Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1328 вузов, 5501 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Специальные методы сварки плавлением в электронике. Учебное пособие для бакалавров

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
☆
Серия «Учебные издания для бакалавров»
Г. В. Конюшков, В. Г. Конюшков,
В. Ш. Авагян
СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
В ЭЛЕКТРОНИКЕ
Учебное пособие
Рекомендовано Учебнометодическим объединением вузов
Российской Федерации по образованию в области радиотехники,
в качестве учебного пособия для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки
«Электроника и наноэлектроника»
Москва
Издательскоторговая корпорация «Дашков и К°»
2021
УДК 621.791 ББК 34.6 К65
Г. В. Конюшков — д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, почет
ный работник высшего профессионального образования, заслуженный изобретатель РФ, член Немецкого общества сварки (DVS), заведующий кафедрой электронного машиностроения и сварки Саратовского государственного технического университе та им. Ю. А. Гагарина; В. Г. Конюшков — к.т.н., доцент кафедры электронного маши ностроения и сварки Саратовского государственного технического университета им. Ю. А. Гагарина; В. Ш. Авагян — д.т.н., руководитель отделения прецизионных техно логий Института синхротронных исследований «КЭНДЛ».
Ю. А. Быстров — д.т.н., профессор кафедры электронных приборов и уст
ройств СПбГЭТУ «ЛЭТИ», заслуженный деятель науки и техники РФ, почетный работник высшего профессионального образования РФ, лауреат Государственной премии РФ; А. А. Аникин — д.т.н., профессор кафедры технологии машиностроения и конструкционных материалов Саратовского государственного аграрного универси тета им. Н.И. Вавилова, заслуженный изобретатель РФ; В. А. Царев — д.т.н., профес сор кафедры электронных приборов и устройств Саратовского государственного тех нического университета им. Ю.А. Гагарина.
Конюшков Г. В.
К65
ISBN 9785394023842
Учебное пособие для бакалавров / Г. В. Конюшков, В. Г. Конюш ков, В. Ш. Авагян. — М.: Издательскоторговая корпорация «Даш ков и К°», 2021. — 144 с.
ний в электронной технике с помощью основных способов сварки плав лением: электрической дугой с ее разновидностями, электроннолуче вой, лазерной и газовой, а также теоретические основы этих методов сварки. Даны краткие рекомендации по выбору параметров режимов.
готовки «Электроника и наноэлектроника» (профиль «Электронное машиностроение»). Может быть полезно магистрам по направлению подготовки «Электроника и наноэлектроника» по программе «Ваку умная и плазменная электроника» очного и заочного обучения, а так же бакалаврам и магистрам, обучающимся по другим направлениям, связанным с приборостроением, общим, энергетическим, транспорт ным, химическим машиностроением, производством металлоконст рукций и нефтегазовых трубопроводов, а также конструкторов и тех нологов, связанных с проектированием и производством сварных кон струкций в других отраслях техники.
