[发明专利]真空密封的螺纹连接

说明书

本专利的主题是一种新颖的方法或工艺，用于密封的连接（或为VTTJ—真空密封的螺纹连接），使之在可焊接或不可焊接的材料间，高度真空条件下，实行异质的或同质的连接。

本发明技术的工作已经受到ITER的European Joint Undertaking和Development of Fusion Energy的资助，其授权书为F4E-2011-GRT313-PMS-H.CD。

目的

此项新技术在可控的热核聚变的研究框架下研发，它的目的是在铜和钢之间获得可靠的真空密封的连接，其中铜和钢的成分会遭受高热流的影响。该新技术也可用于一些不同的工业应用，甚至使不同于铜和钢的材料产生连接，这可能需要或不需要真空密封，并且成分会遭受或不会遭受高热流的影响。

背景技术

目前有很多用于连接金属材料的技术，其中所述的连接可以是异质的或同质的类型。

所谓“在不同金属材料间的焊接”是指一种处理方法，这是通过高温和/或压力作用，把两种需要焊接的材料形成原子的和/或分子的链接，而把它们连接在一起。

气体焊接是已知的，它使用一种可燃气体连同助燃剂，比如氧气，产生火焰以提供熔化连接材料必需的热源。

经典的气体焊接的使用是受限的，因为提供的热量非常低，所以可焊接的厚度是受限的。

电弧焊接也是已知的，它使用电弧产生的热量，电弧位于一个电极和需要焊接材料之间。然而，此技术只适用于一些类型的材料。

电阻焊接也是已知的，它利用需焊接成分的电阻特性以获得必要的热量，其中连接处的焊接也需要施加一个合适的压力。

摩擦焊接是已知的，其中热量是通过对需焊接的成分表面实行机械摩擦产生的，比如从成分的相对旋转中获取。焊接的部分随后通过施加一足够的压力而产生连接。然而，此技术只适用于一些类型的材料，并依赖于需焊接材料的冶金状态。

超声波焊接是已知的，其中需焊接的表面受到了一个普通的静态压力和一个以给定频率震荡的切线力。

电子束焊接是已知的，它的熔化过程在真空条件下实行，通过在电子冲击材料时，把电子的动能转换成热能，创造了一束普通晶格的电子，产生了材料的局部的熔化。

此项技术非常昂贵，需要大量的设备，这些设备不能为相关人员所运输和使用。

其它的焊接技术也是已知的，比如激光焊接，等离子焊接，爆炸焊接，摩擦搅拌焊接。

铜焊或焊接铜的技术也是已知的，这不需要熔化基础材料。在此过程中，一种金属，它的熔化温度低于需连接的材料的熔化温度，此金属被熔化并被流动以填充需连接的物体表面的微小缝隙。然而，此方法的连接具有有限的机械强度，并产生其它缺点。

美国专利3388931涉及一个在孔盘和管子间的焊接，包括使用两种适合于在孔盘和管子间使用的成分，一个特别的适合插入孔洞的热收缩的塑料，一个由塑料或金属制造，适合与插入管子和插入口之间的圆柱形套圈，并且其中热量的使用会引起插入物的收缩，因而管子可以固定在盘子的孔洞中。

美国专利2658706涉及一种方法，用于约束一种突出于地面或墙壁的管道，其中使用一种圆柱形的套筒以使管道周围松弛，并有一对夹具围绕在管道周围，夹具是锥形的，以便于它的尖端可以插入所述套筒，并且压迫所述夹具朝着所述套筒移动，以使它们夹住管道并完成固定操作。

相对现有技术的优点

此VTTJ技术相对于已知的技术，如摩擦焊接，电子束焊接和铜焊的优点如下列所述：

便于处理和低成本

冷处理，比如在室温下，没有影响材料性能的危险，以及随之而来的局部过热的连接状况。实际上，局部过热会引起：

-         材料的屈服和极限应力的下降，这是由退火和/或再结晶所引起的；这尤其可能发生在有延展性的和/或低熔点的材料上，如铜；

-         由于脆弱的空隙产生的裂缝；这尤其可能发生在高合金材料上，如不锈钢；

并不依赖于材质的可靠的连接，因而在处理期间连接处并没有金属变形，这得感谢于完全的冷处理过程。

使用基本材料的成分和冶金状态的一个大范围的可能性，因为焊接并未受到连接可靠性的因素的限制。从另一方面来说，关于基本材料的成分和冶金状态的主要的限制只有在使用其它技术，比如摩擦焊接，电子束焊接和铜焊时才会出现。

良好的兼容性，由于较小的尺寸；

良好的兼容性，在可能的连续运转的情况下，类似电沉积和电子束焊接。