Вакуумную плотность

Вакуумное формование. Метод вакуумного формования основан на пропитке армирующего материала связующим за счет создания разряжения в рабочей зоне формования изделия. Вакуумная пропитка существенно уменьшает содержание пор и воздушных пустот в материале, а также обеспечивает более равномерную пропитку материала связующим. Это приводит к значительному увеличению физико-механических свойств и способствует получению материала с более однородной структурой. Однако ряд дефектов, присущих контактному формованию, проявляется и при вакуумном формовании. Такими общими дефектами являются нарушения ориентации армирующего материала, оголение текстуры в наружных слоях изделия, наличие участков с неполным отверждением связующего, коробление и складки в слоях стеклопластика, усадочные явления и т. д.

При вакуумном формовании давление, необходимое для прессования изделий, образуется за счет разности давлений между наружным атмосферным давлением и внутренним разрежением, создаваемым в полости между резиновым чехлом и жесткой формой. В процессе вакуумного формования обогрев формы может производиться путем помещения ее в нагревательную камеру, а также при помощи пара, пропускаемого через каналы формы, или электрическими нагревателями. Вакуумный способ формования применяют в опытном производстве при изготовлении небольшой серии изделий, так как оборудование, используемое при работе по этому способу, быстро изнашивается и применение его в серийном производстве нецелесообразно.

Автоклавный способ формования целесообразно применять при изготовлении большой серии крупных и сложных изделий. Давление прессования (5—25 кГ/см2) в данном случае создается паром или водой, реже сжатым воздухом. При таком высоком давлении прессования получаются высокопрочные изделия. Прессформа для автоклавного формования аналогична прессформе, используемой при вакуумном формовании. Обогревание в процессе формования может производиться паром или горячей водой, применяемыми для создания давления, или электронагревателями, расположенными в форме. Для автоклавного формования изделий могут использоваться автоклавы, применяемые для вулканизации каучука в производстве резиновых изделий.

Формование методом свободной вытяжки осуществляется двумя способами: пневматическим и вакуумным. Пневматическое формование применяют для получения деталей, формование которых требует более высокого давления (избыточное давление при вакуумном формовании не превышает 0,8—0,9 кГ/см2).

Широкое применение получил способ пневматического и вакуумного формования. При пневматическом формовании листовую заготовку, нагретую до пластического состояния, зажимают по периметру матрицы, после чего давлением сжатого воздуха осаживают заготовку на матрицу. При вакуумном формовании внутри матрицы создают вакуум, в результате чего заготовка втягивается в матрицу, облегая ее поверхность. Таким способом изготавливают фасонные крышки, открытые резервуары, обтекатели, коки и другие тонкостенные изделия.

Для устранения прилипания формуемого изделия к поверхности формы последнюю следует предварительно смазать составом на основе поливинилового спирта, воды и глицерина или обложить слоем целлофана. Хорошие результаты дает предварительная промазка поверхности формы 20%-ным раствором пчелиного воска в бензине. Слой целлофана прокладывается также между гибкой матрицей и формуемым изделием. Температура при вакуумном формовании изделий из слоистых прессмате-риалов находится в пределах 80—120°С (для связующего типа БФ-140—150° С), время выдержки от 2 до 10 мин. на 1 мм. толщины изделия в зависимости от химической природы связующего и толщины прессуемого изделия.

Уплотнение материала при вакуумном формовании с эластичной диафрагмой может быть достигнуто с использованием атмосферного давления путем вакуумирования слоев стеклопластика в процессе его отверждения. При формовании под давлением и автоклавном формовании сжатие композитов во время отверждения производится горячими газами. Вентиляционные отверстия, связанные с атмосферой или вакуумом, предназначены для вывода

летучих побочных продуктов реакции и захваченного воздуха из отверждающегося стеклопластика. Из трех перечисленных выше методов формования с эластичной диафрагмой вакуумный способ менее других лимитируется размерами получаемого изделия. В некоторых случаях отверждение композитов при вакуумном формовании с эластичной диафрагмой происходит при комнатной температуре. Однако для улучшения свойств изделия отверждение, как правило, проводится при нагревании. При этом лучше всего использовать воздушные сушилки, но применяются также сушильные установки с инфракрасными нагревателями, а также конвекционные сушилки пассивного типа.

