一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬的雙封結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于真空開關(guān)管陶瓷金屬封接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及是一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷作為真空開關(guān)管(真空滅弧室)的外殼材料必須與金屬進(jìn)行可靠地封接。通常用釬焊的方式使陶瓷和金屬封端蓋板連接在一起。為此，陶瓷端面必須進(jìn)行金屬化處理，然后通過金屬封接環(huán)使陶瓷端面和金屬端蓋連接在一起，金屬封接環(huán)的材質(zhì)、形狀和尺寸必須滿足特定的要求，需嚴(yán)格掌控封接環(huán)金屬材料與陶瓷膨脹系數(shù)的匹配情況，合理確定金屬封接環(huán)的厚度和高度。現(xiàn)有技術(shù)中，其封接環(huán)形狀如圖1所示，為柱狀薄壁單層圓環(huán)，壁厚< 1mm，高度約10mm。封接的基本要求主要有兩點(diǎn)，一是優(yōu)良的氣密性，其真空壽命不低于20年；二是充分的封接強(qiáng)度，能夠耐受封接應(yīng)力、熱沖擊應(yīng)力和機(jī)械操作應(yīng)力，至少保持20年不失效。目前規(guī)定真空開關(guān)管陶瓷與金屬封接抗拉強(qiáng)度為60?80MPa，上述現(xiàn)有技術(shù)的柱狀薄壁單層圓環(huán)對(duì)于小型的真空開關(guān)管是可以滿足要求的，但是，對(duì)于50kA及以上大容量和40.5kV及以上高電壓真空開關(guān)管產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量約10?50kg，操作沖擊力很大，對(duì)于此類產(chǎn)品，柱狀薄壁單層圓環(huán)的封接環(huán)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度明顯不足，加之影響陶瓷金屬封接抗拉強(qiáng)度的因素很多，諸如陶瓷的粒度、玻璃相含量，金屬化膏的配制和涂覆，釬焊工藝，陶瓷與金屬的匹配，金屬封接環(huán)的設(shè)計(jì)等都是強(qiáng)相關(guān)項(xiàng)，而且過程控制難度大，又不便直接檢測(cè)，因而陶瓷金屬封接的抗拉強(qiáng)度一直存在較高的分散性，致使真空開關(guān)管產(chǎn)品的真空失效率仍處在一個(gè)較高的水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供可以提高陶瓷與金屬封接部位氣密的可靠性，增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以適用于大容量、高電壓、體積較大的真空開關(guān)管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求的一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括端蓋板、陶瓷殼和陶瓷金屬化端面，所述陶瓷殼的陶瓷金屬化端面與端蓋板之間采用雙層封接環(huán)焊接。
[0005]所述雙層封接環(huán)為等高雙層封接環(huán)，所述等高雙層封接環(huán)的上下兩個(gè)端面都為平面，等高雙層封接環(huán)的2個(gè)等高環(huán)下端面與與陶瓷金屬化端面焊接組成雙層端封的雙封結(jié)構(gòu)。
[0006]所述雙層封接環(huán)為不等高雙層封接環(huán)，所述不等高雙層封接環(huán)的上端面為平面，不等高雙層封接環(huán)的下端面外層切去一段形成不等高環(huán)外層下端面和不等高環(huán)內(nèi)層外柱面，不等高環(huán)外層下端面與陶瓷殼的陶瓷金屬化端面焊接端封，不等高環(huán)內(nèi)層外柱面與陶瓷殼的端口內(nèi)柱面的金屬化端面焊接套封，組成端封與套封雙封的雙封結(jié)構(gòu)。
[0007]所述等高雙層封接環(huán)的壁厚為0.5?0.7mm。
[0008]所述不等聞雙層封接環(huán)的壁厚為0.5?0.7mm,不等聞環(huán)內(nèi)層外柱面的聞度為3 ?5mm0
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，采用等高雙層封接環(huán)或不等高雙層封接環(huán)，使金屬與陶瓷的封接面由一個(gè)增加到兩個(gè)，試驗(yàn)證明，等高雙層封接環(huán)封接面積增加了一倍，抗拉強(qiáng)度也就得到了成倍的提升，不等高雙層封接環(huán)的內(nèi)層與陶瓷的封接的部位由端面與端面，變?yōu)橥庵媾c內(nèi)柱面，試驗(yàn)證明，封接面積可達(dá)端面封接的5倍以上，而且焊接面的受力方向發(fā)生了 90度的變化，拉力變成了剪切力，其抗拉強(qiáng)度提高的倍數(shù)將明顯大于封接面積增加的倍數(shù)，有效的解決了由于陶瓷金屬封接部位漏氣而帶來的真空失效的真空開關(guān)管的最主要的質(zhì)量問題，提高了真空開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，滿足了開斷電流為50kA及以上大容量和電壓為40.5kV及以上以及產(chǎn)品質(zhì)量為10?50kg的高電壓真空開關(guān)管產(chǎn)品氣密可靠性和較高封接結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度的要求，所以，本發(fā)明的封接結(jié)構(gòu)氣密性好、機(jī)械強(qiáng)度高，抗沖擊力強(qiáng)。
