Записка (Технология изготовления нейтронных трубок), страница 3

Обезжиривание.Для изготовления деталей НТ применяют материалы с минимальным количествомзагрязнений. Однако в процессе изготовления деталей (механическая обработка, хранениеи т. д.) их поверхность загрязняется. При этом ухудшаются изоляционные свойстваповерхности изоляторов, что является причиной токов утечки и пробоев междуэлектродами; ухудшение вакуума связано с интенсивным выделением газов и паров иззагрязнений (например, при нагреве или электронной и ионной бомбардировкезагрязненных деталей); снижаются прочность и герметичность швов при сварке деталей иузлов НТ. Для удаления загрязнений поверхность деталей подвергается очистке.В технологическую схему очистки входят следующие операции: механическаяочистка, обезжиривание в органических растворителях или щелочных растворах, очисткас использованием ультразвуковых колебаний рабочего раствора; химическое илиэлектрохимическое травление; химическое илиэлектрохимическоеполирование,тщательнаяобмывка рабочего раствора с поверхности деталей.Основные преимущества ультразвуковойочистки – высокое качество очистки и малыйрасходхимическихреактивов,возможностьочистки деталей сложной геометрической формыструднодоступнымираствораучасткамидляобезжиривающеговнутреннейивнешнейповерхностей; возможность удаления засохших иполимеризовавшихсязагрязнений,стекляннойосыпи, твердых пленок лака, полировальных паст,Рисунок 5 – Обезжириваниеизолятора в ультразвуковой ваннефлюсов; простота удаления с деталей ворсинок, пыли, заусенцев.13При травлении в химически активных средах протравленная поверхность имеетшероховатую структуру и способна снова активно поглощать влагу, агрессивные газы ипары из атмосферного воздуха и активно вступать с ними в химическую реакцию.

Обычнотравлению подвергают детали, изготовленные из меди, из листового проката или труб,поверхностный слой которых сильно насыщен окислами, а также узлы, состоящие изспаянных соединений ковара со стеклом.В основе электрохимического травления лежат процессы электролитическойдиссоциации и электролиза.

Очищаемые детали подвешивают или подсоединяют кодному из электродов (аноду или катоду), которые погружены в раствор кислоты илищелочи. Под действием электрического поля, приложенного к электродам, в растворекислоты или щелочи идет электролиз. Если деталь подвешена на катод, процессназывается катодной очисткой, если на анод – анодной. Газообразные пузырьки водородаили кислорода механически сбивают или удаляют загрязнения или окислы с поверхностидетали. Кроме того, раствор, служащий электролитом, вступает в химические реакции сзагрязнениями и удаляет их с поверхности деталей. Катодная очистка обладает большойскоростью и отсутствием деформации очищаемых деталей, но вместе с тем она можетприводить к наводороживанию детали, что увеличивает хрупкость материала и в немпоявляются трещины.

Анодная очистка позволяет получать недеформированнуюповерхность деталей (без пузырьков и трещин) и исключает вероятность увеличения иххрупкости. Однако одновременно с удалением загрязнений частично растворяютсяматериалы, из которых изготовлена деталь, что в некоторых случаях может привести к«перетравлению» поверхности.Полирование применяют для всех деталей, в частности штамповочных, гденеобходимо снять заусенцы и микронеровности.

Окислы, лежащие на микровыступах,обладают большей пористостью, чем лежащие в микровпадинах поверхности. Поэтомурастворение и удаление окислов на микровыступах происходит быстрее, что приводит ксглаживанию поверхности детали. Кроме того, продукты растворения металла оседают наповерхности детали в виде вязких пленок толщиной от десятых долей микрометра донескольких микрометров.Это позволяет повысить электрическую прочность (уменьшить утечки и пробои) иснизить уровень паразитной эмиссии (особенно необходимо полировать детали,находящиеся под отрицательным потенциалом и способные стать источником холоднойэмиссии). Отполированные детали могут длительное время находиться в атмосферевоздуха, не теряя блеска и не подвергаясь коррозии.142.3.

