Использование: в производстве электровакуумных приборов, в частности, рентгеновских электронно-оптических преобразователей (РЭОП). Технический результат заключается в повышении качества оболочки РЭОП за счет улучшения ее герметичности. Сущность изобретения заключается в формировании диффузионной сваркой зоны соединения между алюминиевым кольцом и стальной манжетой с конечной стеклянной частью, причем сначала соединяемые детали нагревают до температуры начала пластической деформации алюминиевого кольца Тпл.д.min при сварочном давлении PСВ = 0. По достижении Tпл.д.min к соединяемым деталям прикладывают давление PСВ = 0,5
0,01 кгс/мм2, затем температуру TСВ и давление PСВ линейно увеличивают так, чтобы при TСВ = 600
5°C PСВ = 1,8 - 2,0 кгс/мм2. Выдерживают соединяемые детали при этих TСВ и PСВ 25-30 мин, а затем охлаждают до комнатной температуры при PСВ = 1,8 - 2,0 кгс/мм2. 1 ил.
Изобретение относится к области технологии производства электровакуумных приборов и, в частности, к технологии производства рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП).
Известен способ обработки вакуумной оболочки РЭОП (а.с. СССР N 1737554), заключающийся в том, что предварительно диффузионной сваркой изготавливается биметаллический элемент, а затем с помощью аргонодуговой сварки он соединяется с алюминиевым окном и стальной манжетой с конечной стеклянной частью.
Этот способ является трудоемким, дорогостоящим, а также не гарантирующим требуемой герметичности в зоне соединения биметалла.
Известен способ сборки вакуумной оболочки РЭОП (пат. США кл. 313-523 N 4423351). При этом способе алюминиевое окно и стальная манжета соединяются между собой по фланцевым отбортовкам диффузионной сваркой. На стальную деталь предварительно наносится тонкий слой никеля, обеспечивающий герметичное соединение. Режим сварки выполняют следующим образом: при подъеме температуры до 470
oC давление сжатия составляет 1000 кг/см
2. Далее температуру повышают до 580
oC и выдерживают определенное время.
К недостаткам данного способа сборки следует отнести высокую пластическую деформацию алюминиевой детали, а также то, что выбранные параметры режима не обеспечивают гарантированной вакуумплотности из-за недостаточного образования физического контакта и протекания диффузионных процессов.
Технический результат в данном изобретении достигается за счет принципиально отличного режима диффузионной сварки алюминиевой и стальной деталей.
Способ сборки вакуумной оболочки РЭОП, заключающийся в формировании диффузионной сваркой зоны соединения между алюминиевым кольцом с окном и стальной манжетой с конечной стеклянной частью, отличается тем, что для формирования зоны соединения соединяемые детали нагревают до температуры начала пластической деформации T
пл.д.min алюминиевого кольца при сварочном давлении P
св = 0, при достижении T
пл.д.min к соединяемым деталям прикладывают давление P
св = 0,5

0,01 кгс/мм
2, затем скорости нагрева деталей увеличивают линейно так, чтобы при T
св = 600

5
oC P
св было равно 1,8 - 2,0 кгс/мм
2, выдерживают детали при этих T
св и P
св 25 - 30 минут, а затем охлаждают до комнатной температуры со скоростью 20 - 30
oC/мин при P
св = 1,8 - 2,0 кгс/мм
2.
Схематично режим сварки представлен на чертеже, где T - график изменения температуры соединяемых частей при сборке (T
св); P - график изменения сварочного давления, прикладываемого к соединяемым частям оболочки (P
св).
Способ сборки вакуумной оболочки РЭОП реализуется следующим образом. Соединяемые части - алюминиевое кольцо и стальную манжету, размещенные соосно и находящиеся в контакте друг с другом, помещают в вакуумную камеру, в которой создают вакуум не хуже 10
-3 мм рт.ст. Включают нагрев деталей. От комнатной температуры до температуры начала пластической деформации алюминия T
пл.д.min нагрев осуществляют без применения внешнего сварочного давления (P
св(исх.) = 0). При достижении минимальной температуры начала пластической деформации T
пл.д.min прикладывают P
св = 0,5

