Конструкция телескопического соединения керамики с металлом Советский патент 1980 года по МПК C04B37/02 B23K33/00 

Изобретение относится к области па ки, -в частности к конструк1шям паяных соединений разнородных материалов. Известна конструкция телескопического паяного соединения керамики с ме таллом, при котором охватываемая керамическая деталь спаяна непосредственно с охватывающей металлической деталью ij. Однако эта конструкция работоспособ на лишь при малой толщине стенки ме- талли1еской детали. Известна конструкция телескопического соединения керамики с металлом, содержащая металлическую кольцевую манжетку, спаянную с керамической деталью и соединенную с металлическим фланцем 2j. Использование переходной манжеты позволяет соединить пассивны керамические и металлические детали с телескопическим расположением бео нарушения вакуумной плотности при наг ревох и охлаждениях. Для обеспечения термической и меха-. (тгческой надежности спая керамики с металлом расстояние от спая по цилиндрической манжете до места соединения с металлическим фланцем должно быть не менее ) где Ц- л/dVR - коэффициент Пуансона; ( - толщина керамического цил1гадра; R - наружный радиус цилиндра. Для повышения термостойкости охватывающих спаев в работе делают с противоположной стороны от металлокерамического спая свободный конец манжеты, размер которого должен быть не менее 0,4-О, б-ЧсУц -U . Так для охватывающ&о соединения наружным диаметром 10О мм общая высота мпнжет)1 из ковара толщиной 0,8 мм при пвйке с коваровым фланцем равна 17 мм (выс1упаю(ыий конец спай равный 5 мм и росстояаие от спая до фланш), а при ппйке с

3

медным фланцем 25,7 мм в то время как сам спай керамики с металлом занимает 5 мм, т. е. габариты соединения в известном решении в 3,4-5,1 раза болыце, чем непосредственный спай с

металлом. Приведенное техническое решение является наиболее близким кданному

Недостатком известного соединения керамики с металлом является его большие габариты, в то время как оптимальным конструктивным решением металлокорамического соединения является тако при котором спай расположен в зоне металлического фланца или лишь незначительно за нее выступает. Кроме того, макси лальнь1е термомёХаническ ие напряжения возникают в выхода манже из зоны спая, что снижает надежность ыеталлокерамического соединения и может вызвать надрыв спая.

Цель изобретения - снижение габаритов металлокерамического соединения и повышение его надежности.

Для достижения поставленной цели в телескопическом соединении керамики с металлом с использованием манжеты припаиваемой к керамической детали и соединяемой с металлическим фланцем, манжета выполнена таврово1-о сичения, причал, с керамической деталью спаяна пол- ка тавра, а с металлическим фланцем стенка тавра.

Дополнительно для повышения механической прочности соединения на металлическом фланце выполнены радиальные выступы, расположенные с одной или двух сторон от стенки тавровой манжеты не доходящие до полки манжеты.

Манжета таврового сечения используется как с бандажом, так и без бандижа, а металлический фланец - любой формы.

Максимальные термомеханические напряжения, возникающие в металлокерамическом спае в зоне напротив стенки тавровой манжеты, гасятся к краям полки тавровой манжеты, не вызывая надрыва металлокерамического спая, а радиальные выступы, на которые опирается стенка тавровой мйнжеты, воспринимают осевые нагрузки, действующие на керамическую деталь, не вызывая разрушения тавровой манжеты. .

Толщина полки тавровой манжеты может быть минимальной, равной 0,1 0,5 мм так как она не является вакуумноплотвой оболочкой, а толщина стенки тавровой манжеты выбирается исходя на сохранения ею вакуумной плотности.

24

Лля упрощения технологи изготоплс ния моталлокерамичск:кого соединения тавровая манжета может и готапливат1тся нопосредственно проточкой металлического фланца, а onopibie радиальные выступы могут быть изготовлены в виде накладных колец, соединяемых пайкой Ш1И сваркой с металлическим фланцем.

Для дальнейшего повышения механической прочности металлокерамического соединения и упротения технологии его получения в металлокерамическом соеzuiHSHHH могут быть использованы две тавровые манжеты, расположенные с обеих сторон радиального выступа металлического фланЦа.

На фиг. 1а изображено металлокерамическое соединение с тавровой манжетой; на фиг. 16 - то же, но тавровая манжета выполнена как единое целое с металлическим фланцем {в этой конструкции дополнительно используется бандаж); на фиг. 2а - металлокерамическое соединение с одним радиальным выступом для соединения, нагруженного силой Р с одной стороны; на фт. 26 - то же, с двумя радиальными выступами в виде накладных колец, сваренных с флaнцeмJ на фиг. 2в - то же, с двумя тавровыми манжетами. Соединения, показанные на фиг. 26 и 2в, воспринимают внешнюю нагрузку в любом направлении.

Металлокерамическое соединение состоит из керамической детали 1, манжеты таврового сечения 2, состоящей из полки 2а и стенки 26, металлического фланца 3 и бандажа 4.

Габариты предлагаемого металлокерамического соединения существенно ниже, чем ранее известных соединений с охватывающими спаями, термостойкость находится на таком же уровне, а механическая прочность существенно выше, чем у аналогичных соединений с цилиндрической манжетой.

Так габариты металлокерамического соединения диаметром 50 мм, (фиг. 2а) равны 5 мм, против 13,5 мм, термостойкость 45-55 циклов, а механическая прочность при толщине полки тавровой манжеты 0,3 мм и стенки 1 мм 354О кг что превышает по прочности спаи с цилиндрическими манжетами в 4-5 раз при меньших в 2, 7 раза габаритах. Формула изобретения

1. Конструкция телескопического соединения керамики с металлом,содержащая металлическую кольцевую манжету.

57.

.спаянную с керпмн1е -кой деталью и соелинрпную с метйллнческим флпнцем, отличаю lit аяся тем,-что, с целью умен1) габаритов соелинения и повышоння его надежности, манжета оыполнена тавровотх) сечения и с керамической деталью спаяна полка тавра, а с

металлическим фланием соединена стенка тавра.

2. Конструкция по п. 1, отличающаяся тем, что на металлт ческом флание выполнены радиальнтле выступы, расположенные с одной или

26

двух сторон от стенки тавровой манжеты и не доходятаие до полки манжеты.

Источники информации, принятые во внимание при экспе{)тиэе

1. Справочник по пайке.

Под ред. Лоцманова С. И., Петрунина И. К., Фролова В. П. М., Л ашиностроение, 1975, с. 303-305, рис. 12. 2. Ватыгин В. Н., Метелкин И. И.,

Решетников А. М. Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлом. М., Энергия, 1973.