Торцовые соединения являются более универсальными и надежными, чем цилиндрические и конусные. Торцовые соединения некоторых наиболее распространенных типов и принятые обозначения приведены на рис. 14.

Рис. 14. Торцовые металлокерамические соединения: а - компенсированное; б - некомпенсированное (D - наружный диаметр керамического цилиндра; В - ширина зоны соединения; б - толщина металла в зоне соединения; h - высота компенсаторного кольца; а - расстояние до массивных элементов узла; b_н - наружная выступающая часть манжеты; b_вн - внутренняя выступающая часть манжеты).

Торцовые компенсированные соединения (рис. 14, а) более надежные, чем некомпенсированные. В данном конструктивном оформлении возможно сочетание с керамикой любого металла.

Заданная при разработке узла термическая прочность определяется выбором конструктивных параметров соединения, которыми являются толщина металла в зоне шва, ширина шва, расстояние до массивных элементов узла, высота компенсаторного кольца, размеры наружного или внутреннего выступа.

Из технологических и физико-технических параметров сочленяемых материалов следует учитывать температурные коэффициенты линейного расширения, модули упругости, предел текучести металла, температуру пайки, перепады температур при эксплуатации и изготовлении, а также стабильность технологических режимов.

При конструировании торцовых металлокерамических соединений следует иметь в виду, что чем более жестко соединен металл с керамикой, тем менее надежен шов, т. е. термические и механические свойства конструкции находятся в обратно пропорциональной зависимости.

Термостойкость соединений высокоглиноземистой керамики с металлами с достаточной для практики точностью может быть определена из следующего выражения:

где C₁ - коэффициент, зависящий от материала манжет и типа соединения (компенсированное или некомпенсированное); С₂ - коэффициент прочности; С₃ - коэффициент ширины зоны шва; С₄ - коэффициент горизонтальной составляющей; С₅ - коэффициент вертикальной составляющей; А - показатель степени, учитывающий масштабный фактор и тип соединения.

Средняя термостойкость наиболее распространенных торцовых компенсированных соединений керамики 22-хс с медными манжетами может быть определена по следующей формуле:

Коэффициент С₂ в выражении зависит от прочности металлокерамических соединений при изгибе и равен:

где σ_и - механическая прочность соединения при изгибе, полученная на стандартных образцах диаметром 13 мм, кгс/см².

Когда прочность соединения неизвестна, для практических расчетов ее целесообразно принимать равной 1100 кгс/см², при этом С₂ = 1. Следует, однако, учитывать, что значение коэффициента С₂, рассчитанное по последнему выражению, справедливо в интервале диаметров соединения от 10 до 120 мм.

Коэффициент ширины зоны шва С₃ следует определять по данным рис. 15; при оптимальной для каждого диаметра ширине зоны шва С₃ = 1. Оптимальная ширина зоны шва для соединений диаметром 10-100 мм может быть определена по данным рис. 15 при С₃ = 1, так, например, для соединений диаметром 50 мм оптимальная ширина шва равна 8 мм.

Коэффициент горизонтальной составляющей Q зависит от размеров выступающего за зону соединения участка манжеты и от ее толщины.

При наружном креплении манжеты к основанию термическая стойкость металлокерамических швов выше, чем при внутреннем креплении манжеты. В табл. 11 приведены значения коэффициента С₄ для диаметров соединения 25-150 мм.

При расчете элементов соединений, когда 1 ≤ b ≤ 5, при толщине манжеты до 1 - 1,2 мм можно принимать С₄ = 1.

Учитывая технологию изготовления манжет штамповкой из листа, горизонтальную составляющую манжеты следует определять по выражению:

b = 1 + 1,5δ,

где δ- толщина манжеты.

Влияние вертикальной составляющей манжеты на среднюю термостойкость может быть практически устранено, если ее величину выбирать в соответствии с экспериментально полученной формулой:

где α', α - температурные коэффициенты линейного расширения манжеты и основания в интервале температур затвердевания припоя и эксплуатации.

Таблица 11. Значения коэффициента С₄ в зависимости от b и δ для компенсированных соединений.

b, мм	Внутренний выступ bвн				Наружный выступ bн
	Коэффициент С4, при толщине манжеты, мм
	0,5	1,0	2,0	3,0	0,5	1,0	2,0	3,0
1,0	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00	1,00
5,0	0,86	0,71	0,62	0,60	0,95	0,90	0,83	0,80
10,0	0,83	0,51	0,40	0,35	0,90	0,82	0,73	0,70
15,0	0,78	0,40	0,25	0,15	0,85	0,73	0,62	0,60
20,0	0,71	0,35	0,20	0,12	0,83	0,60	0,51	0,50