0,01 кгс/мм
2 По мере роста температуры T
св ее скорость подъема должна быть линейно равна скорости приложения сварочного давления P
св с таким расчетом, чтобы при достижении температуры сварки T
св = 600

5
oC величина P
св = 1,8 - 2,0 кгс/мм
2. При этих T
св и P
св детали выдерживают 25 - 30 мин. За это время при постоянно протекающей пластической деформации алюминиевой детали происходит интенсивное смятие микровыступов, образование физического контакта и развитие диффузионных процессов между свариваемыми поверхностями деталей. Охлаждение деталей до комнатной температуры осуществляют со скоростью 20 - 30
oC/мин, при этом P
св = 1,8 - 2,0 кгсм/мм
2.
Данный режим (см. чертеж) обеспечивает 15 - 20%-ную величину пластической деформации алюминиевого кольца (пластическая деформация стального кольца отсутствует) и вакуумплотность соединения, а следовательно, повышается качество оболочки РЭОП.
Обоснование в выборе параметров режима диффузионной сварки следующее: Величина прикладываемого давления P
св = 1,8 - 2,0 кгс/мм
2 выбрана из соображений, что только этот диапазон позволяет получать качественное соединение в сочетании с пластической деформацией деталей (необходимо, чтобы она присутствовала только на алюминиевой детали и отсутствовала на стальной). Давление P
св < 1,8 кгс/мм
2 не обеспечивает в конечном итоге требуемую величину пластической деформации (15 - 20%) алюминиевого кольца и сварной шов получается низкого качества (низкая прочность, отсутствие вакуумплотности и т. д.). При давлении P
св свыше 2,0 кгс/мм
2 происходит значительная пластическая деформация алюминиевого кольца (> 30%), а главное, начинается пластическая деформация стальной детали, что недопустимо.
Диапазон времени выдержки (25 - 30 мин) выбран на основе экспериментов. При меньшем времени выдержки не успевают пройти процессы объемного взаимодействия в зоне сварки, поэтому качество соединения низкое. При увеличении времени выдержки свыше 30 мин получены соединения с таким же качеством, что и в выбранном диапазоне. Но с точки зрения производительности процесса целесообразным является сокращение технологического цикла.
При охлаждении сварного соединения, состоящего из деталей с разными коэффициентами линейного термического расширения (КЛТР) важное значение имеет скорость охлаждения. Обычно в таких случаях она составляет 5 - 10
oC/мин. Для повышения производительности процесса выбрана скорость 20 - 30
oC/мин (фактически охлаждение с печью) при условии, что в процессе охлаждения сварочное давление будет соответствовать давлению при сварке (P
охл. = P
св = 1,8 - 2,0 кгс/мм
2). Тем самым релаксация напряжений, возникающих в зоне соединения за счет разницы в КЛТР материалов, будет происходить под нагрузкой. Это обеспечит и производительность процесса сварки, и качество получаемого соединения. Данное предложение подтверждено экспериментально.
Формула изобретения
Способ сборки вакуумной оболочки рентгеновского электронно-оптического преобразователя, заключающийся в формировании диффузионной сваркой зоны соединения между алюминиевым кольцом и стальной манжетой с конечной стеклянной частью, отличающийся тем, что сначала соединяемые детали нагревают до температуры начала пластической деформации алюминиевого кольца T
minпл.д. при сварочном давлении P
СВ = 0, по достижении T
minпл.д. к соединяемым деталям прикладывают давление P
СВ = 0,5

0,01 кгс/мм
2, затем температуру Т
СВ и давление P
СВ линейно увеличивают так, чтобы Т
СВ = 600
o 
5
oС, P
СВ = 1,8 - 2,0 кгс/мм
2, выдерживают соединяемые детали при этих Т
СВ и P
СВ 25 - 30 мин, а затем охлаждают до комнатной температуры при P
СВ = 1,8 - 2,0 кгс/мм
2.
РИСУНКИ
Рисунок 1