книги из ГПНТБ / Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие

ных волноводных сборочных единиц из-за низкой устойчивости их к воздействию окружающей среды, низ­ кой механической прочности, низкого предела усталос­ ти при статических нагрузках и отрицательных темпера­

бирается на фиксирующем приспособлении, скрепляется в отдельных точках сваркой, затем снимается с приспо­ собления и пропаивается.

Индукционная пайка используется в основном для соединения волноводной трубы с фланцем.

Пайка в печах с защитно-восстановительной атмосфе­ рой позволяет уменьшить деформацию спаиваемых де­ талей и паять сразу несколько швов. Процесс ведется в такой последовательности. Отожженные и тщательно обезжиренные детали волноводной сборочной единицы собираются на оправках, их взаимно фиксируют при­ способлениями из нержавеющей' стали Х18Н9Т, чтобы избежать припаивания приспособлений к деталям волноводной сборочной единицы. Припой накладывается на

90

места пайки в виде проволоки диаметром 0,3—1,2 мм или фольги толщиной 0,05—0,1 мм, после чего сборка

держки в печи зависит от размеров и веса сборочной

ведется в защитно-восстановительной среде. Недостатка­ ми способа являются высокая стоимость оборудования и относительно низкая производительность.

При пайке латунных волноводных сборочных единиц в расплаве солей (в соляных ваннах) сборочная единица подготавливается так же, как и при пайке в печах с за­ щитно-восстановительной атмосферой. Фиксирующее приспособление с закрепленными на нем деталями тща­ тельно просушивается и помещается на 4—6 мин в расплав солей, который выполняет функции активного флюса, защитной среды и теплоносителя. В табл. 2.2 приведены составы различных ванн и их рабочие тем­ пературы.

Состав солей выбирается в зависимости от темпера­ туры плавления применяемого припоя. Обычно режим пайки задается на 80—100° С выше температуры плавле­ ния припоя. Для улучшения пайки детали предваритель­ но нагревают до 300—350° С. Хорошие результаты дает предварительное серебрение мест, подлежащих пайке. Высокое качество пайки достигается при использовании припоев ПСр40-КН и ПСр48 (табл. 2.2).

91

Преимущество этого способа в том, что он не требу­ ет дополнительного оборудования для создания восста­ новительной или нейтральной среды. Его достоинства:

1)возможность пайки сложных сборочных единиц при близком расположении швов;

2)высокая производительность;

3)точность регулировки температуры (± 5 ° С) и ее постоянство.

К недостаткам относятся:

1)относительно низкий к. п. д. ванны;

2)опасность выброса в случае погружения влажных сборочных единиц;

3)необходимость работы под вытяжкой.

Способ пайки выбирают с учетом масштаба производ­ ства волноводных сборочных единиц, степени его осна­ щенности современным оборудованием, а также особен­ ностей конструкции волноводных корпусов, подлежащих пайке.

Волноводные сборочные единицы из алюминия и его сплавов получают как сваркой, так и пайкой.

При этом трудность связана с природой окисной

Окисел алюминия (АЬОз) образуется на поверхности в виде плотной пленки, которая препятствует сплавле­ нию соединяемых кромок металла.

При обычной температуре удаление окисной пленки сопровождается быстрым ее восстановлением, при повы­

химический, электролитический, кавитационный и т. д. Качество соединений зависит от того, как подготов­ лена поверхность под сварку и пайку.

Для получения качественной структуры сварного шва в алюминиевых сплавах необходимо:

защитить от влияния атмосферы и ограничить пере­ грев жидкого металла, чтобы избежать повышенного поглощения газов;

максимально сократить время пребывания сварочноц ванны в жидком состоянии;

92

ные источники тепла большой интенсивности (например, аргонодуговая сварка), позволяющие вести сварку с по­ вышенной скоростью.

