|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы  Рис. 7.5. Соединение деталей диффузионной сваркой в вакууме: 1 - мембрана; 2 - гальванический никель; 3 - втулка из ковара В настоящее время серийно выпускают твердотелые лазерные установки импульсного действия различных типов. Из наиболее мощных и универсальных можно рекомендовать установки УЛ-20, Свет-30, СЛС-10-1, Квант-10, А306-17, А306-18 и др. Разработка надежных лазеров на алюмо-иттриевом гранате позволила создать экономически эффективную установку для шовной сварки типа Квант-12. Скорость сварки на экспериментальных установках доведена до 0,5 м/мин при глубине проплавления 0,5 мм по ковару и до 0,25 м/мин при глубине 1 мм по титану. Диффузионная сварка [33 ]. Применение в конструкции датчиков большого разнообразия материалов вызвало необходимость разработки такой технологии, которая давала бы возможность соединять не только металлы и сплавы между собой, но также материалы, совершенно различные по физико-механическим свойствам, например металлы и сплавы с различными марками металлокерамики, графитом, стеклом, полупроводниковыми материалами и т. д. Соединение этих материалов традиционными методами сварки плавлением затруднено или невозможно вследствие охрупчива-ния, снижения механических свойств, трещинообразования, разрушения конструкции и т. п. Соединение разнородных материалов возможно диффузионной сваркой в вакууме, которая производится без расплавления материалов. На рис. 7.5 показан узел полупроводникового датчика, детали которого соединены между собой диффузионной сваркой в вакууме. Втулка из ковара перед сваркой покрывается гальваническим никелем толщиной 6-9 мкм. Оптимальные режимы сварки: Г = 550-600°С, Р = 5-6-10 Па, т = 20-30 мин, Р = 6-10-2 Па. В настоящее время проводится работа по разработке технологии диффузионного соединения в вакууме деталей из других полупроводниковых материалов (карбида кремния, арсенида галлия, сапфира и т. п.) с железоникелевыми, титановыми и другими сплавами. В дополнение к этому диффузионная сварка в вакууме обладает по сравнению с другими способами рядом специфических свойств, которые обусловливают применение ее при сварке деталей датчиковой аппаратуры. Рассмотрим их на конкретных примерах. К сварному соединению датчика (рис. 7.6), предназначенного для измерения в среде химически активных жидкостей, предъ-164  Рис. 7.6. Сварное соединение для работы в среде химически активных жидкостей: 1 п 2 - свариваемые детали; S - сварной шов  Рис. 7.7. Узел струнного датчика давления, выполненный диффузионной сваркой в вакууме: 1 - штуцер; 2 - мембрана; 3 - струна; 4 - сварной шов ЯВЛЯЮТ Требования отсутствия окисления, окалины и металлических брызг и непроваров во внутренней полости. При разработке технологии соединения штуцера с корпусом были опробованы аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом, микроплазменная, электронно-лучевая. Однако ни один способ не дал возможности получить соединение, полностью удовлетворяющее требованиям по отсутствию непроваров, брызг. Положительные результаты получены лишь при диффузионной сварке в вакууме. Другой важной особенностью этого способа сварки является отсутствие значительных нагревов и деформаций соединяемых деталей, а также необходимости последующей термообработки. Эта особенность используется при изготовлении особоточных узлов датчиков, для получения калиброванных отверстий, камер, полостей. На рис. 7.7 показан узел струнного датчика давления, соединение штуцера с корпусом которого произведено диффузионной сваркой в вакууме. По условиям эксплуатации датчика после сварки должны быть выдержаны размеры D, d, Н и б в заданных пределах и в соединении не допускаются остаточные напряжения, которые могут сказываться на стабильности показаний прибора. По результатам экспериментальных работ были выбраны оптимальные режимы диффузионной сварки. Она производилась при температуре Т = 1050° С, Р = 0,4 0,6-10 Па, т = 20 ч- 30 мин, Р = 6 -10 Па. Поверхности торцов обрабатывали до чистоты класса 7а-8в. Следует отметить, что выбранная для сварки сплава ЗбНХТЮ величина удельного давления намного ниже, чем рекомендуемая для близких по составу сплавов типа ЭИ602, ЭП99. Это вызвано требованиями на величину допустимой деформации детали. Диффузионную сварку узлов датчиковой аппаратуры производили на установке типа УДС-2. Недостатком этой и большинства выпускаемых установок является применяемый в них индукционный способ нагрева деталей. Это создает определенные трудности, связанные с необходимостью повышения производительности труда, при сварке миниатюрных, особоточных деталей и т. п. Повышение производительности труда в настоящее время достигается за счет применения многоместных приспособлений, двухкамерных сварочных установок. Благодаря этому и своим специфическим особенностям диффузионная сварка в вакууме получает все большее распространение при изготовлении узлов датчиковой аппаратуры. В настоящее время разработаны малогабаритные многопозиционные сварочные установки, предназначенные для сварки миниатюрных особоточных деталей приборов. Использованный в этих установках радиационный метод нагрева обеспечивает равномерный нагрев всех свариваемых деталей, повышает точность и качество соединения и производительность процесса. 7.3. СПЕЦИФИКА СКЛЕИВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ДАТЧИКА Наиболее жесткие требования к качеству клеевого соединения предъявляют при изготовлении датчиков с тензорезисторными проволочными преобразователями (тензорезисторами). В связи с этим рассмотрение специфики технологии склеивания элементов конструкции датчиков наиболее целесообразно вести на их примере. Проволочный тензорезистор (тензорезисторный датчик деформаций) прост по конструкции. Он состоит из чувствительного элемента - проволоки (d = 0,020 0,030 мкм), закрепленной в виде петлеобразной решетки на связующей основе - клее. К концам проволоки присоединяют (пайкой или сваркой) выводные проводники, служащие для включения тензорезистора в изме-ритбьльную цепь. С целью более надежного крепления тензо-чувствительную проволоку закрепляют дополнительно сверху (не всегда) связующим - клеевым материалом. Клей в тензорезисторе представляет собой многослойную пленку, общей толщиной в пределах 0,1-0,17 мм, при этом следует обратить внимание на то, что многослойность пленки увеличивается при установке (приклеивании) тензорезистора на поверхность конструкционного материала, где выполняют измерение напряжений. Основными требованиями, предъявляемыми к тензорезисто-рам, являются высокие метрологические характеристики, широкий диапазон измеряемых деформаций и широкий температурный диапазон; при этом тензорезистор должен быть прост в изготовлении и удобен для наклейки. Метрологические характеристики проволочных тензорезисторов зависят в основном от свойств тензочувствительной про-166 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 [ 53 ] 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 |