Неразъемные соединения легче всего осуществить в стеклянных системах. Стекло легко паяется в случае, если спаиваются детали из стекла с одним и тем же коэффициентом теплового расширения.

Чтобы спаивать материалы с различными коэффициентами расширения, необходимо применять переходные кольца (при спаивании трубок) из стекла с промежуточным коэффициентом теплового расширения. Качество спайки стеклянных деталей между собой легко проверяют индикатором Тесла. Фарфоровые трубки с трубами из тугоплавкого стекла спаивают без особого труда, если их диаметры не более 12 мм. Кварц припаивают к трубке из тугоплавкого стекла с помощью хлористого серебра, плавящегося при 450° С.

Неразъемные соединения в металлических системах получают сваркой или пайкой в зависимости от назначения и конструкции вакуумной системы.

Сварка. Для получения вакуумноплотного соединения с помощью сварки необходимо предварительно очистить и обезжирить свариваемые детали и присадочный материал. В вакуумной технике применяют газовую сварку, электродуговую сварку, электросварку в среде защитного газа и точечную или роликовую сварку. Сварные соединения различных типов показаны на рис. 394.

Газовую ацетиленовую сварку применяют для соединения деталей из малоуглеродистых и низколегированных сталей с толщиной стенок от 0,5 до 2 мм. При газовой сварке лучшие результаты получают при наложении шва по отбортованным трубопроводам и при угловой сварке снаружи.

Ручную электродуговую сварку применяют для сварки труб из малоуглеродистых и легированных сталей с толщиной стенок 2 мм и более. Шов обычно не подвергают механической обработке, так как он теряет герметичность.

 Автоматическую электродуговую сварку производят под слоем флюса; применяют для сварки труб и других деталей из малоуглеродистых и легированных сталей толщиной 3 мм и более. Автоматической сваркой удается получать качественные швы, которые невозможно получить ручной сваркой (внутренние швы в глубоких цилиндрах небольшого диаметра и т. п.).

Электросварку в среде защитного газа — аргона, гелия и углекислого газа — применяют для стальных, медных и алюминиевых изделий. Медь, алюминий и его сплавы лучше свариваются в среде гелия; ковар, коррозионностойкая и малоуглеродистая стали — в среде аргона. Сварку производят плавящимся или неплавящимся электродом, когда шов образуется присадочным металлом или вследствие оплавления стыковых кромок.

Точечную контактную сварку используют для стали, ковара, никеля, титана и тантала. Детали из вольфрама и молибдена сваривают точечной сваркой, когда между ними проложена фольга из никеля или тантала.

Металлические части можно также соединять на резьбе с уплотнителем, например лаком. Обнаруженные течи в металлических системах могут быть заварены газовой или дуговой сваркой или же запаяны мягким (оловянно-свинцовым) или лучше более прочным тугоплавким (латунным, серебряным) припоем.

Пайка. Чтобы получить качественное вакуумноплотное соединение, поверхности спаиваемых деталей и припоя должны быть предварительно очищены от окислов, воды и загрязнений. Соединения разных типов, полученные пайкой, показаны на рис. 395. Пайке, как правило, подвергают j трубы небольшой длины и малого диаметра. В качестве припоев используют: оловянно-свинцовый припой — точка плавления 180—200° С; оловянно-серебряный припой 400° С; твердый припой —700° С; медно-цинковый припой ~875° С. Для получения качественной и прочной пайки рекомендуется расточить концы труб так, чтобы они заходили один в другой, облудить их, соединить в горячем виде и затем пропаять наружный шов паяльником.

Хорошую механическую прочность и герметичность швов получают при пайке стальных деталей медью в водородной печи. Предварительное меднение соприкасающихся поверхностей (обычно гальваническим способом) улучшает качество пайки.

Металл можно спаивать со стеклом, если коэффициенты линейного расширения у них близки. При достаточной пластичности металла (например, меди), компенсирующей внутренние напряжения, его можно спаивать со стеклом, имеющим отличный от металла коэффициент расширения. Для этого соединяемый конец металлической трубки растачивают под конус с очень малой толщиной стенки. Для получения плотного спая стекла с металлом необходимо также, чтобы стекло хорошо смачивало поверхность металла. Хороший спай со стеклом дает платина, ковар и другие специальные сплавы. Стекло хорошо смачивает разогретый металл при 500—800° С. В табл. 91 перечислены металлы, применяемые для спаев со стеклом различных марок.

Согласованными называют спаи, в которых коэффициенты линейного расширения стекла и металла близки в интервале от температуры окружающей среды до температуры спаивания.

Детали из ковара перед пайкой отжигают в среде водорода или в вакууме при 1100—1200° С, выдерживают при этой температуре в течение 10— 20 мин, а затем медленно охлаждают в течение 2 ч. После отжига детали из ковара подвергают легкому равномерному окислению в пламени горелки при 900° С в течение 3 мин. Тонкая окисная пленка является слоем, непосредственно сплавляющимся со стеклом.

Рис. 396. Вакуумно-плотные металлокерамические соединения фирмы Стемаг (ФРГ): а —пайка мягким припоем к массивной металлической плите; б — применение промежуточного эластичного звена

При покрытии наружной поверхности молибдена стеклом его предварительно отжигают при 1100° С и травят в кислотах. Цвет спая должен быть коричневым. Черный цвет вызван переокислением молибдена, приводящим к неплотностям. Вольфрам перед впаиванием в стекло обезгаживают нагреванием до 1100—1300° С в восстановительном пламени газовой горелки в течение 5—10 мин. Никель применяют редко, так как при спаивании со стеклом он образует пузыри. Перед спаиванием производят обезгаживание нагревом в вакууме при 800—850° С в течение 5—15 мин.

Спаи металла с керамикой получают большое распространение для изготовления вводов металла в вакуумную систему (рис. 396). Керамика в этих вводах является уплотнителем и изолятором. Значения коэффициентов линейного расширения не должны отличаться более чем на 10%. Хорошо соединяются с керамикой никель, медь, ковар и титан. Толщина металла вблизи места спая не должна превышать 0,5 мм. Перед пайкой металлические детали подвергают обезжириванию в трихлорэтане, травлению и отжигу при 400° С для получения тонкого слоя окисла. Места спаивания керамики покрывают слоем никеля толщиной 15—20 мкм, а затем обжигают. Никель наносят пульверизацией или гальваническим способом. Пайку металлокерамических изделий обычно производят в электрических печах в атмосфере чистого водорода.