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真空密封
东北大学
《真空系统设计》之五
真空密封
1. 概述---真空密封的分类
2. 静密封
永久密封连接
可拆密封连接
“O”形密封圈的密封力计算
垫圈密封的机理
3. 动密封
接触密封连接
非接触密封连接
软件变形密封连接
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1 概述
真空密封的意义
真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的。这就要求连接处即要连接可靠,又要防止发生漏气。所以,保证密封质量,把真空系统的漏气率控制在一定的范围内是系统设计和装配过程中的重要问题。
有些真空密封除了要求不漏气外,还要求允许电流传输、运动传输、材料传递等,超高真空系统还要求耐高温烘烤,所以,真空密封存在多种不同结构形式和密封方法,所使用的材料也有多种。
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根据被连接件的相互关系,可以将真空密封分为
两大类:静密封连接和动密封连接。
密封种类的进一步划分见图1。
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2 静密封
永久密封连接
永久密封连接用于不需经常拆卸的密封连接处,用这种方法可以保证最好的密封和机械强度。
玻璃与玻璃的封接
通常在煤气、天然气与氧气混合火焰中进行。
被封接玻璃之间的热膨胀系数要极为相近,否则会因封接时产生的内应力引起破裂,经验证明膨胀系数之差应不大于7×10-7/℃。
如果热膨胀系数相差太大,应采用过渡封接。
封接时注意火焰作用在玻璃上的温度,最好采用退火工艺以消除内应力。
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玻璃与金属封接
最常见到的玻璃与金属的封接是电极引线,以
及管道状的玻璃与金属的封接。
匹配密封和非匹配密封
A. 匹配密封:
匹配封接指的是膨胀系数相近的玻璃和金属之间的封接,封接处内应力小。
B. 非匹配密封:
非匹配封接指的是膨胀系数相差较大的玻璃和金属之间的封接,封接处内应力大。为了消除这种内应力,一般多采用延展性好的薄壁金属管(如无氧铜管)与玻璃封接,靠金属的塑性变形来消除内应力.
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非匹配封接金属管管壁在封接处逐渐变薄,以利于变形
外封接---玻璃仅熔接在金属管壁外侧。
内封接---玻璃仅熔接在金属管壁内侧。
双边封接---玻璃从内、外二侧包住金属管壁。
图2为双边密封。
这类封接不大经受住温度的反复升降。
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金属与金属封接
焊接方法(图3)
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无压熔焊:不用压力使被焊接件相互接触,对接触部位加热使金属表面或边缘局部熔化形成混合金属液(包含焊料合金)填满缝隙,冷却凝固后熔焊在一起。热源:气焊、电弧焊、电子束焊。
气焊:焊剂放气率大,只用在笨重的铜或铁容器焊接上。
原子弧焊:焊缝均匀干净,适用于铁、软钢、铝、铬的焊接。但因氢可溶于镍液,冷却放出时成孔或缝,铜及其合金因氢变脆,而不适用于镍和铜。
碳弧焊:可用于焊接铁、镍、铝或铜。
合金焊条取代钨电极氩弧焊:多用于铝和不锈钢的焊接。
氩弧焊或氦弧焊:多用于焊钢、不锈钢、铜、银、钛等。
电子束焊接:×10-3Pa下通过电子轰击进行,焊缝质量优良,多用于不锈钢、铝合金、钨、钼及钽的焊接。
加压焊接:金属元件用压力连接在一起,电阻焊产生电阻热,冷焊不需要加热。
冷焊多用于抽成真空的金属管的封口,焊面必须无氧化物和脱脂良好,所需压力因材料而不同。
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真空技术对焊缝的要求:
a. 设计焊缝结构时,接头
必须焊透,应避免产生
聚集污物的有害空间。
真空技术中常见的焊接结构如图4所示。正确的方式总是在真空的一侧进行深度熔焊。错误的焊接方法都会形成死空间。
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