Издание подготовлено совместно
с Издательским центром IPR MEDIA
www.iprmedia.ru
Авторы:
Рецензенты:
Специальные методы сварки плавлением в электронике:
ISBN 9785394023842
В учебном пособии рассмотрены особенности сварных соедине
Для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению под
© Конюшков Г. В., Конюшков В. Г., Авагян В. Ш., 2013 © ООО «Ай Пи Эр Медиа», 2013 © ООО «ИТК «Дашков и К°», 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .................................................................................................................................. 5
Введение ............................................................................................................................................ 6
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ ............. 7
1.1. Общие сведения об основных видах сварки
и о приоритете их отечественного открытия ......................... 7
1.2. Особенности сварки деталей и узлов
электронных приборов ............................................................................11
1.3. Теоретические основы образования соединения
при сварке плавлением ...........................................................................18
1.3.1. Сварочная дуга и сущность протекающих
в ней процессов ..........................................................................................18
1.3.2. Условия зажигания и устойчивого
горения дуги .................................................................................................22
1.3.3. Перенос металла через дугу .......................................................27
1.3.4. Тепловые и электрические характеристики сварочной дуги, условия ее стабильности
и требования к источникам тока ................................................29
1.3.5. Краткие сведения о металлургических
процессах при сварке плавлением ...........................................34
1.3.6. Формирование и кристаллизация металла
шва, строение зоны термического влияния .....................38
1.3.7. Старение и коррозия металла сварных
соединений .....................................................................................................42
1.3.8. Классификация напряжений и деформаций ...............44
1.3.9. Стенды для электродуговой сварки
и инверторные источники питания..........................................46
Глава 2. НЕКОТОРЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ
ДУГОВОЙ СВАРКИ .............................................................................................................56
2.1. Аргонодуговая сварка ...............................................................................57
2.2. Плазменная сварка ......................................................................................60
2.3. Микроплазменная сварка ......................................................................69
3
2.4. Разновидности сварки неплавящимся электродом ........74
2.5. Сварка дугой, вращающейся в магнитном поле.................79
Глава 3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ СВАРКИ С ИНТЕНСИВНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ЭНЕРГИИ
НА СОЕДИНЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ ..................................................................83
3.1. Электронно-лучевая сварка ................................................................83
3.1.1. Сущность процесса ..............................................................................83
3.1.2. Механизм кинжального прокалывания ............................91
3.1.3. Технология сварки ...............................................................................92
3.2. Сварка световым лучом ........................................................................107
3.2.1. Сущность процесса ...........................................................................107
3.2.2. Источники питания ..........................................................................112
3.2.3. Оборудование и технология ......................................................112
Глава 4. ГАЗОВАЯ СВАРКА ......................................................................................118
4.1. Сущность процесса ...................................................................................118
4.2. Строение сварочного пламени ........................................................121
4.3. Технология газовой сварки ................................................................123
4.4. Вредность и опасность при газовой сварке и резке .....124
Глава 5. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АТТЕСТАЦИИ
СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ........................................................................126
5.1. Обеспечение промышленной безопасности на основе системы аттестации сварочного
производства (САСв) .............................................................................126
5.2. Основные положения технологического регламента проведения аттестации сварочного
оборудования РД 03-614-03 .............................................................130
5.3. Основные положения о порядке применения сварочных технологий при изготовлении, монтаже, ремонте и реконструкции технических устройств для опасных
производственных объектов ...........................................................138
Список литературы ............................................................................................................143
4
Предисловие
При написании пособия авторы исходили из того, что ба­калавры и магистры уже изучили дисциплины гуманитарного, социального и экономического циклов и ряд дисциплин профес­сионального цикла, таких как информационные технологии, физика твердого тела, физика технического вакуума, термо­динамика наносистем, современные проблемы электроники и наноэлектроники, теоретические основы электротехники, материалы электронной техники и др.
Основное внимание уделено теоретическим основам специальных методов сварки плавлением, применяемых в электронной технике: электрической дуговой с ее основными разновидностями (аргонодуговой, плазменной, микроплазмен­ной), электронно-лучевой, лазерной, а также газовой сваркам. В этих разделах авторы не стремились привести все данные о сварочных материалах, режимах и оборудовании, учитывая, что эти данные имеются в справочной литературе.
Последний раз учебное пособие по сварке в электронной технике «Сварочные процессы в электронной технике» авторов Б. Н. Бадьянова, В. А. Давыдова было издано в 1988 г. в изда­тельстве «Высшая школа». С того времени пособий по данным вопросам не издавалось.
Кафедра электронного машиностроения и сварки СГТУ им. Ю. А. Гагарина и авторы пособия благодарят почетного выпускника университета В. В. Литюшкина за поддержку ка­федры и содействие в издании данного учебного пособия.
Авторы благодарят Н. А. Вавилину за помощь в оформле­нии материалов рукописи.
5
Введение
В настоящее время электроника нашла применение во всех сферах человеческой деятельности. Она является наиболее универсальной отраслью промышленности, поэтому электрон­ную технику называют катализатором научно-технического прогресса.
