Способ изготовления высокотемпературной термопары

 

Сущность изобретения: термоэлектро- Ды термопары скручивают в месте образования рабочего спая и размещают на кварцевой пластине. Осуществляют герметизацию путем нанесения на термоэлектроды в зоне их скрутки капли расплавленного кварца. Затем термоэлектроды сваривают лазерным излучением для образования надежного рабочего спая. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 К 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4799781/10 (22) 05.03;90 (46) 30.04.93. Бюл, № 16 (71) Специальное конструкторское бюро ,"Электротермометрия" и Львовский политехнической институт (72) В. И. Белобородченко, И. П. Куритнык, M. В. Большаков, А, В. Капко и Л. В. Бачмага (56) Заявка Великобритании ¹ 2029640, кл, Н 011 35/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 11664477228822, кл..G 01 К 7/02, 1989, Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для изготовления термопар из тугоплавких металлов и их сплавов;

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности термопары при одновременном упрощении процесса ее изготовления, На чертеже изображена высокотемпературная термопара, изготовленная предлагаемым способом, где: 1 — кварцевая пластинка, 2 — кварцевые трубки. 3 — капля из кварцевого стекла, 4 — рабочий спай термопары, 5 — термоэлектродй.

Способ осуществляют следующим образом.

На нарезанную для термоэлектродов 5 проволоку из тугоплавкого металла, например, BP-5 и .ВР-20, надевают кварцевые трубкй 2. Свободные концы термоэлектродов 5 скручивают и образуют рабочий спай термопары 4. Собранную таким образом конструкцию укладывают на кварцевую пластинку 1. Далее на рабочий спай 4 термопары экструзивной дозировкой подают каплю

3 из жидкого кварцевого расплава, которая, „„>Ц„„1812447 А1

2 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ TEPMOflAPbl (57) Сущность изобретения: термоэлектроды термопары скручивают в месте образования рабочего спая и размещают на кварцевой пластине, Осуществляют герме- тизацию путем нанесения на термоэлектроды в зоне их скрутки капли расплавленного кварца. Затем термоэлектроды сваривают лазерным излучением для образования надежного рабочего спая, 1 ил. кристаллизируясь, сплавляет две кварцевые трубки 2, надетые на термоэлектроды 5, и кварцевую пластинку 1. При этом образуется прочная U-образная конструкция, Затем для обеспечения надежного гальванического контакта скрученных термоэлектродов 5 проводят сварку лазерным излучением в зазор скрутки.

Вследствие кратковременности воздействия (т - 0,1 1 мс) лазерного луча при сварке, исходные структуры свариваемых металлов получают минимальные локальные повреждения (зона термического влияния 1,6 10 м).

Внутренние механические напряжения в термоэлектродах после лазерной сварки минимальны, что приводит к минимальным искажениям номинальной статической характеристики преобразования термопары.

Геометрическая форма, принятая закристаллизовавшейся кварцевой каплей под действием сил смачивания и поверхностного натяжения, обладает линзовым эффектом. Последний способствует менее энергоемкому ведению процесса сварки ра1812447

Составитель Н,Соловьева з

Техред М.Моргентал Корректор Ъ.Пилипенко

Редактор

Заказ 1571 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 бочего слоя, повышает эффективный КПД процесса.

Существенным преимуществом предложенного способа является жесткая, за счет вплавления, фиксация термоэлектродов в кварцевой массе, что разгружает их от механических воздействий, которые целиком воспринимаются оболочкой.

В процессе лазерной сварки термоэлектродов 5 давление плазменно-парового факела способствует локальному расплавлению кварца и металла, переводу последнего в парообразное состояние и формированию микрополости в защитной оболочке.

Избыточное давление газовой фазы, ее состав (металлический пар) способствуют появлению эффекта оптического пробоя газа. В последнем случае формируется плазменный факел в промежутке свариваемый металл-стенкаполости. Плазменныйфакел интенсифицирует плавление кварцевой оболочки и рост полости. Одновременйо возрастает стейень поглощения излучения лазера плазмой, что является экранировкой зоны сварки. Поступление световой энергии в микрообъем расплава металла уменьшается, кратер закрывается и сечение сварной зоны близко к сечению скрутки термоэлектродов. Одновременно из-за экранировки объем расплавления и линейные размеры зоны термического влияния на участках термоэлектродов в зоне рабочего спая снижаются. Рост полости в защитной оболочке и оттеснение массы кварца от сварного контакта термоэлектродов будут определяться механизмом оптического пробоя до тех пор. пока мощность, подводимая в плазму лазерным излучением и его поглощением, не уравновешивается потерями на расплавление стенок микрополости.

После окончания лазерного облучения начинается процесс кристаллизации объема расплава сварной точки и конденсации паровой фазы металла термоэлектродов 5 на стенках полости защитной кварцевой оболочки, Образующийся при этом второй (помимо сварного) постоянный гальванический контакт между термоэлектродами 5 и оболочкой способствует резкому снижению тепловой инерции термопары. Газовый состав микрополости характеризуется остат15 ками свободных газов, выделившихся из расплава сварной точки, Таким образом проявляется положительный эффект рафинирования исходного материала термоэлектродов, 20 Благодаря герметизации рабочего спая кварцевым монолитом исключается присутствие атмосферных газов между оболочкой и термоэлектродами термопары.

Формула изобретения

Способ изготовления высокотемпературной термопары, включающий герметизацию ее термоэлектродов, скрученных в месте образования рабочего спая, в оболочке из квар30 ца с последующей сваркой термоэлектродов лазерным излучением, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности термопары при одновременном упрощении процесса ее изготовления, 35 термоэлектроды размещают на кварцевой пластине, а герметизацию осуществляют путем нанесения на них капли расплавленного кварца,