Важность антиадгезивов состоит в том, что поверхности двух твердых тел зачастую плохо разъединяются. Если же между телами существует граница твердое тело—жидкость или твердое тело—паста различной консистенции, поверхности легко разъединяются. Среди факторов, влияющих на адгезию двух материалов, имеющих способность взаимного проникновения, следует назвать химическую реакционную способность, поверхностное натяжение, конфигурацию поверхности и различную полярность. При многократном вакуумном формовании также используются

При вакуумном формовании давление, необходимое для прессования изделий, образуется за счет разности давлений между наружным атмосферным давлением и внутренним разрежением, создаваемым в полости между резиновым чехлом и жесткой формой. В процессе вакуумного формования обогрев формы может производиться путем помещения ее в нагревательную камеру, а также при помощи пара, пропускаемого через каналы формы, или электрическими нагревателями. Вакуумный способ формования применяют в опытном производстве при изготовлении небольшой серии изделий, так как оборудование, используемое при работе по этому способу, быстро изнашивается и применение его в серийном производстве нецелесообразно.

Автоклавный способ формования целесообразно применять при изготовлении большой серии крупных и сложных изделий. Давление прессования (5—25 кГ/см2) в данном случае создается паром или водой, реже сжатым воздухом. При таком высоком давлении прессования получаются высокопрочные изделия. Прессформа для автоклавного формования аналогична прессформе, используемой при вакуумном формовании. Обогревание в процессе формования может производиться паром или горячей водой, применяемыми для создания давления, или электронагревателями, расположенными в форме. Для автоклавного формования изделий могут использоваться автоклавы, применяемые для вулканизации каучука в производстве резиновых изделий.

Формование методом свободной вытяжки осуществляется двумя способами: пневматическим и вакуумным. Пневматическое формование применяют для получения деталей, формование которых требует более высокого давления (избыточное давление при вакуумном формовании не превышает 0,8—0,9 кГ/см2).

Сварку выполняли по следующей технологии: после нагрева узла до температуры 1200° С (со скоростью 40—60° С/мин) и выдержки 1—5 мин сваривали один из швов при выключенном нагревателе, в связи с чем температура к концу сварки падала до 30—40° С. Затем вновь узел подогревали до температуры 1200° С и сваривали второй шов. Для получения стабильного процесса сварки луч смещали от кромки в сторону металлической детали и а 1,5—2 мм. Сваренные но такой технологии узлы выдерживали длительное внутреннее давление до 10 кгс/см2, гидравлические удары до 40 кгс/см'2, обеспечивали вакуумную плотность до 10~а мм рт. ст., сохраняли работоспособность при контакте с агрессивной средой до 120 суток.

где Me — насыщаемый металл, образующийся при высоких температурах атомарный хром диффундирует в поверхностные слои металла. На поверхности стальной детали возникает слой карбидов Сг23Св, Сг7С3, отличающихся высокой микротвердостью (Н50 1800—2000), износостойкостью и жаростойкостью; Это позволяет применять хромирование для штампов, сопловых аппаратов, форсунок, осей приборов, шарикоподшипников. В результате хромирования железа получают структуру твердого раствора с концентрацией хрома выше 20%; это позволяет заменить нержавеющую сталь хромированным железом. В приборостроении применяют хромирование для молибденовых вводов, впаиваемых в стеклянные панели электровакуумных устройств. При хромировании на поверхности вводов образуется защитная окисная пленка состава Сг2О3, что увеличивает вакуумную плотность.

Для меди электровакуумных приборов с длительным сроком эксплуатации или хранения кислород является одной.из самых вредных примесей, отрицательно влияющих на вакуумную плотность; содержание его в меди и других металлах не должно превышать 0,001 % [1]. Однако надо отметить, что при столь малом содержании кислорода и наличии других примесей действие его зависит от сродства примесей к кислороду, которое, как правило, выше, чем сродство к нему меди. 'В конечном счете свойства меди определяются свойствами образующихся оксидов и распределения их в меди, а не тысячными долями процента кислорода.

Арматура, предназначенная для работы при вакууме, перед монтажом повторно испытывается на вакуумную плотность и герметичность при помощи гелиевого течеискателя. При выполнении этой операции должны быть предусмотрены необходимые меры и соблюдены правила, обеспечивающие качественное выполнение этого вида испытаний. Распаковка, расконсервация, очистка, обезжиривание и сушка арматуры производятся в отдельном помещении или на отдельно отгороженном участке. Внутренние поверхности арматуры перед испытанием промывают струей чистой воды и по возожности протирают салфетками до полной очистки от механических загрязнений. Изделия со сложной формой полостей очищают, пропуская перегретый пар.

Сплав отличается сравнительно высокой электропроводностью и рекомендуется для применения внутривакуумной полости. После обработки давлением в лист толщиною 1,0—0,08 мм сплав приобретает вакуумную плотность.