При подготовке волноводов под аргонодуговую свар­ ку все детали и присадочная проволока должны быть обезжирены в бензине или ацетоне. Снятие окисной пленки выполняется механическим или химическим спо­ собом. Механическую зачистку производят стальной щеткой, шабером или напильником. При химической очистке детали и присадка подвергаются травлению в 5—8%-ном растворе едкого натра при 50—60°С в тече­ ние 15—20 сек, затем промывают в горячей проточной воде и осветляют в 30%-ном растворе азотной кислоты.

После осветления детали и присадочную проволоку промывают в холодной, а затем в горячей проточной во­ де 0,5—1 мин и сушат при температуре 100—120° С.

Подготовленные детали собирают в сборочные еди­ ницы на специальных приспособлениях. Зазоры между свариваемыми кромками не должны превышать 0,1 — 0,15 от меньшей толщины свариваемых деталей.

Во избежание прожогов и вздутий на внутренних по­ верхностях волноводных труб, сварку выполняют на стальных оправках. Фиксируют соединяемые волновод­ ные трубы и детали сборочных единиц друг относитель­ но друга.

Для защиты сварочной ванны применяется аргон со­ става «А» (ГОСТ 10157—62). Его расход 4—5 литров в минуту. Чистота газа является одним из основных условий качественной сварки. Примесей допускается не более: кислорода — 0,03—0,05%, азота — 0,2—0,25%.

Наличие влаги в аргоне даже в небольшом количе­ стве делает сварку невозможной. Дуга становится не­ устойчивой, происходит сильное разбрызгивание метал­ ла, шов получается пористый и грязный, ванна покрыва­ ется черным налетом. Сварку ведут неплавящимся электродом из латунированного вольфрама марки ВЛ-10 (ТУ 24-5—62) диаметром 1,2—2 мм.

Аргонодуговую сварку волноводных сборочных еди­ ниц выполняют с максимальной скоростью, не допуская перегрева металла шва и кипения ванны, иначе могут

93

образоваться трещины в шве и околошовной зоне. Если количество сварных швов велико, то вначале накладыва­ ют длинные швы большого сечения, затем короткие, меньшего сечения; при сварке близко расположенных швов второй шов выполняют после того, как остынет первый; выбирая режимы сварки, необходимо учитывать, что с увеличением тока и уменьшением скорости возрас­ тает площадь проплавления, а с увеличением длины ду­ ги и диаметра электрода при неизменной силе тока глу­ бина проплавления уменьшается.

Высокое качество сварного соединения обеспечивают, изготовляя детали волноводных сборочных единиц из од­ нородных сплавов. Допускается комбинация технически чистого алюминия со сплавами АМц и в меньшей сте­ пени АМг. Дюралюминий не применяют, так как при этом в сварном шве могут быть непровары, поры и тре­ щины. В качестве присадочного материала используется либо материал того же состава, что и свариваемые ме­ таллы, либо технически чистый алюминий.

Последовательность операций при технологическом процессе аргонодуговой сварки приведена в табл. 2.3.

Для изготовления волноводных сборочных единиц из алюминия используют пайку.

Припои с большим количеством алюминия и легиро­ ванные для понижения температуры плавления кремни­ ем, медыо, цинком и т. д. (табл. 2.4) позволяют произ­ водить флюсовую пайку алюминия, малолегированного алюминиевого сплава АМц и частично АМг различными способами — горелкой, погружением в расплав солей (табл. 2.5), токами высокой частоты и в печах.

С понижением температуры плавления алюминиевых припоев можно паять без пережога сплавы Д16, В95. Припои этой группы отличаются малым удлинением, высокой твердостью и достаточной прочностью.

Флюсы, применяемые при пайке алюминия и его сплавов, должны обеспечивать очистку поверхностей де­ талей и припоя от окислов и загрязнений, предохранять нагретые поверхности от нового окисления, улучшать смачивание расплавленным припоем соединяемых по­ верхностей и затекание припоя в зазоры между ними.

Флюс для пайки алюминиевых волноводных сбороч­ ных единиц должен отвечать следующим требованиям.

