего диаметра соединения.

Для этого в металлокерамическом узле с торцовым соединением, включающем керамический изолятор, соединенньш с фланцем через металлическую манжету, манжета вьшолнена в виде кольца, имеющего Т- образное сечение.

При этом горизонтальная составляющая манжеты может быть вьшолнена на конус с сужением к краю соединения.

Манжета может быть использована в случае компенсированного и некомпенсированного соединения.

При этом механические нагрузки, действующие на узел, будут передаваться через цилиндрическую

часть Т-образной манжеты, расположенной симметрично относительно металлокерамического спая, не вызьтая изгибающего момента и распределяясь равномерно по обе стороны от центра спая.

Толщина горизонтальной составляющей Т-образной манжеты может быть манимальной, равной 0,1-0,3 мм, так как она не является вакуумноплотной оболочкой, а служит только для соединения вертикальной составляющей Т-образной манжеты с поверхностью керамики. Тогда механическая прочность металлокерамического соединения и его термостойкость значительно возрастает.

С целью дальнейщего уменьщения напряжений по краям металлокерамического спая и увеличения его механической прочности горизонтальная составляющая может иметь переменное сечение, уменьшающееся от центра спая к периферии от 0,3 мм до 0,1-0,5 мм.

С целью дальнейшего повышения механической прочности металлокерамического узла крепление изолятора к металлическому фланцу может осуществляться через две манжеты Т-образного сечения, которые соединены с основанием симметрично относительно наружного и внутреннего диаметра спая.

На фиг. 1 а изображен металлокерамический узел с торцовым некомпенсированным соединением; на фиг. 16 - то же, горизонтальная составляющая манжеты имеет переменное сечение; на фиг. 1в - в узел входят две манжеты Т-образного сечения; на фиг. 2а - металлокерамический узел с торцовым компенсированным соединением; на фиг. 26 - то же, с двумя манжетами Т-образного сечения.

Металлокерамический узел состоит из керамического изолятора 1, манжеты 2, имеющей Т-образное сечение, фланца 3 и компенсаторных колец 4.

При приложе1ши нагрузки усилие от фланца 3 к изолятору 1 будет передаваться через Т-образную манжету 2 симметрично относительно наружного и внутреннего диаметра спая, не вызывая изгибающего момента и концентрации напряжений по краям спая.

Механическая прочность и термостойкость предлагаемых металлокерамических узлов с торцовым соединением значительно превосходит механичес:-, ли прочность и термостойкость металлокера,-.}ческих узлов с торцовым соединением, вьшолненных с использованием Г- или U- образных манжет.

Так, прочность на растяжение узла диаметром 50 мм с медной Т-образной манжетой толщиной 0,3 мм и шириной зоны соединения 6,5 мм составляет 1990 кг/смгчто превышает прочность узла с Г-образной манжетой и некомпенсированным спаем в среднем в 4 раза, а с Г-образной манжетой и компенсированным спаем - в 3 раза.

Термостойкость узла с Т-образной манжетой составляет дл.я компенсированного спая 100-115 Щ1КЛОВ при -600-20° С и превышает термостойкость узла с Г-образной манжетой и некомпенсированным спаем в 9 раз, а с компенсированным спаем-в 1,5раза.

Формула изобретения

1.Металлокерамический узел с торцовым соединением, включающей керамический изолятор, соединенньш с фланцем через металлическую манжету, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности узла и симметричного распределения напряжений относительно наружного и внутреннего диаметров сое дине кия, манжета выполнена в виде кольца, имеющего Т-образное сечение.

2.Узел по п. 1,отличающийся тем, что горизонтальная составляющая манжеты выполнена на конус с сужением к краю соединения.

Источники информации, принятые во в шманне при экспертизе изобретения:

1.Преснов В. А. и др. Керамика и ее спаи с металлом в технике, М, Атомиздат, 1969 г., стр. 149,150.

2.Патент США № 3125 698, Класс 313-220, от 1964г. (прототип).

а