2.4.4. Соединения различных материалов

Проблема, возникающая при соединении различных мате­риалов между собой, — согласование термических расширений. Если одна деталь должна была бы при нагреве расшириться на большую величину, чем другая, спаянная с ней, то в первой при нагреве возникают напряжения сжатия, во второй — растя­жения. Действительно, деталь, которая должна была бы рас­ширяться меньше, не будет давать расширяться другой, т. е. будет ее сжимать.

*) Это условие не является обязательным — если нагрев достаточен, при­меси растворятся в металле. Например, «сварку взрывом» производят на воздухе. При этом с помощью взрыва очень сильно «ударяют» один мате­риал о другой.

В случаях, когда «согласованный спай» металла с диэлектри ком сделать нельзя, стараются металлическую деталь сделать тонкой, чтобы она легко деформировалась и не давала напря­жениям в хрупком материале достигнуть опасных значений. Так соединяют стекло и медь (у меди тепловое расширение значительно больше, чем у стекла), кварц и металлы (у кварца тепловое расширение очень мало). Но такие спаи менее надежны, их стараются все же избегать, соединяя медь со стеклом через сплавы, хорошо согласующиеся со стеклом, а кварц с металлами — через несколько переходных стекол с промежуточными значениями коэффициента теплового расши­рения. Чтобы сделать переход, надо последовательно спаять 4—6 стекол специально подобранных марок. И так плохо, и эдак...

Любая техническая задача имеет несколько решении. Какое решение эффективнее? Для ответа на этот вопрос надо знать, что важнее — малая стоимость или быстрота реализа­ции? Хорошие технические параметры или малый «технический риск» (малая вероятность неудачи)? Никогда одно не может быть настолько важнее другого, чтобы это другое игнорировать совсем. Учитывать надо все — в этом и состоит мудрость.

Ситуация выбора при оценке многих параметров имеется и при выборе способа соединения материалов. Например, один тип спая металла с керамикой надежнее, а другой имеет меньшие габариты. А тот, который и мал, и надежен, требует для изготовления дефицитных материалов. И так далее...

К неразъемным соединениям сводится заметная часть вакуумного «конструктора». Остальное — это разъемные соеди­нения и «вводы движения». К разъемным соединениям отно­сится коммутационная аппаратура — все, предназначенное для открытия и закрытия трубопроводов: краны, вентили, затворы. К ним также относятся предназначенные для проникновения внутрь вакуумных систем шлюзы (промежуточные камеры, которые можно откачивать) и люки.