PL104136B1 - Sposob wytwarzania zlacza szklo-metal - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia zlacza szklo-metal, szczególnie z materialów znacznie rózniacych sie miedzy soba wspólczynni¬ kami liniowej rozszerzalnosci cieplnej.

W urzadzeniiacih przemyslu elektrotechnicznego oraz róznego rodzaju aparaturze pomiarowej czesto zachodzi koniecznosc wykonywania izolowanych przepustów pradowych przez obudowy, w których moga wystepowac duze naprezenia mechaniczne, udarowe i cieplne oraz atmosfera korodujaca. Wa¬ runki takie wystepuja na przyklad w bombach ka¬ lorymetrycznych do badania wartosci opalowej pa¬ liw w warunkach spalania wybuchowego. Dlatego tez zlacza szklo-metal stosowane w tych konstruk¬ cjach musza cechowac sie wysoka wytrzymaloscia mechaniczna oraz dobra odpornoscia na korozje.

Dobre mechaniczne wlasciwosci wytrzymalosciowe posiadaja znane i powszechnie stosowane zlacza zaciskowe, które skladaja sie z zewnetrznego pier- scianiia metalowego otaczajacego zestalone szklo, wewnatrz którego wtopiony jest przelotowy prze¬ pust metalowy, na przyklad w postaci preta lub drutu.

Podczas projektowania takiego zlacza materialy dobiera sie. tak, aby wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej pierscienia zewnetrznego byl wiekszy, a przepustu metalowego mniejszy od wspólczynnika rozszerzalnosci cieplnej szkla, przez co zatopione szklo znajduje sie w stanie zaciskania. Na czesci metalowe dobrze nadaja sie, i sa zazwyczaj sto- sowane, stale niskoweglowe, stopy zeiazo-nikiel lub zelazo-nikiel-kobalt, które z drugiej strony nie sa odporne na korozje. Proces wytwarzania zlacza szklo-metal odpornego na korozje podano w opisie patentowym Republiki Federalnej Niemiec nr 2023231. Polega on na nalozeniu, przed wykona¬ niem zlacza, na czesci metalowe jednej lub wiecej warstw takich metali jak chrom, miedz, nikiel lub zloto, poddaniu tych czesci obróbce cieplnej, a na¬ stepnie polaczeniu ze szklem poprzez stapianie. Pro¬ ces ten zwieksza jednak naklad pracy koniecznej do wytworzenia zlacza oraz wymaga uzycia dodat¬ kowych materialów umozliwiajacych zabezpieczenie Wyrobu przed korozja.

W innym opisie patentowym Republiki Federal¬ nej Niemiec, nr 2108425, podano . sposób wykony¬ wania zlacza szklo-metal, w którym wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej elementów metalowych wy¬ konanych z jednego rodzaju materialu znacznie rózni sie od wspólczynnika rozszerzalnosci szkla, polegajacy na tym, ze wykonany w postaci rurki metalowej przepust nasuwa sie, zazwyczaj w tem¬ peraturze zeszklenia i przed wykonywaniem zlacza, na stozek metalowy wykonany z materialu o wspól¬ czynniku rozszerzalnosci cieplnej zblizonym do wspólczynnika rozszerzalnosci szkla, .* a nastepnie stapia sie umieszczone w pierscieniu zewnetrznym szklo, przez które przechodzi rurkowy przepust me¬ talowy ze znajdujacym sie w nim stozkiem. Spo¬ sób ten pozwala otrzymac zlacze zaciskowe z ma- 104 136104136 i 4 terialów odpornych na korozje, ale ma tez i nie¬ dogodnosci, gdyz umozliwia stosowanie na prze¬ pust metalowy tylko czesci w postaci wydrazonej, na przyklad rurkowejr oraz wymaga umieszczania w kazdej wydrazonej czesci dodatkowego sitozka uniemozliwiajacego nadmierne kurczenie sie prze¬ pustu i powstawanie naprezen rozciagajacych pod¬ czas studzenJia zlacza po stopieniu szkla.

