РОЗДІЛ 6

МАТЕРІАЛИ І КОНСТРУКЦІЇ ВАКУУМНИХ СИСТЕМ

Властивості конструкційних матеріалів, що використовуються у вакуумній техніці

До матеріалів, що використовуються у вакуумній техніці існує ряд вимог:

1. Вони повинні мати низький тиск парів при робочій температурі;

2. малу газопроникність та газовіддачу;

3. відсутність пор;

4. повинні мати можливість швидкого знегажування;

5. повинні бути корозійно стійкими та немагнітними (вимога до металевих матеріалів).

Оскільки надвисоковакуумні установки потребують прогріву до температури 300-400С протягом декількох десятків годин то не всі матеріали можуть використовуватися як конструктивні для надвисокуумної техніки.

Метали використовують у вакуумній техніці у якості матеріалів для виготовлення насосів, вентилів, камер, електродних систем та газопоглиначів.

Чавун - використовують для виготовлення корпусних деталей, що працюють у маслі в умовах низького та середнього вакууму.

Сталь.

Сталі 08, 10, 15, 20 - добре паяються та зварюються та можуть використовуватися для виготовлення непрогріваємих деталей вакуумних систем для отримання низького та середнього вакууму.

Сталь 45 - зварюється значно гірше і не рекомендується для зварних вакуумних з’єднань. Може використовуватися для виготовлення непрогріваємих різьбових деталей, валів та інших деталей які працюють під навантаженням.

Нержав. сталі 1Х21Н5Т та Х17Г9АН4 використовують для виготовлення сильно навантажених деталей у вакуумній техніці.

Сталь 12Х18Н10Т кислотостійка, немагнітна добре зварюється та паяється зі спеціальними флюсами, використовується у надвисоковакуумній техніці.

Алюміній – (марка АД1М, АМ_ц використовується для виготовлення прокладок паропроводів масляних насосів, кріогенних екранів. Алюміній добре зварюється гелієво-дуговим зварюванням, має малу газопроникність. У зв’язку з цим, для виходу електронних та рентгенівських променів із вакуумних камер використовують алюмінієві вікна. Однак алюміній не стійкий проти дії ртуті, тому користуватися алюмінієвими вентилями і деталями можна лише на вакуумних установках з масляними насосами і ні в якому випадку з ртутними. У надвисоковакуумній техніці Al не використовують.

Нікель – завдяки легкості обробки даного матеріалу та низькому тиску пару нікель є гарним матеріалом для внутрішніх деталей електровакуумних приладів. Нікель легко піддається пайці твердим припоєм та точковому зварюванню.

Вольфрам – із всіх металів має найбільшу температуру плавлення і найнижчий тиск насичених газів. Тому із вольфраму виготовляють електроди для великих потужностей, нагріваючі елементи для високотемпературних печей, катоди і нитки накалу в електровакуумних приладах.

Мідь – використовують у якості струмовводів та прокладок у вакуумних з єднаннях.

Цинк-не використовується у надвисоковакуумній техніці, бо добре сублімує.

Молібден – за своїми властивостями аналогічний вольфраму, але менш крихкий і тому краще обробляється. Використовується для виготовлення сіток та анодів електровакуумних приладів.

Скло має низький тиск насичених парів навіть при високих температурах, газонепроникне і досить добре обробляється. Все це призвело до того що скло є одним із найважливіших матеріалів вакуумної техніки. Дуже поширене вольфрамове та молібденове скло внаслідок високої тугоплавкості. Використовують також скло яке зварюється з металами – це скло, в склад якого входить ковар. Для ковара і металів-коефіцієнти лінійного розширення практично співпадають, що дуже важливо.

Кераміки -використовуються у якості герметичних струмовводів, тобто як ізолятори.

Фторопласт – у вакуумній техніці використовують фторопласт 4. Він досить еластичний і витримує температури до 250С. Однак для надвисоковакуумних. установок він практично не використовується оскільки при суттєвому нагріванні виділяється фтор, який є дуже активним матеріалом. При надто великих постійних навантаження на фторопласт, то він розтікається, що обмежує використання даного матеріалу в якості прокладок.

Гума - використовується у вакуумних установках крім надвисоковакуумної техніки де не застосовується, тому що не витримує нагрівань і вирізняється високим газовиділенням особливо при нагріванні вище 150-200⁰С.

Дата добавления: 2015-07-20