Электронная промышленность выпускает разнообразные по параметрам устройства и приборы (дискретные полупровод­никовые приборы, резисторы, установки с вакуумной, газовой средой и агрессивными средами и т. д.). При этом эксплуатаци­онные характеристики большинства из них определяются ка­чеством сварных соединений, выполненных на деталях и узлах.
В последние десятилетия все большее применение находят твердотельные полупроводниковые приборы. Однако из этого вовсе не следует, что роль электровакуумных приборов будет уменьшаться в системах управления и связи во всех отраслях техники, особенно в таких специфических направлениях элек­тронной техники, как оптоэлектроника, акустоэлектроника, лазерная техника, волоконная электроника и многие другие.
Все электронные приборы имеют различную конструкцию, во многом различается технология их изготовления. Однако общим для всех технологий является наличие на заключитель­ных этапах изготовления приборов сварочных операций.
Для изготовления электронных приборов и оборудования электронной техники применяются как сварочные процессы (сварка электронным лучом, электродуговая, плазмой и др.), так и процессы, разработанные для электронной техники (микроплазменная, термокомпрессионная сварка и др.). Поэто­му научным работникам, инженерам, технологам, бакалаврам и магистрам необходимы знания о сварке и сварочных процес­сах, которые требуются не только на этапе их разработки (на­пример, выбора хорошо свариваемых материалов), но и на эта­пе производства электронных приборов при исследовании и прогнозировании работоспособности сварных соединений в приборе.
6
Глава 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О СВАРКЕ ПЛАВЛЕНИЕМ
1.1. Общие сведения об основных видах сварки и о приоритете
их отечественного открытия
Сваркой называется процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их нагревании или пласти­ческом деформировании либо совместном действии того и дру­гого (ГОСТ 2601-84).
Различают два вида сварки: плавлением и давлением.
В случае осуществления сварки методом плавления источ­ником нагрева могут быть газовое пламя, плазма, электриче­ская дуга, энергия лазерного луча, расплавленный шлак.
При сварке плавлением (при всех ее видах) жидкий металл одной кромки, образующийся в процессе, соединяется с жидким металлом другой кромки, а также жидким металлом основного металла. При этом получается общий для них объем жидкого металла (сварочная ванна), после затвердевания которого обра­зуется сварной шов.
Наиболее широко применяемым методом сварки плавлени­ем является дуговая сварка, источником теплоты при которой служит электрическая дуга.
Российским ученым В. В. Петровым в начале XIX в. (1802) впервые было открыто явление электрического дугового раз­ряда. В своих работах он отмечал возможность использования такого разряда в том числе для расплавления металлов, в элек-
7
тродуговом освещении, а затем при электрическом нагреве, плавке и сварке металлов.
В 1882 г. другой российский ученый — инженер Н. Н. Бенар­дос — открыл способ электродуговой сварки металлов непла­вящимся угольным электродом. Им были разработаны способ дуговой сварки в защитном газе и дуговая резка металлов.
В 1888 г. российский инженер Н. Г. Славянов разработал сварку плавящимся металлическим электродом и научные основы развития дуговой сварки, создал первый автоматичес­кий регулятор длины дуги и первый сварочный генератор. Им были предложены флюсы для получения высококачественного металла сварных швов.
В Перми основан первый в мире Музей сварки имени Н. Г. Славянова, открыт памятник ему. В 2013 г. исполняется 125 лет со дня открытия способа сварки этим ученым.
В 1924–1935 гг. применяли, как правило, ручную сварку электродами с тонкими ионизирующими (меловыми) покры­тиями. А в период с 1935 по 1939 г. были распространены толс­топокрытые электроды, для электродных стержней в которых использовали легированную сталь. Это, в свою очередь, позво­лило производить сварку для промышленного оборудования и строительных конструкций.
В процессе развития сварочного производства была раз­работана технология сварки под флюсом, которая помогла увеличить производительность процесса в 5–10 раз, а также обеспечить хорошее качество сварного соединения (так как были увеличены мощность сварочной дуги и защита расплавленного металла от окружающей среды) и механизировать, усовершенс­твовать технологию производства сварных конструкций.
