一种真空开关管陶瓷外壳与金属的双封结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于真空开关管陶瓷金属封接技术领域，特别涉及是一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构。
【背景技术】
[0002]陶瓷作为真空开关管(真空灭弧室)的外壳材料必须与金属进行可靠地封接。通常用钎焊的方式使陶瓷和金属封端盖板连接在一起。为此，陶瓷端面必须进行金属化处理，然后通过金属封接环使陶瓷端面和金属端盖连接在一起，金属封接环的材质、形状和尺寸必须满足特定的要求，需严格掌控封接环金属材料与陶瓷膨胀系数的匹配情况，合理确定金属封接环的厚度和高度。现有技术中，其封接环形状如图1所示，为柱状薄壁单层圆环，壁厚< 1mm，高度约10mm。封接的基本要求主要有两点，一是优良的气密性，其真空寿命不低于20年；二是充分的封接强度，能够耐受封接应力、热冲击应力和机械操作应力，至少保持20年不失效。目前规定真空开关管陶瓷与金属封接抗拉强度为60?80MPa，上述现有技术的柱状薄壁单层圆环对于小型的真空开关管是可以满足要求的，但是，对于50kA及以上大容量和40.5kV及以上高电压真空开关管产品，产品质量约10?50kg，操作冲击力很大，对于此类产品，柱状薄壁单层圆环的封接环结构强度明显不足，加之影响陶瓷金属封接抗拉强度的因素很多，诸如陶瓷的粒度、玻璃相含量，金属化膏的配制和涂覆，钎焊工艺，陶瓷与金属的匹配，金属封接环的设计等都是强相关项，而且过程控制难度大，又不便直接检测，因而陶瓷金属封接的抗拉强度一直存在较高的分散性，致使真空开关管产品的真空失效率仍处在一个较高的水平。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足之处，提供可以提高陶瓷与金属封接部位气密的可靠性，增强其结构强度，以适用于大容量、高电压、体积较大的真空开关管结构强度的要求的一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构。
[0004]本发明采用的技术方案包括端盖板、陶瓷壳和陶瓷金属化端面，所述陶瓷壳的陶瓷金属化端面与端盖板之间采用双层封接环焊接。
[0005]所述双层封接环为等高双层封接环，所述等高双层封接环的上下两个端面都为平面，等高双层封接环的2个等高环下端面与与陶瓷金属化端面焊接组成双层端封的双封结构。
[0006]所述双层封接环为不等高双层封接环，所述不等高双层封接环的上端面为平面，不等高双层封接环的下端面外层切去一段形成不等高环外层下端面和不等高环内层外柱面，不等高环外层下端面与陶瓷壳的陶瓷金属化端面焊接端封，不等高环内层外柱面与陶瓷壳的端口内柱面的金属化端面焊接套封，组成端封与套封双封的双封结构。
[0007]所述等高双层封接环的壁厚为0.5?0.7mm。
[0008]所述不等闻双层封接环的壁厚为0.5?0.7mm,不等闻环内层外柱面的闻度为3 ?5mm0
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是，采用等高双层封接环或不等高双层封接环，使金属与陶瓷的封接面由一个增加到两个，试验证明，等高双层封接环封接面积增加了一倍，抗拉强度也就得到了成倍的提升，不等高双层封接环的内层与陶瓷的封接的部位由端面与端面，变为外柱面与内柱面，试验证明，封接面积可达端面封接的5倍以上，而且焊接面的受力方向发生了 90度的变化，拉力变成了剪切力，其抗拉强度提高的倍数将明显大于封接面积增加的倍数，有效的解决了由于陶瓷金属封接部位漏气而带来的真空失效的真空开关管的最主要的质量问题，提高了真空开关设备运行的可靠性，满足了开断电流为50kA及以上大容量和电压为40.5kV及以上以及产品质量为10?50kg的高电压真空开关管产品气密可靠性和较高封接结构机械强度的要求，所以，本发明的封接结构气密性好、机械强度高，抗冲击力强。
[0010]【附图说明】:
图1是现有技术单层封接环封接典型结构示意图，
图2是本发明等高双层封接环封接结构示意图，
图3是本发明不等高双层封接环立封与套封封接结构示意图，
图4是本发明等高双层封接环的示意图，
图5是本发明不等高双层封接环的示意图，
图6是三种封接结构抗拉强度试验统计结果对比图。
[0011]图中:
1.端盖板，
2.单层封接环，
3.陶瓷金属化端面，
4.陶瓷壳，
5.等高双层封接环，
5-1.等高环上端面，
5-2.等高环下端面，
6.不等高双层封接环，
6-1.不等高环上端面，
6-2.不等高环外层下端面，6-3.不等高环内层外柱面。
【具体实施方式】
[0012]
【具体实施方式】I
如图2和图4所示，本发明包括端盖板1、陶瓷壳4和陶瓷金属化端面3，在陶瓷壳4的陶瓷金属化端面3与端盖板I之间焊接双层封接环，所述双层封接环为等高双层封接环5，其中，陶瓷壳4的陶瓷金属化端面3与双层封接环的封接在真空中钎焊完成，所述等高双层封接环5的上下两个端面都为平面，等高双层封接环5的等高环上端面与5-1与端盖板I焊接，等高双层封接环5的2个等高环下端面5-2与陶瓷金属化端面3焊接组成双层端封的双封结构，由于采用双封结构，所述等高双层封接环5的壁厚可以较单层封接环薄30%?50%,
所述等高双层封接环5的壁厚具体为0.5?0.7_，这样，不仅可以保证封接环的机械强度，还可以使封接应力小一些。
[0013]【具体实施方式】2