Штуцеры 2, 3 на верхней крышке через вентили сильфонного типа соединяли внутренний объем экспериментального участка с вакуумной системой и системой защитного газа. Последняя служила для создания инертной атмосферы в рабочем участке и всех элементах установки в периоды, когда установка отключалась от вакуумной системы, т. е. в период между опытами. В качестве защитного газа использовался высокочистый аргон. Большое внимание уделялось герметичности установки ввиду недопустимости утечек калия и натекания атмосферного воздуха. Одновременно ставилась задача организовать надежную откачку защитного газа из экспериментального участка, поскольку исследовалась теплоотдача при кипении калия под давлением собственных паров. Этим требованиям отвечала вакуумная система установки, обслуживаемая вакуумными насосами ВН-1 и РВН-20. Герметичность установки проверялась испытанием на вакуумную плотность. При этом критерием оценки последней служила величина уменьшения вакуума со временем. Перед началом работы откачка газов из холодного экспериментального участка производилась непосредственно через трубы, соединяющие его с вакуумными насосами. После разогрева установки и во время ее работы откачка рабочего участка проводилась через холодильник с дросселем 14. Благодаря малой скорости парогазовой смеси в холодильнике пары калия успевали сконденсироваться и поэтому

Некоторые детали электровакуумных приборов изготовляют из металлов и сплавов, выплавленных в окислительной среде, чаще всего на воздухе. Такие металлы и сплавы имеют большое число дефектов, снижающих их вакуумную плотность. В первую очередь это относится к железу, ко-вару, коррозионно-стойким сталям. В прутках этих материалов много волосовин и микроскопических трещин. Изготовленные из них детали, ограждающие вакуумную полость прибора, могут служить причиной нате-кания воздуха в прибор, поэтому их необходимо предварительно наплавлять медью. Толщина наплавленного слоя меди в готовой детали составляет 0,5—1 мм. Наплавление медного покрытия обычно производится в атмосфере водорода, в среде азота (процесс требует более тщательной подготовки поверхности) и в вакууме (около 10"1—10~2 Па), с нагревом ТВЧ под кварцевым колпаком. Этот способ имеет преимущества перед другими.

Припои обеспечивают вакуумную плотность соединений циркония с железом, низкоуглеродистой сталью и никелем при 20 °С и повышенных температурах. Пайку циркония этими припоями осуществляют без нанесения барьерных покрытий, что упрощает технологический процесс и повышает надежность соединений.

При пайке алюминия припоями-пастами на основе галлия в качестве наполнителя паст служат алюминий и сплав алюминия с магнием. Температура пайки 200—225 °С, время выдержки 4—6 ч; о~в = ЗО-т-50 МПа. При пайке облуженной поверхности чистым галлием с последующей термической обработкой ов = 28-=-38 МПа. Паяные швы выдерживают ударные, вибрационные и термоциклические нагрузки, обеспечивают вакуумную плотность не ниже 1 Па и имеют удовлетворительную коррозионную стойкость.

Возможна пайка кварца непосредственно с титаном или цирконием припоем ПСр 72. При этом образуются прочные и термостойкие спаи. Активный металл можно применять в качестве присадки к припою, например.,' при пайке кварца со сплавом 29НК припоем ПСр 72. Для этого поверхность кварца покрывали гидридом титана, образующим в вакууме чистый титан. Для соединения кварца со сплавом 29НК применяют также припой системы Ag—Си эвтектического состава и сердечник,содержащий 8 % Ti (массовые доли). Полученные таким образом спаи сохраняют вакуумную плотность при повторном нагреве до 400 °С. При изготовлении ненапряженного спая кварца с металлами используют оловянно-титановый или свинцово-титановый припой.

Строение кварцевых стекол (рис. 79, а) представляется наиболее простым. Здесь пространственная сетка образована из соединенных вершинами тетраэдров SiO4. Связи между кремнием и кислородом прочные, поэтому стекло мало расширяется при нагреве, плавится при температуре выше 1700°С, после плавления вязко и плохо формуется. Ячейки между тетраэдрами довольно велики, они расширяются при нагреве, и стекло теряет вакуумную плотность: при температуре 150вС оно пропускает гелий, выше 300°С — водород, а выше 800°С — воздух. В силикатных стеклах катионы металлов модифицирующих оксидов и технологических добавок помещаются (рис. 79, б) между отрицательно заряженными тетраэдрами SiO4, не нарушая строения силикатного каркаса. При этом углы между связями Si — О — Si меняются в более широких (120...180°С) пределах, чем в кварцевом стекле. <