[0010]【附圖說明】:
圖1是現(xiàn)有技術(shù)單層封接環(huán)封接典型結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明等高雙層封接環(huán)封接結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3是本發(fā)明不等高雙層封接環(huán)立封與套封封接結(jié)構(gòu)示意圖，
圖4是本發(fā)明等高雙層封接環(huán)的示意圖，
圖5是本發(fā)明不等高雙層封接環(huán)的示意圖，
圖6是三種封接結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比圖。
[0011]圖中:
1.端蓋板，
2.單層封接環(huán)，
3.陶瓷金屬化端面，
4.陶瓷殼，
5.等高雙層封接環(huán)，
5-1.等高環(huán)上端面，
5-2.等高環(huán)下端面，
6.不等高雙層封接環(huán)，
6-1.不等高環(huán)上端面，
6-2.不等高環(huán)外層下端面，6-3.不等高環(huán)內(nèi)層外柱面。
【具體實(shí)施方式】
[0012]
【具體實(shí)施方式】I
如圖2和圖4所示，本發(fā)明包括端蓋板1、陶瓷殼4和陶瓷金屬化端面3，在陶瓷殼4的陶瓷金屬化端面3與端蓋板I之間焊接雙層封接環(huán)，所述雙層封接環(huán)為等高雙層封接環(huán)5，其中，陶瓷殼4的陶瓷金屬化端面3與雙層封接環(huán)的封接在真空中釬焊完成，所述等高雙層封接環(huán)5的上下兩個(gè)端面都為平面，等高雙層封接環(huán)5的等高環(huán)上端面與5-1與端蓋板I焊接，等高雙層封接環(huán)5的2個(gè)等高環(huán)下端面5-2與陶瓷金屬化端面3焊接組成雙層端封的雙封結(jié)構(gòu)，由于采用雙封結(jié)構(gòu)，所述等高雙層封接環(huán)5的壁厚可以較單層封接環(huán)薄30%?50%,
所述等高雙層封接環(huán)5的壁厚具體為0.5?0.7_，這樣，不僅可以保證封接環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度，還可以使封接應(yīng)力小一些。
[0013]【具體實(shí)施方式】2
如圖3和圖5所示，本發(fā)明包括端蓋板1、陶瓷殼4和陶瓷金屬化端面3，在陶瓷殼4的陶瓷金屬化端面3與端蓋板I之間焊接雙層封接環(huán)，所述雙層封接環(huán)為不等高雙層封接環(huán)6，所述不等高雙層封接環(huán)6的不等高環(huán)上端面6-1為平面，下端面外層切去一段，形成不等高環(huán)外層下端面6-2和不等高環(huán)內(nèi)層外柱面6-3，所述不等高環(huán)內(nèi)層外柱面6-3的高度為3?5mm，不等高環(huán)上端面6_1與端蓋板I焊接，不等高環(huán)外層下端面6_2與陶瓷殼4的陶瓷金屬化端面3焊接端封，不等高環(huán)內(nèi)層外柱面6-3與陶瓷殼4的端口內(nèi)柱面的金屬化端面3焊接套封，組成端封與套封雙封的雙封結(jié)構(gòu)，其中，陶瓷殼4的陶瓷金屬化端面3與雙層封接環(huán)的封接在真空中釬焊完成，應(yīng)注意陶瓷殼端口內(nèi)柱面磨削高度要大于和封接環(huán)的配合高度，由于采用端封與套封雙封的雙封結(jié)構(gòu)，所述不等高雙層封接環(huán)6的壁厚可以較單層封接環(huán)薄30%?50%,所述不等高雙層封接環(huán)6的壁厚具體為0.5?0.7mm,這樣,不僅可以保證封接環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度，還可以使封接應(yīng)力小一些。
[0014]本發(fā)明所述雙層封接環(huán)的制備方法采用如下步驟:
第一步，一次沖壓落料引深。選取厚度在Imm以下的軟態(tài)帶材,如4J33可伐、CuNi合金、FeNi合金、TUl無氧銅、或SUS316L不銹鋼，落料引深；
第二步，二次沖壓引深。在一次沖壓落料引深的基礎(chǔ)上再反引深；
第三步，切邊切底。在二次沖壓引深的基礎(chǔ)上車至設(shè)計(jì)尺寸，可加工成兩種封接環(huán)，第一種是如圖4所示的等高雙層封接環(huán)，第二種是如圖5所示的不等高雙層封接環(huán)，對(duì)于等高雙層封接環(huán)，車加工過程中必須確保兩個(gè)下端面5-2在一個(gè)平面內(nèi)，至此封接環(huán)制造完成。