Znany dotychczas stan techniki umozliwia zatem wykonywanie zlacz typu zaciskowego, a wiec ta¬ kich, w których znajdujace sie pomiedzy czesciami metalowymi szklo, po wykonaniu zlacza, znajduje sie w stanie zaciskania zarówno od strony zewne¬ trznego pierscienia metalowego jak i przepustu we¬ wnetrznego, oraz tak zwanych zlacz dopasowanych wykonywanych z materialów, których wspólczyn¬ niki rozszerzalnosci cieplnej nie róznia sie od siebie o wiecej niz 6 do 10%. Dobre polaczenie przepu¬ stu metalowego ze szklem o wspólczynniku rozsze¬ rzalnosci cieplnej duzo mniejszym od wspólczynni¬ ka przepustu otrzymuje sie w przypadku, gdy sre¬ dnica przepustu jest pomijalnie mala w porówna¬ niu z zewnetrzna srednica czesci szklanej i nie przekracza 1 mm, na przyklad doprowadniki pradu do zarnika zarówki, oraz w przypadku, gdy sred¬ nica przepustu wtopionego w szklo ograniczone pierscieniem metalowym nie przekracza 1 mm i nie stanowi wiecej niz kilka procent srednicy wewne¬ trznej pierscienia, przy czym wspólczynnik rozsze¬ rzalnosci szkla jest zblizony do wspólczynnika pier¬ scienia metalowego.

Stwierdzono, ze mozna wytworzyc wytrzymale mechanicznie zlacze, którego zatopione szklo posia¬ da wspólczynnik rozszerzalnosci cieplnej duzo mniejszy od wspólczynnika czesci metalowych, przy zalozeniu podstawowego kryterium jakim jest sto¬ sunek wewnetrznej srednicy pierscienia metalowe¬ go do srednicy przepustu metalowego. Spelnienie tego kryterium prowadzi do zrównowazenia rozkla- -du wystepujacych naprezen w szkle, które z jednej strony — przy przepuscie metalowym — jest w stanie rozciagania, a z drugiej — przy pierscieniu metalowym — jest w stanie sciskania.

Sposób wytwarzania zlacza szklo-metal wedlug wynalazku polega na tym, ze zewnetrzny metalo¬ wy element zlacza wykonuje sie z otworem, któ¬ rego srednica. jest co najmniej 1,25 razy wieksza od srednicy zewnetrznej przepustu metalowego, po czym w tym elemencie metalowym umieszcza sie tabletke szklana, a w niej przepust metalowy, ca¬ losc ogrzewa sie w celu stopienia szkla, a nastep¬ nie chlodzi z szybkoscia nie wieksza od 10°C/min.

Dzieki temu rozwiazaniu mozna wykonywac zla¬ cza z metali rózniacych sie znacznie wspólczynni¬ kiem rozszerzalnosci cieplnej od szkla, a jednoczes¬ nie odpornych na korozje, a zatem nie wymaga¬ jacych nakladania na nie dodatkowych powlok antykorozyjnych.

Na rysunku przedstawiono w przekroju osiowym przykladowo wykonane zlacze sposobem wedlug wynalazku. Sklada sie ono z zewnetrznego pierscie¬ nia metalowego 1 i przepustu 2 wykonanych ze stali zaroodpornej, gatunku 1H18N9T, o wspólczyn¬ niku rozszerzalnosci . cieplnej 175X10-7/°C, oraz zatopionego szkla laczeniowego 3 .o wspólczynniku rozszerzalnosci cieplnej 92 X 10_7/°C. Srednica prze¬ pustu wynosila 5 mm, a otworu pierscienia zew¬ netrznego — 10 mm.

Poszczególne czesci, to jest piescien zewnetrzny, szklo laczeniowe w postaci tabletki szklanej ze znajdujacym sie w niej przepustem, umieszczono w kasecie grafitowej, podgrzano do 1000°C, a na¬ stepnie ochlodzono z szybkoscia 10°C/min. do tem¬ peratury otoczenia. Próznioszczelnosc tak wykona¬ nego zlacza byla lepsza od 10~8 torolitra na sekun¬ de, jego wytrzymalosc na udary 300 kG/cm2, a uszkodzenie mechanicznie zlacza wystapilo dopiero przy cisnieniu powyzej 5000 kG/cm2. Z tego 'wy¬ nika, ze wykonane zlacze dorównuje parametrami technicznymi znanym zlaczom zaciskowym.

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania, poprzez stapianie szkla, zla¬ cza szklo-metal skladajacego sie z zewnetrznego elementu metalowego i przepustu metalowego wy¬ konanych z tych samych metali i oddzielonych wto¬ pionym szklem, którego wspólczynnik rozszerzal¬ nosci cieplnej jest znacznie mniejszy od wspólczyn¬ nika rozszerzalnosci cieplnej czesci metalowych, znamienny tym, ze zewnetrzny element metalowy wykonuje sie z otworem o srednicy co najmniej 1,25 razy wiekszej od srednicy zewnetrznej prze¬ pustu metalowego, a studzenie zlacza po stopieniu szkla prowadzi sie ze znana szybkoscia nie wiek¬ sza od 10°C na minute. 10 15 2,0 las 30 35 40104 136 l