6.2 Нероз’ємні вакуумні з’єднання

Вакуумні системи невеликих розмірів, що призначені для дослідницьких робіт, часто виготовляються повністю з тугоплавкого скла, що витримує інтенсивну термічну обробку. Усі з'єднання в них виконуються шляхом пайки, здійснюваної нагріванням з’єднувальних елементів до температури розм'якшення скла. Для жорстко спаяних скляних вакуумних з'єднань обидва елементи повинні бути виготовлені зі стекол, різниця коефіцієнтів теплового розширення яких не перевищує 5%.

Високовакуумні установки великих розмірів унаслідок крихкості скла виготовляються тільки з металу. Особливо треба бути обережним, якщо у вакуумній системі мається ртуть. У зв'язку з цим мідь, алюміній, золото, срібло і латунь, застосовувати не можна, оскільки на них хімічно діє ртутна пара. У багатьох випадках насоси і вакуумні системи (наприклад, для одержання надвисокого вакууму) виготовляються цілком з нержавіючої сталі.

Жосткі з'єднання металевих деталей виконуються шляхом пайки або зварювання, при цьому перевага віддається твердим припоям у порівнянні з м’якими. Припої, що плавляться при температурі нижче 300° С, називають м'якими, а припої з температурою плавлення вище 300° С - твердими. Міцність пайки м'якими припоями звичайно невисока, а робоча температура з'єднаних деталей повинна бути не вище 120 С. Для запобігання з’єднувальних деталей від окислювання пайку проводять без флюсу у вакуумі або водневих печах.

Для виготовлення нероз'ємних металевих з'єднань, що використовуються у вакуумних системах великих розмірів, застосовуються різні види зварювання. Найбільш поширені наступні види зварювань:

1) електродугове зварювання для виробів з маловуглецевих і нержавіючої сталі з товщиною стінок у місці зварювання не менше 2 мм;

2) аргонно-дугове зварювання вольфрамовим електродом, при якій до місця зварювання подаються постійний струмінь аргону, що запобігає окислювання шва, що зварюється, що дозволяє одержувати герметичні з'єднання нержавіючої сталі, міді, алюмінію при товщинах деталей, що з'єднуються 0,1-5 мм;

3) електронно-променеве зварювання, що ведеться у вакуумних камерах при тиску ~10^-5 мм рт. ст. і застосовуються для герметичного з'єднання хімічно активних і тугоплавких матеріалів;

4) холодне зварювання з використанням пластичної деформації, що застосовується для з'єднання невеликих деталей з міді, алюмінію й інших пластичних матеріалів.

6.3 Розбірні вакуумні з'єднання

Розбірними називаються вакуумні з'єднання, які дозволяють розділяти і знову з’єднувати окремі вузли й елементи вакуумних систем з дотриманням герметичності стику. Герметичність досягається заповненням зазору між матеріалами, що з'єднуються, замазкою (наприклад, піцеїном) чи використанням фланцевих з'єднань з герметичними прокладками (гума, фторопласт, м'які метали).

Розбірні вакуумні з'єднання повинні задовольняти наступним вимогам: мінімальне натікання і відсутність газовиділення; достатня механічна міцність; технологічність у виготовленні і зручність в експлуатації; здатність витримувати багаторазові прогрівання без порушення герметичності; можливість легкої перевірки на герметичність.

З'єднання на вакуумних замазках використовуються для з’єднування скляних і металевих трубок і приєднання до вакуумної системи дифузійного насоса (рис.1).

Рис. 1. З’єднання на вакуумних замазках:

1, 3 – з’єднувальні елементи; 2 – вакуумна замазка

Найбільш розповсюдженою вакуумною замазкою є піцеїн. Він виготовляється з бджолиного воску й очищеного дьогтю і при кімнатній температурі має пружність пари ~10^-8 мм рт. ст. Зі збільшенням температури вище 50° С піцеїн розм'якає і плавиться, а пружність пару може зростати до 1 мм рт. ст. Тому місця з'єднань на піцеїні не можна піддавати нагріванню. З появою течі у вакуумній установці в першу чергу варто перевіряти піцеїнові з'єднання, тому що піцеїн має властивість згодом розтріскуватися.