В данной статье мы решили поднять вопрос интересный в первую очередь специалистам. Речь пойдет о получение герметичного вывода (или ввода), который еще называют гермовводом. Он состоит из металлического корпуса, контактов и стекла, которые, соединенные вместе, образуют абсолютно герметичный узел. Чтобы получить такой узел потребуется специальная сварка стекла.
Идея публикации родилась из недостатка конкретики по данному вопросу сварки стекла. И это несмотря на то, что в СССР этот вопрос был детально изучен и серийно производились изделия, состоящие из стекла, сваренного с другими материалами. Однако сегодня трудно найти в свободном доступе наработки того времени.
Из общей информации, присутствующей в интернете, сложно получить конкретные данные для реализации определенных идей эмпирически – на практике. Мы решили восполнить этот недостаток путем публикации технологического процесса частного случая производства гермоввода. Информация станет полезной для людей, занятых проблематикой сварки стекла и получения неразъемных соединений стекла и металла, керамики, различных сплавов.
Предварительная информация. Многочисленные исследования показали, что для сварки стекла не эффективны процессы, связанные со сваркой плавлением, другими словами, традиционные методы сварки металла для стекла абсолютно не подходят. Наибольшую перспективу для создания неразъемных соединений со стеклом представляет диффузионная сварка.
Диффузионную сварку лучше всего производить в вакуумных печах, однако допускается ее проведение в соляных ваннах, что несколько осложняет технологический процесс.
Технологический процесс изготовления гермоввода (дифсварка)
- Комплектация
- Заготовки из стекла калиевого С52-1 (допускается изготавливать самостоятельно или приобретать уже в готовом виде);
- Металлокорпус гермоввода из ковара
- Контакты-выводы
- Обезгаживание
Прим. Эту операцию можно пропустить, не критично.
Металлокорпус с контактами и стеклом собирают в графитовую оснастку, которая обеспечивает ориентацию деталей узла друг относительно друга согласно чертежа и предотвращает схватывание (сварку) стекла с оснасткой. Графит должен выдерживать высокие температуры. Графитовые приспособления обезгаживаются один раз. Повторное обезгаживание не требуется.
Оборудование: вакуумная печь СНЗ:
Режим обезгаживания:
- Откачать вакуум до 1х10-3 мм рт. ст.
- Нагреть до температуры Т – (1000±20) оС со скоростью 500 оС/час.
- Время выдержки τ — 35 … 40 мин.
- Охлаждение в ваккуме вместе с печью до Т – (150 — 200) оС
- Извлечь детали из печи.
- Обезжиривание
Металлодетали (контакты и корпус гермоввода) обезжирить в бензине или любом другом растворителе, обеспечивающем полное удаление жира с поверхности металла.
Материал: Ацетон ЧДА
Просушить на воздухе в вытяжном шкафу до полного удаления запаха растворителя.
Операции выполнять пинцетом. Брать руками детали запрещается.
Осмотреть стеклянные заготовки. Они должны быть чистыми, без включений. Если есть грязь, следует промыть стеклянные бусы в растворителе до полного ее удаления.
- Диффузионная сварка
Оборудование: вакуумная печь СНЗ
Собранные в приспособление узел установить в контейнер печи. Закрыть колпак печи и произвести сварку по следующему режиму:
- Откачать вакуум до 1х10-1 мм рт. ст., время откачки τ – 10 мин (предварительная очистка камеры)
- Откачать вакуум с 1х10-3 мм рт. ст., до 1х10-3 мм рт. ст., время откачки τ – 15 мин.
- Напустить аргон до величины 7 мм рт. ст. (1 атм.).
- Нагреть до температуры Т – (1000±20) оС со скоростью 500 оС/час. Время выдержки τ — 45 – 60 мин.
- Охлаждение со скоростью 500 оС/час до Т — 500 оС
- Охлаждение от Т — 500 оС до Т — 300 оС со скоростью (60 -180) оС/час, далее
- Охлаждение с печью до Т – (150 — 200) оС
- Вынуть узлы из печи.
Прим. В процессе сварки следить за поддержанием необходимого давления аргона в камере. При сварке в вакууме без напуска аргона наблюдалось вспенивание стекла – по-видимому, стекло готовилось при атмосферном давление и находящийся в нем газ в вакуумной среде начинает расширяться.
- Контроль
Произвести осмотр узлов панелей с гермовводами при помощи лупы.
Инструмент: лупа ЛП1-4Х
- В спае не допускаются: трещины, сколы, свищи.
Допускаются:
- Отдельные посторонние точечные включения, не влияющие на элетропрочность изоляции;
- Вкрапления графита на поверхности стекла;
- Отдельные воздушные пузырьки на стекле;
- Шероховатая с рябизной поверхность, воспроизводящая рельеф графитовой подставки.