Большой вклад в развитие сварочного производства в Со­ветском Союзе внесли Е. О. Патон, его ученики и последователи. Под его руководством был построен первый в мире сварной мост через реку Днепр. Неоценим вклад ученого в развитие оборон­ной мощи страны. Способом электрошлаковой сварки можно изготавливать моноблоки до 300 т.
8
Начиная с 1948 г. промышленное применение получили способы дуговой сварки в инертных защитных газах: меха­низированная и автоматическая сварка неплавящимся и пла­вящимся электродами, а также ручная сварка неплавящимся электродом. В 1950–1952 гг. в ЦНИИТМАШ разработана свар­ка низкоуглеродистых и низколегированных сталей в среде углекислого газа. Процессом сварки руководил доктор наук, профессор К. Ф. Любавский (данный вид сварки составляет около 30% объема всех сварочных работ).
В 1957 г. французский ученый Д. А. Стор разработал новый вид электрической сварки плавлением, получивший название «электронно-лучевая» сварка. В нашей стране исследования в данном виде сварки начали ученые Московского энергети­ческого института и ИЭС им. Е. О. Патона АН УССР. В насто­ящее время этот процесс широко применяется в электронной и других отраслях промышленности, прежде всего для сварки тугоплавких металлов. В 1969 г. космонавтами В. Кубасовым и Г. Шониным впервые в открытом космосе были осуществле­ны автоматическая сварка и резка. В 1984 г. космонавты С. Са­вицкая и В. Джанибеков также провели в открытом космосе ручную сварку, резку и пайку различных металлов.
К сварке плавлением относится также газовая сварка, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки (ГОСТ 2601-84).
При сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и других цветных металлов и их сплавов, изготовле­нии и ремонте изделий из тонколистовой стали, производстве наплавочных работ во многих отраслях промышленности применяется газовая сварка.
Контактная сварка используется очень широко в элект­ронной технике для сварки различных металлов. По объему применения в электронике она занимает 40–45% трудоемкости изготовления различных электронных приборов, прежде всего в производстве приемно-усилительных ламп (ПУЛ). При этом
9
она может использоваться для соединения металлов как в твер­дом состоянии, так и при сварке плавлением.
В 2006 г. в серии «Высшее образование» вышла книга А. А. Чулариса и Д. В. Рогозина «Технология сварки давлением» издательства «Феникс», поэтому в этом издании контактная сварка сознательно не описывается.
30 декабря 2006 г. исполнилось 100 лет со дня рождения ла­уреата Ленинской премии, доктора технических наук, профес­сора, заслуженного изобретателя СССР, заслуженного деятеля науки и техники РСФСР Николая Федотовича Казакова — изобретателя диффузионной сварки в вакууме (ДС).
12–13 декабря 2006 г. в МАТИ РГТУ им К. Э. Циолковского состоялся научно-технический семинар «Диффузионная свар­ка и ее роль в современной технике», посвященный 100-летию Н. Ф. Казакова.
По единодушному мнению участников семинара, его уче­ников, последователей и многочисленных производственников, преподавателей и студентов, имя, идеи и дела Н. Ф. Казакова стоят в одном ряду с заслугами таких выдающихся российских ученых и инженеров, как Н. Н. Бенардос, Е. О. Патон, Н. Г. Сла­вянов и ряд других крупных специалистов, обогативших ми­ровую науку и заложивших основы современного технического прогресса.
Описать роль Н. Ф. Казакова в современной науке и тех­нике, рассказать о развитии его идей в работах его учеников и последователей довольно сложно. Однако можно выделить главное, если привести одно высказывание самого профессора: «Я горд тем, что научил работать не только себя, но и других, подготовил целое поколение молодых сварщиков. Это настоя­щая смена, которая двигает вперед общее дело».
К сожалению, в настоящее время многие уже не могут своим личным вкладом развивать ДС. Но то, что ученые ус­пели сделать, имеет приоритет на мировом уровне в области соединения материалов в твердом состоянии. И дело даже не в получении качественных соединений. Данный способ
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности