Введение к работе
Актуальность работы. Одним из направлений повьшения техкико-эконоыических показателей изделий является снижение^материалоем-кости, кассы конструкций и экономия дефицитных сталей и сплавов при одновременном повышении их эксплуатационной надежности. Это относит- ! ся и к отраслям приборостроения, выпускающих различные электровакуум-j ные и полупроводниковые приборы. К таким изделиям, в частности, от- < носятся герметизируемые корпуса радиоэлектронной аппаратуры, корпу- . са микросборок и модулей. Многие из них содержат элементы, свойства которых существенно ухудшаются при нагреве. При сварке таких термо- ; неустойчивых . деталей и узлов не допускается нагрев - вьше 60...70С . и деформация. В настоящее время для изготовления этих изделий применяют ковар 29Ж, титан ВТІ-0 и нержавеющую сталь I2XI8HIQT. Наиболее распространенным типом соединения является отбортовочное с толщиной кромок = 0,5 + 0,5 мм. Для герметизации корпусов приборов используют аргонодуговую и микроплазменную сварку. Процент отбраковки изделий составляет: ВТІ-0 - 0,..0,5 29НК - I...2SS; I2XI8HI0T - !...%, при сварке разнородных соединений, например, I2X16HI0T и 29НК - 4,5...5%. Сварные соединения изделий б условиях производства, как правило, имели такие характерные дефекты как поры и макротрещины.
Использование алюминия и его сплавов для изготовления корпусов приборов вместо применяемых сплавов позволяет значительно сократить затраты на материалы, а также снизить вес конструкции пр:і достаточно высоких прочностных характеристиках основного металла.
Преимущества импульсной лазерной сварки такие как ограниченное тепловое воздействие на изделие, отсутствие электромагнитных под<гй, вызванных арохождением тока при сварке, минимальное короС-пеиие тонкостенных деталей и узлов делают применение лазера для гер-«етизации наиболее предпочтительным.
В то же время в условиях импульсной лазерной сварки алюминий и ого сплавы подвержены образованию горячих трещин, что не обеспечивает герметичность соединений. В связи с этим, особую актуальность приобрела разработка и исследование специальных технологических и металлургических приемов, позволяющих осуществить импульсную лазерную сварку алюминиевых сплавов без горячих трещин в сварном шве.
Цель тзаботн. Создание технологии герметизации импульсной лазерной сваркой корпусов приборов из At-Ma, сплавов на основе оценки склонности этих материалов к образованию горячих трещин и разработки методов их устранения.
Методы исследования. Были использованы специально разработанные методики: количественной оценки склонности металла шва к горячим трещинам, определения линейных перемещений при кристаллизации, вызванных усадкой; оценки надежности сварных соединений та условной работе их разрушения. Использовали металлографический и ыикрорентгеноспектральний анализ металла шва, а также другие методы оценки качества сварных соединений.
Научная новизна.
-
Установлено, что высокие скорости кристаллизации при импульсной лазерной сварке алюминиевых сплавов смещают появление эвтектики (oC+AfjM^i) к большим концентрациям М<р , поэтому хорошо свариваемые в условиях дуговой сварки АС-Мо, сплавы при лазерной сварке проявляют значительно больщую склонность к образованию горячих трещин, причем сплав АЫг-б в большей степени чем сплав АМг-2.
-
Показано, что в сварочной ванне при кристаллизации необходимо создавать условия Тде легкоплавкая жидкая составляющая - алюминий "залечивает* горячие трещины 'между высокотемпературными фазами -Ті „ИМ ,TiA6j или Ni ,/Vt А , NiMi , что повышает запас де-
формационной способности металла шва и устраняет в условиях импульсной лазерной сварки АС-Ма сплавов горячие трещины.
3. Показано, что применение при импульсной лазерной сварке А--Мо сплавов прослоек из Ті илиЛЛ. с большей поглощательной споаоб ностьо чем АС , не только увеличивает эффективность проплавлення, но и создает условия для протекания термомеханического процесса разрушения окисной пленки в корне пва, связанного с действием сил динамического давления жидкого металла сварочной ванны.
Практическая ценность и реализация работы. На основании исследований по устранению горячих трещин при импульсной лазерной сварке алюминиевых сплавов проведена оптимизация технологических параметров сборки и сварки узлов и деталей, обеспечивающая высокое качество ивов. Разработана технология герметизации корпусов радиоэлектронной аппаратуры. Изготовлена опытная партия изделий, отвечающая техническим требованиям по вакуумной плотности и механической прочности.
Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены на отраслевой встрече "Применение лазерной обработки материалов", Подлипки, 1991 г; на научно-техническом семинаре "Сварка и пайка в производстве радиоэлектронной аппаратуры и приборов", Пенза, 1991 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 2 печатные работы и 4 отчета по НИР, получено 3 авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, общих выводов по работе и трех приложений. Содержит 189 страниц машинописного текста, 66 рисунков, 20 таблиц, 60 наименований использованных литературных источников.