1. Активно очищать поверхности паяемых деталей от окислов и других загрязнений раскислением или раство-

94

95

2.Иметь температуру плавления и начало флюсую­ щей активности несколько ниже температуры плавления припоя, а температуру потери флюсующей активности значительно выше температуры процесса пайки.

3.Обладать при пайке жидкотекучестыо настолько, чтобы полностью заполнить зазоры паяемых соединений

иобеспечить образование защитных слоев на поверх­ ности деталей в местах пайки, достаточных для предо­

ного припоя для лучшей смачиваемости им поверхности основного металла и затекания в зазоры паяемых соеди­ нений.

Флюсы для пайки алюминия и его сплавов представ­ ляют смеси хлоридов и фторидов щелочных металлов. В качестве основных добавок в них вводится хлористый

96

С флюсами, указанными в таблице, можно паять де­ тали, изготовленные из алюминия и его сплавов АМц,

лее полным и повышается качество паяных соединений. Детали должны поступать на пайку сразу же после

травления.

Подготовленные детали собираются в сборочные еди­ ницы; при этом используют кернение для крепления фланцев на волноводных трубах или специальные при­ способления. Чтобы при пайке не происходило затека­ ние флюса и припоя в полость волноводов, труба должна выступать с наружной стороны фланца не менее чем на 2 мм, а зазор между паяемыми поверхностями должен быть не менее 0,08—0,12 мм для лучшей растекаемости припоя (рис. 2.2). Пайку сборочных единиц выполняют на графитовых оправках. Детали волноводов нагревают до 450—500° С, затем шов профлюсовывают и детали нагреваются до 550—600° С, после этого с одной сторо­ ны подается припой с таким условием, чтобы он пришел на другую сторону шва и вытеснил весь флюс из паяе­

мого соединения. Затем при необходимости можно доба­ вить припой с противоположной стороны.

Остатки кислотных флюсов гигроскопичны и актив­ ны в коррозионном отнвшении, поэтому их удаляют, тщательно промывая сборочные единицы в горячей про­ точной воде, а затем в холодной, протирая швы жестки­ ми волосяными щетками. Отмывку производят не позд­ нее чем через час после пайки.

Качество отмывки проверяют нанесением 2%-ного раствора AgN03 на швы. При появлении на шве белого налета хлористого серебра отмывку повторяют.

Типовой технологический процесс пайки приведен в табл. 2.7.

К недостаткам паяных и сварных соединений алюми­ ния относятся низкая коррозионная стойкость металла швов по сравнению с основным металлом и необходи­ мость защиты швов лаком перед нанесением покрытий, так как паяные швы в процессе нанесения химических и гальванических покрытий растравливаются, а также не­ обходимость механической обработки сварных швов (удаление проплава), наличие непроваров или пропла­ вов с противоположной стороны шва. Непровар сварного шва может быть очагом коррозии.

Комбинированные соединения лишены недостатков сварных и паяных соединений. В этом случае вначале производят аргонодуговую сварку без проплава шва. За­ тем шов пропаивают с противоположной стороны твер­ дым припоем, состоящим из 70% алюминия и 30% цин­ ка. На комбинированные соединения могут наноситься гальванические и химические покрытия. Они удовлетво­ ряют требованиям прочности и герметичности конструк­ ции. Иногда форма деталей и их взаимное расположение не позволяют вести пайку обратной стороны шва. Кроме того, из-за высокой температуры плавления припой нельзя применять для соединения тонкостенных деталей волноводных сборочных единиц. В этом случае вначале ведется пайка шва, а затем по паяному шву осуществ­ ляют аргонодуговую сварку.

Возможность аргонодуговой сварки паяных соедине­ ний без полного расплавления металла паяного шва вызвана тем, что в процессе пайки химический состав шва изменяется, это ведет к увеличению температуры плавления по сравнению с температурой плавления припоя. Так, в результате пайки припоем 34А, пред-

98

ра на основе алюминия, АЬСи и кремния), происходит рост зерен твердого раствора алюминия и диффузия кремния и меди в основной металл. При этом темпера-