如图3和图5所示，本发明包括端盖板1、陶瓷壳4和陶瓷金属化端面3，在陶瓷壳4的陶瓷金属化端面3与端盖板I之间焊接双层封接环，所述双层封接环为不等高双层封接环6，所述不等高双层封接环6的不等高环上端面6-1为平面，下端面外层切去一段，形成不等高环外层下端面6-2和不等高环内层外柱面6-3，所述不等高环内层外柱面6-3的高度为3?5mm，不等高环上端面6_1与端盖板I焊接，不等高环外层下端面6_2与陶瓷壳4的陶瓷金属化端面3焊接端封，不等高环内层外柱面6-3与陶瓷壳4的端口内柱面的金属化端面3焊接套封，组成端封与套封双封的双封结构，其中，陶瓷壳4的陶瓷金属化端面3与双层封接环的封接在真空中钎焊完成，应注意陶瓷壳端口内柱面磨削高度要大于和封接环的配合高度，由于采用端封与套封双封的双封结构，所述不等高双层封接环6的壁厚可以较单层封接环薄30%?50%,所述不等高双层封接环6的壁厚具体为0.5?0.7mm,这样,不仅可以保证封接环的机械强度，还可以使封接应力小一些。
[0014]本发明所述双层封接环的制备方法采用如下步骤:
第一步，一次冲压落料引深。选取厚度在Imm以下的軟态带材,如4J33可伐、CuNi合金、FeNi合金、TUl无氧铜、或SUS316L不锈钢，落料引深；
第二步，二次冲压引深。在一次冲压落料引深的基础上再反引深；
第三步，切边切底。在二次冲压引深的基础上车至设计尺寸，可加工成两种封接环，第一种是如图4所示的等高双层封接环，第二种是如图5所示的不等高双层封接环，对于等高双层封接环，车加工过程中必须确保两个下端面5-2在一个平面内，至此封接环制造完成。
[0015]图6是三种封接结构抗拉强度试验统计结果对比图，图中，横坐标为样品组号，纵坐标为抗拉强度MPa,样品分为一、二、三、四、五共五组,每一组都有3个样品，其中符号“。”为单层封接环样品；符号“ □”为双层等高封接环样品；符号“Λ”为双层不等高封接环样品；如图6所示，五组的试验结果表示，现有技术的单层封接环样品的抗拉强度为62?90MPa，本发明由于采用等高双层封接环或不等高双层封接环，使金属与陶瓷的封接面由一个增加到两个，双层等高封接环样品抗拉强度为180?205MPa，双层不等高封接环样品抗拉强度为195?210MPa，试验证明，等高双层封接环封接面积增加了一倍，抗拉强度也就得到了成倍的提升，不等高双层封接环的内层与陶瓷的封接的部位采用端封与套封双封的双封结构，封接面积可达端面封接的4?7倍，而且焊接面的受力方向发生了 90度的变化，拉力变成了剪切力，其抗拉强度得到了更大的提高。
【主权项】
1.一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构，包括端盖板(I)、陶瓷壳(4)和陶瓷金属化端面(3)，其特征在于，所述陶瓷壳(4)的陶瓷金属化端面(3)与端盖板(I)之间采用双层封接环焊接。
2.根据权利要求1所述一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构，其特征在于，所述双层封接环为等高双层封接环(5)，所述等高双层封接环(5)的上下两个端面都为平面，等高双层封接环(5)的2个等高环下端面与(5-2)与陶瓷金属化端面(3)焊接组成双层端封的双封结构。
3.根据权利要求1所述一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构，其特征在于，所述双层封接环为不等高双层封接环(6)，所述不等高双层封接环(6)的上端面为平面，不等高双层封接环(6)的下端面外层切去一段形成不等高环外层下端面(6-2)和不等高环内层外柱面(6-3)，不等高环外层下端面(6-2)与陶瓷壳(4)的陶瓷金属化端面(3)焊接端封，不等高环内层外柱面(6-3)与陶瓷壳(4)的端口内柱面的金属化端面(3)焊接套封，组成端封与套封双封的双封结构。
4.根据权利要求2所述一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构，其特征在于，所述等高双层封接环(5)的壁厚为0.5?0.7mm。
5.根据权利要求3所述一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构，其特征在于，所述不等高双层封接环(6)的壁厚为0.5?0.7_，不等高环内层外柱面(6-3)的高度为3?Smnin
【专利摘要】一种真空开关管陶瓷外壳与金属封接的双封结构，克服了现有技术封接环为柱状薄壁单层圆环，封接强度低，可靠性差，满足不了大容量、高电压、质量重的真空开关管封接环结构强度要求的问题，特征是陶瓷壳的陶瓷金属化端面与端盖板之间采用等高双层封接环或不等高双层封接环焊接，有益效果是，金属与陶瓷的封接面由一个增加到两个，封接面积大，有效的解决了由于陶瓷金属封接部位漏气而带来的真空失效的真空开关管的最主要的质量问题，提高了真空开关设备运行的可靠性，满足了开断电流为50kA及以上大容量和电压为40.5kV及以上以及产品质量为10～50kg的高电压真空开关管产品气密可靠性和较高封接结构机械强度的要求。
【IPC分类】H01H33-662, H01H33-664
【公开号】CN104576174
【申请号】CN201410831726
【发明人】金玉华, 国世峥, 王政, 李玉林
【申请人】沈阳华德海泰电子有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日