Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

ПРИМЕНЕНИЕ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ФЕРРИТОВЫХ ПРИБОРОВ

Авторы:
Город:
Саратов
ВУЗ:
Дата:
22 февраля 2016г.

В настоящее время ферритовые элементы или узлы ферритовых приборов могут интегрироваться не только с волноводными трактами СВЧ - систем, но также с полосковыми СВЧ - системами, с полупроводниковыми и вакуумными электронными приборами [1, 2].

Во всех указанных вариантах использования ферритовых элементов весьма важен вопрос их крепления на металлическом корпусе различных приборов [3]. Известные способы такого крепления основываются на механических, клеевых, паяных и сварных соединениях ферритовых элементов с металлом корпуса прибора (алюминиевые сплавы, медь, нержавеющая сталь и др.). При этом, использование указанных соединений в каждом конкретном случае требует анализа возможных эксплуатационных характеристик приборов с ферритовыми элементами. Например, увеличение уровня мощности приборов исключает применение механических и клеевых способов крепления. Необходимость длительной эксплуатации при повышенном уровне влажности и частых термоциклических нагрузках (включение - выключение прибора) исключает использование способов пайки мягкими припоями из-за низкой коррозионной стойкости последних. Использование ферритовых элементов в электровакуумных приборах требует применения способов пайки твердыми припоями (обычно на основе серебра или золота) и диффузионной сварки. При этом, для пайки твердыми припоями необходима металлизация контактной поверхности ферритовых элементов, что существенно усложняет данный способ крепления. Кроме того, клеевые соединения и соединения пайкой мягкими припоями по металлизированной поверхности ферритовых элементов тяготеют к ручным методам выполнения и плохо поддаются механизации или применению групповых методов изготовления (до сотни элементов за один технологический цикл).

В этой связи, во многих случаях целесообразно использование процесса диффузионной сварки (ДС) ферритов с металлами [1, 2, 3], при помощи которого выполняются так называемые ферритометаллические узлы (ФМУ), конструкция и размеры которых приведены на Рисунке 1.

Технология процесса ДС ФМУ в настоящее время достаточно освоена для ферритов гранатов и может выполняться групповыми методами до нескольких сотен узлов за один технологический цикл. Сварные ФМУ выдерживают все необходимые испытания (вибрационные, коррозионные, ударными нагрузками, термоциклированием).

Сравнение теплопроводности соединений феррит-металл полученных методами ДС, пайки и склеиванием можно оценить расчетным методом.

Расчетная схема упрощенной модели ФМУ приведена на Рисунок 2.



Q1- тепловой поток от ферритового элемента в воздух; Q2- тепловой поток от ферритового элемента к системе охлаждения через многослойный брикет; tmax- максимальная температура в сечении ферритового элемента;

t - температура поверхности ферритового элемента соединенной с клеем, припоем, медной прокладкой при ДС;

t - температура свободной поверхности ферритового элемента, обращенной в спокойную воздушную среду; δi - толщины слоев материалов;λi- коэффициент теплопроводности соответствующих слоев материалов;x1,x2 - расстояния от сечения ферритового элемента с максимальной температурой до соответствующих граничных поверхностей.

Расчеты проводились на основе дифференциального уравнения для одномерной стационарной з адачи с учетом внутренних источников тепла:



Можно показать [1], что для схемы, приведенной на Рисунке 2, решением данного уравнения будет:


Зная значения x1, x2 и задавая значения qv, δi,λiможем определить значения t , t  , t    , Q1, Q2.c1        c2 max


Значения ά1 задавались для турбулентного режима работы системы охлаждения в пределах 3000-6000 Вт/м2°С (расчет не приводится).

Значения ά2задавались в пределах 10-60Вт/м2°С (для условий свободной конвекции и теплопроводности через слой воздуха от верхней плоскости ферритовой пластины).

Расчеты показали несущественность потока Q2 по отношению к потоку Q1, а также пренебрежимо малые значения величин x2 для реальных наборов материалов. Т.е. tmax практически лежит на поверхности ферритовой пластины и равняется значениям t  .

В дальнейшем рассматривались только изменения значений потока Q2 и tmax в зависимости от конкретного набора материалов слоев (Рисунок 2.).

Данные по теплофизическим характеристикам материалов брались из источников [2,3].Результаты расчета сведены в Табл.1.

Результаты расчетов показывают малое влияние вида соединения для крепления ферритовых элементов на корпусе приборов на условия теплопроводности к системе охлаждения.

Наибольшее влияние на теплопроводность многослойного брикета ФМУ, в рамках рассмотренной модели, оказывают значения коэффициента теплоотдачи в систему охлаждения ά1 и значения коэффициента теплопроводности самого ферритового элемента λф, которые практически для всех марок ферритов не превышают значений 3-4 Вт/м·°С при 100°С.




Однако при превышении tmax ферритового элемента выше 100°С, резко возрастает опасность деградации клеевых и паяных соединений (охрупчивание, коррозия, уменьшение прочностных свойств), что не происходит для соединений ферритовых пластин с медью при ДС вплоть до температур равных значениям температур точек Кюри (потеря магнитных свойств) различных марок ферритов. Максимальные температуры нагрева сварных соединений ферритов гранатов марки 40Сч-2с медью МБ составляют 750-800°С.

 

Список литературы

1.     Биктяков Р.М. Стабильность свойств ферритов / Р.М. Биктяков, Д.В. Гаскаров, Ю.С. Зворонко и др. М.: Советское радио, 1974.- 351 с.

2.     Исаченко В.П. Теплопередача: Учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. М.: Энергоиздат, 1981. – 416 с.

3.     Конюшков Г.В. и др. Ферриты и их соединения с металлами и керамикой / Конюшков Г.В., Зотов Б.М., Меркин Э.И.: Энергия, 1979. – 232 с.