Актуальные проблемы преподавания физики в школе и вузе

В.А. Степанов, А.И. Кудюкин, К.Е. Серѐгин,
Л.Ф. Сятишева, И.О. Кудюкин 
 
ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ ПАЙКИ И ОТКАЧКИ 
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ДУГОГАСИТЕЛЬНЫХ КАМЕР
 
Описаны и проанализированы температурные режимы выдержки и пайки на водородных 
печах металлокерамических высоковольтных дугогасительных камер (КДВ). Показано на суще-
ствование градиента температуры по сечению камеры водородной печи. При этом происходит 
также постепенное повышение температуры и более равномерное прогревание всех составляю-
щих компонентов камеры. Бесштенгельная технология сокращает время откачки и повышает 
производительность труда. 
физика, образование, водородная печь, вакуум, дугогасительная камера, градиент темпе-
ратуры, откачка, вакуумная печь, компоненты, сечение, технология 
Temperature conditions of an exposure and soldering on hydrogen furnaces ceramic-metal high-
voltage the arc extinguish chamber (KDV) are described and analyzed. It is shown on existence of a 
temperature gradient on the section of the camera of the hydrogen furnace. At the same time there is 
also step-by-step temperature increase and more uniform warming up of all component components of 
the camera. The besshtengelny technology reduces time of pumping and increases labor productivity. 
physics, education, hydrogen furnace, vacuum, arc extinguish chamber, temperature gradient, 
pumping, vacuum furnace, components, section, technology 
В работе «Бесштенгельные технологические процессы для производства 
металлокерамических высоковольтных вакуумных дугогасительных камер 
(ВДК-110)» и патенте «Способ изготовления вакуумных дугогасительных ка-
мер. (ДВК)» описана конструкция металлокерамических высоковольтных ваку-
умных дугогасительных камер (КДВ) и представлена общая схема температур-
ного режима их производства и сборки токопроводящих узлов 
1
. 
Процесс реальной сборки (пайки) и бесштенгельной откачки металлокера-
мических КДВ нигде не описан. Однако это стало возможным с переходом на 
современные водородные и вакуумные печи, оснащенные компьютерной си-
стемой контроля режимов пайки и откачки.
Для нормальной работы КДВ в их полости необходимо создавать и поддер-
живать определенный (10
-2
–10
-3
Па) вакуум. Высокие требования к разрежению
в современных КДВ связаны с большими напряженностями электрических полей 
внутри прибора и влиянием остаточных газов и их ионов на работу приборов. 
Технологический процесс откачки, обезгаживания и пайки КДВ состоит из 
нескольких этапов: удаление основной массы газа из полости прибора; обезга-
живание элементов внутренней части прибора и стенок его оболочки; проведе-
ние специальных технологических процессов, направленных на формирование 
определенной структуры поверхности электродов; пайка токопроводящих и ке-
рамических узлов. 
1
Горохова В.Г., Ротт А.Т., Кудюкин А.И. [и др.]. Бесштенгельные технологические процессы для производ-
ства металлокерамических высоковольтных вакуумных дугогасительных камер (ВДК-110) // Вестник Рязанского 
государственного радиотехнического университета. – 2017. – № 61. – С. 164–169 ; Белкин Г.С., Васецова Л.Н., Горо-
хова В.Г., Ромочкин Ю.Г. Способ изготовления вакуумных дугогасительных камер. (ДВК). Патент на изобретение 
№2532627. 2012. 
© Степанов В.А., Кудюкин А.И., Серѐгин К.Е., Сятишева Л.Ф., Кудюкин И.О., 2018