[0015]圖6是三種封接結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比圖，圖中，橫坐標(biāo)為樣品組號(hào)，縱坐標(biāo)為抗拉強(qiáng)度MPa,樣品分為一、二、三、四、五共五組,每一組都有3個(gè)樣品，其中符號(hào)“?！睘閱螌臃饨迎h(huán)樣品；符號(hào)“ □”為雙層等高封接環(huán)樣品；符號(hào)“Λ”為雙層不等高封接環(huán)樣品；如圖6所示，五組的試驗(yàn)結(jié)果表示，現(xiàn)有技術(shù)的單層封接環(huán)樣品的抗拉強(qiáng)度為62?90MPa，本發(fā)明由于采用等高雙層封接環(huán)或不等高雙層封接環(huán)，使金屬與陶瓷的封接面由一個(gè)增加到兩個(gè)，雙層等高封接環(huán)樣品抗拉強(qiáng)度為180?205MPa，雙層不等高封接環(huán)樣品抗拉強(qiáng)度為195?210MPa，試驗(yàn)證明，等高雙層封接環(huán)封接面積增加了一倍，抗拉強(qiáng)度也就得到了成倍的提升，不等高雙層封接環(huán)的內(nèi)層與陶瓷的封接的部位采用端封與套封雙封的雙封結(jié)構(gòu)，封接面積可達(dá)端面封接的4?7倍，而且焊接面的受力方向發(fā)生了 90度的變化，拉力變成了剪切力，其抗拉強(qiáng)度得到了更大的提高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)，包括端蓋板(I)、陶瓷殼(4)和陶瓷金屬化端面(3)，其特征在于，所述陶瓷殼(4)的陶瓷金屬化端面(3)與端蓋板(I)之間采用雙層封接環(huán)焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙層封接環(huán)為等高雙層封接環(huán)(5)，所述等高雙層封接環(huán)(5)的上下兩個(gè)端面都為平面，等高雙層封接環(huán)(5)的2個(gè)等高環(huán)下端面與(5-2)與陶瓷金屬化端面(3)焊接組成雙層端封的雙封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述雙層封接環(huán)為不等高雙層封接環(huán)(6)，所述不等高雙層封接環(huán)(6)的上端面為平面，不等高雙層封接環(huán)(6)的下端面外層切去一段形成不等高環(huán)外層下端面(6-2)和不等高環(huán)內(nèi)層外柱面(6-3)，不等高環(huán)外層下端面(6-2)與陶瓷殼(4)的陶瓷金屬化端面(3)焊接端封，不等高環(huán)內(nèi)層外柱面(6-3)與陶瓷殼(4)的端口內(nèi)柱面的金屬化端面(3)焊接套封，組成端封與套封雙封的雙封結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述等高雙層封接環(huán)(5)的壁厚為0.5?0.7mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述不等高雙層封接環(huán)(6)的壁厚為0.5?0.7_，不等高環(huán)內(nèi)層外柱面(6-3)的高度為3?Smnin
【專利摘要】一種真空開關(guān)管陶瓷外殼與金屬封接的雙封結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有技術(shù)封接環(huán)為柱狀薄壁單層圓環(huán)，封接強(qiáng)度低，可靠性差，滿足不了大容量、高電壓、質(zhì)量重的真空開關(guān)管封接環(huán)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的問題，特征是陶瓷殼的陶瓷金屬化端面與端蓋板之間采用等高雙層封接環(huán)或不等高雙層封接環(huán)焊接，有益效果是，金屬與陶瓷的封接面由一個(gè)增加到兩個(gè)，封接面積大，有效的解決了由于陶瓷金屬封接部位漏氣而帶來的真空失效的真空開關(guān)管的最主要的質(zhì)量問題，提高了真空開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，滿足了開斷電流為50kA及以上大容量和電壓為40.5kV及以上以及產(chǎn)品質(zhì)量為10～50kg的高電壓真空開關(guān)管產(chǎn)品氣密可靠性和較高封接結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度的要求。
【IPC分類】H01H33-662, H01H33-664
【公開號(hào)】CN104576174
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410831726
【發(fā)明人】金玉華, 國(guó)世崢, 王政, 李玉林
【申請(qǐng)人】沈陽華德海泰電子有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日