Способ изготовления высокотемпературной термопары

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить эксплуатационную надежность термопар из тугоплавких металлов . Термозпектроды, скрученные с зазором , размещают в кварцевой оболочке, заполняемой защитным газом. После герметизации оболочки и укладки ее на отражатель осуществляют сварку термоэлектродов между собой и с оболочкой расфокусированным лазерным излучением, направляемым перпендикулярно в зазор скрутки. Наличие двух светоловушек (за счет отражения части лазерного излучения от боковых поверхностей гермоэлектродое и зеркальной поверхности) и двустороннего одновременного образования объемов расплавления вызывает более интенсивное образование локального объема расплавления. Время нахождения материала термозлектродов в температурном интервале хрупкости, а, соответственно, и размер зоны охрупчивания значительно сокращаются . 2 ил с/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ (21) 4661246/10 (22) 10.03.89 (46) 07,05.91.Бюп, М 17 (71) Специальное конструкторское бюро

"Электротермометрия" Луцкого производственного объединения "Электротермометрия" и Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) В.И.Белобородченко, M.8.ÁîëüUjàêîâ, И,П. Куритнык и Л.Л. Кузьминская (53) 536,53(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

% 800691, кл. 6 01 К 7/02, 1981.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1408247, кп. G 01 К 7/02, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМОПАРЫ (57) Изобретение относится к термаметрии и позволяет повысить эксплуатационную надежность термопар из тугоплавких металИзобретение относится к термометрии и может быть использовано для изготовления термопар из тугоплавких металлов и их сплавов.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности высокотемпературной термопары за счет уменьшения зоны охрупчивания.

На фиг.1 показана термопара, изготовленная па предложенному способу; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Обозначения, принятые на фиг.1.2: 1,2— термоэлектрады, 3 — защитная кварцевая оболочка, 4 — рабочий спай, 5 — источник лазерного излучения 6 — отражающая зеркальная поверхность. А2 » 1647282 А1 лов. Термаэлектроды, скрученные с зазором, размещаюг в кварцевой оболочке. заполняемой защитным газам. После герметизации оболочки и укладки ее на отражатель осуществляют сварку термаэлектродов между собой и с оболочкой расфокусированным лазерным излучением, направляемым перпендикулярна в зазор скрутки. Наличие двух светаповушек (за счет отражения части лазерного излучения ат боковых поверхностей термаэпектрадов и зеркальной поверхности; и двустороннего одновременного образования объемов расплавления вызь:вает более интенсивное образование локального объема расплавления. Время нахождения материала термоэлектродов в температурном интервале хрупкости, а, соответственно, и размер зоны охрупчивания значительно сокращаются. 2 ил, Способ изготовления высокотемпературной термопары реализуют следующим образом, Термоэлектроды 1 и 2 скручивают с зазором, помещают в защитную кврацевую оболочку 3 с касанием ее внутренней стенки хотя бы одного термаэлектрода, чта необходимо для снижения тепловой инерции термопары (в примере канкретнага выполнения используют вольфрам-рениевые термоэлектроды из сплавов ВР 5 и ВР

20 диаметром 0,3 мм; величина зазора скрутки составляет 0,1-0,15d, где d — диаметр термоэлектродной проволоки). Полость кварцевой оболочки 3 продувают защитным газом (например, смесью Аг+Не (80+20;ь),и

1647282

10 гоплавкого

25

40

45 о0 одновременно с продувкой герметизируют ее за счет локального разогрева торцов внешним плазменным источником и деформирования обжатием при достижении температуры.размягчения и начала плааления кварца.

Затем устанавливают герметизированную оболочку 3 на.отражающую зеркальную поверхность 6 таким образом, чтобы поток излучения от лазерного источника 5 был направлен перпендикулярно к зазору скрутки термоэлектродов 1 и 2. Это формирует сварной рабочий спай 4. Сварку производят расфокусированным лазерным излучением (диаметр пятна 1 мм, частота пульсации 1= 1/4, фокусное расстояние F=400 мм). Высокая температура плавления кварца и хорошие . оптические свойства способствуют передаче излучения лазера практически без потерь через оптически прозрачный кварц без его заметного нагрева.

Часть патока излучения нагревает поверхности термоэлектродов 1 и 2, а часть потока проходит в зазор между витками скрутки, отражается от зеркальной поверхности 6 и выводится в зазор, вызывая дополнительный эффект нагрева, Двойной зеркальный эффект (отражение части излучения прямого пучка от боковых поверхностей термоэлектродов и обратного пучка от зеркальной поверхности) концентрирует тепловую. энергию излучения в зазоре витков скрутки до момента образования жидкой металлической фазы, перекрывающей зазор, Образование локального объема расплавления происходит более интенсивно. что благоприятно сказывается на уменьшении областей хрупкости, поскольку расплавление проволок происходит с двух сторон одновременно.

Жесткие режимы сварки и влияние светоловушек (двойной зеркальный эффект) способствует высокой интенсивности сварки, Для уменьшения этого явления исполь. зуется принцип регулирования плотности мощности излучения в световом пятне и диаметра пятна эа счет расфокусировки излучения, которую осуществляют перемещением свариваемых деталей под фокальную плоскость объектива.

Относительно большая площадь фокусного пятна (диаметром 1 мм) позволяет получить достаточно развитую зону оплавления со слабо выраженной границей раздела, которая образуется при преимущественном оплавлении менее тугоплавкого металла более тугоплавким и смачивании им более туНаличие двух светоловушек и двустороннего одновременного образования объемов расплавления требует меньшей энергии излучения по сравнению с односторонней сваркой. Силы поверхностного натякения жидкой фазы при расфокусировке излучения и двустороннем оплавлении термоэлектродов препятствуют выбросу расплавленного металла, способствуют удержанию объема расплава в зазоре между витками скрутки, что благоприятно сказывается на формировании шва и зоны термического влияния, Малые зоны хрупкости способствуют уменьшению погрешности измерения эа счет неоднородности свойств термоэлектродов по их длине. Наличие литой зоны гарантирует постоянный механический контакт между термоэлектродами в рабочем спае за весь срок. службы термопары.

Формула изобретения

Способ изготовления высокотемпературной термопары, включающий размещение термоэлектродов, скрученных в месте

35 образования, рабочего спая, в защитную кварцевую оболочку; сварку термоэлектродов между собой и с оболочкой, заполнение оболочки защитным газом с последующей ее герметизацией„отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности термопары, скручивание термоэлектродов осуществляют с образованием зазора между ними, после герметизации защитной кварцевой оболочки ее укладывают на отражающую зеркальную поверхность, а сварку термоэлектродав проводят после укладки. расфокусированным лазерным излучением, направляемым перпендикулярно в зазор скрутки.

1647282

Составитель Н.Соловьева

Техред М,Моргентал Корректор Т.Колб

Редактор В.Данко

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1390 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5