---

89 
Режиму непосредственной пайки предшествуют два режима выдержки при-
боров в атмосфере водорода при температуре 700 ºС в течение 10 мин. и при 
температуре 750 ºС в течение 15 мин. 
Компьютерный контроль температур пайки указывает на наличие градиен-
та температуры по периметру водородной печи:
– для первого режима выдержки (700 ºС) температура внизу печи равна 
584 ºС, а вверху – 638 ºС. Градиент (ΔT) = 54 ºС. 
– для второго режима выдержки (750 ºС) температура внизу печи – 713 ºС (до) 
и 740 ºС (после), а вверху – 741 ºС (до) и 766 ºС (после). Градиент: ΔT1 = 28 ºС
и ΔT2 = 26 ºС. 
После выдержки приборов (КДВ) в водородной печи при температуре 810 ºС 
в течение 5 мин. изделие нагревается далее до температуры около 815 ºС (темпе-
ратура плавления припоя). Пайка осуществляется припоем ПСр72 (сплав на осно-
ве серебра с содержанием меди или палладия). Эти припои характеризуются по-
вышенной тепло- и электропрочностью, высокими показателями значений проч-
ности, пластичности и коррозионной стойкости. 
После того как металлокерамические узлы дугогасительной камеры спая-
ны, устанавливается режим охлаждения изделия: 
– из печи отключается подача водорода и включается подача азота при 
давлении 1 атм; 
– осуществляется снижение температуры печи сначала до 400 ºС, а затем 
до 350 ºС в течение 10 мин.; 
– остывание водородной печи до комнатной температуры происходит 
примерно в течение часа, возможно переноса камеры с одной на другую. 
Самой легкодоступным по технологическим особенностям и достигаемому ре-
зультату является способ изготовления камеры, при котором производится пошаго-
вая сборка и пайка подвижного, неподвижного токовыводов, сварка узлов между 
собой, вакуумная дегазация при температуре 450–500ºС, откачка и герметизация 
при помощи установки штенгельной трубки. При помощи этой трубки осуществля-
ется откачка вакуума в камере (КДВ). Операция откачки вакуума через штенгель-
ную трубку – это самая длительная часть операции изготовления камеры (КДВ), 
влияющая на низкую производительность всего технологического процесса. 
Финишная сборка (пайка) металлокерамических вакуумных дугогасительных 
камер осуществляется так же, как и бесштенгельная групповая откачка в вакуумной 
печи, обеспечивающей температуру в печи при пайке более 1000 ºС. Вакуумная 
печь «Schmetz» с молибденовым нагревателем (Тmax=1200 ºС) имеет значительные 
размеры вакуумного колпака и вакуумопровод большого диаметра, совмещенный
с турбомолекулярным насосом, что обеспечивает групповую бесштегельную от-
качку и пайку большого количества приборов (КДВ), высокую скорость откачки, 
возможности выбора режимов высокотемпературной пайки. Такой режим пайки, 
около 980 ºС (вольфрам–титановый припой), осуществляется для пайки катодного 
узла из сплава медь-хром. 
Снижение давления внутри КДВ происходит медленно, так как проводимость 
этих отверстий при молекулярном режиме мала, а количество газа, находящегося 
во внутреннем объеме камеры, велико. Если одновременно с этим происходит 

---

90 
нагрев печи, то газовыделение приводит к еще большему замедлению процесса 
снижения давления внутри КДВ. 
При обезгаживающем отжиге деталей в вакууме скорость откачки и скорость 
подъема температуры необходимо подбирать опытным путем и исключать воз-
можность окисления деталей при ухудшении вакуума. 
Контроль состава газа в вакуумной печи в процессе пайки катодного узла КДВ 
вольфрам-титановым припоем осуществлялся с помощью квадрупольного масс-
спектрометра КМС-01/250, подключенного к вакуумной системе при давлении
10-3–10-4 Па. При температуре T=1050 ºС наблюдается (с помощью контрольки) 
процесс плавки вольфрам-титанового припоя. 
Процесс плавки припоя сопровождается (это эффект наблюдения) улучшени-
ем вакуума в камере вакуумной печи за счет процесса сорбции газа расплавленным 
титаном. Дугогасительная камера (КДВ) поступила (подана) в вакуумную печь по-
сле отжига и пайки узлов в водородной печи. Масс-спектр газового состава сни-
мался в момент процесса пайки катодного узла КДВ. Анализ масс-спектра показы-
вает на большое количество водорода (H
2
и H
1
), выделяемого из металлических
и керамических элементов (узлов) дугогасительной камеры и небольшое количе-
ство водорода (H
3
), появившегося в результате каталитической реакции на поверх-
ности вольфрам-титанового расплава.