Сборка нейтронной трубки.При изготовлении НТ используют практически все основные виды сварки:электроконтактную, аргоно-дуговую, электронно-лучевую, лазерную, микроплазменную,диффузионную и др. Более 50 % от всего объема сварочных соединений производитсяэлектроконтактной сваркой.Электроконтактная сварка представляет собой процесс образования неразъемныхсоединений в результате нагрева металла проходящим через контакт электрическим токоми пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия.Различают следующие виды электроконтактной сварки: точечную шовную и стыковую.Рассмотрим оптимальные условия электроконтактной сварки.1.

Необходимым условием прочности соединений является образование ядра. Принедостаточных размерах ядра получается дефект, называемый непроваром. Однакочрезмерная величина ядра также нежелательна, так как может произойти разрыв оболочки.Возникает явление выплеска и прочность может оказаться ниже требуемой, а каплиметалла могут вызвать короткое замыкание между электродами.2. Механическое давление обязательно для получения качественного соединения.При отсутствии необходимого контакта в момент включения тока в стыке между двумяповерхностямиможетпроисходитьискрение(разряды)с образованием мелкихместных ложных ядер, имеющих недостаточную прочность. Однако значительноедавление после размягчения металла может привести к большим деформациям ядра,вплоть до его прорыва.3. Очень важно обеспечить необходимое и достаточное количество энергии.

Принедостаточной энергии, выделяющейся в контакте, ядро будет малым и не обеспечиттребуемой прочности. Излишняя энергия приведет к перегреву ядра, появлениювыплесков, перегреву и пригоранию электродов и окружающих участков соединяемыхдеталей.Обеспечение оптимальных условий для получения полноценного соединениязависит от свойств свариваемых материалов и их толщины. Металлы, не образующиесплавов, практически не свариваются контактным способом.Аргоно-дуговая сварка. При изготовлении НТ используют две разновидностиаргоно-дуговой сварки: на воздухе с местным обдувом кромок соединяемых деталейаргоном и в наполненных аргоном камерах. При сварке на воздухе кромки соединяемыхдеталей обдуваются аргоном, который подается между центральным вольфрамовым электродом и керамическим наконечником сварочной горелки под небольшим давлением (1,3315• 103 Па) и не только защищает от окисления нагретый и расплавленный металл в зонесварки, но и способствует ионизации пространства, где горит дуга.

Качество сваркиопределяется глубиной провара (обычно 0,5-1 мм). Этим методом сваривают детали измеди, ковара, никеля, титана, циркония, нержавеющей стали. Для сварки на воздухе сместным обдувом аргоном используются установки с вращающимся столом инеподвижной горелкой.Электронно-лучевая сварка, обеспечивая глубокое проплавление металла, резкоснижает выделение тепловой энергии в металле по сравнению с другими видами сварки.Тепловая энергия на один проход при электронно-лучевой сварке составляет примерноодну треть энергии, вводимой при дуговой сварке.

Минимальная деформациясвариваемых деталей и высокие физико-механические характеристики сварного шваисключают его последующую механическую и термическую обработку. Этот вид сваркинаиболее удобен для сварки узлов металлостеклянных корпусов НТ, а такжеметаллотритиевых мишеней.Лазерная сварка. Источником энергии при лазерной сварке является лазер. Длясварки используют твердотельные и газовые лазеры с мощностью 107 - 108 Вт/см2.Излучение может быть как непрерывным, так и импульсным.

При лазерной сваркеотсутствует механический контакт между соединяемыми деталями и устройствами,служащими для передачи энергии к месту сварки, что исключает вторичность попадания взону шва посторонних примесей, как это бывает при аргоно-дуговой и контактной сварках.Лазерной сваркой как в вакууме, так и в обычной атмосфере можно соединять деталитолщиной от 0,01 до 1 мм практически из любых металлов и сплавов.Микроплазменная сварка. При использовании сжатой дуги (0,1 - 40 А) прямогодействия между электродом и изделием сварку называют микроплазменной. Стабильностьигольчатой микроплазмы достигается применением сопла малого диаметра (менее 1 мм) инепрерывно горящей между электродом и соплом дежурной дуги, что создает на выходеиз сопла поток плотной ионизированной плазмы в разрядном промежутке, обеспечиваяустойчивое возбуждение основной дуги при подаче напряжения между вольфрамовымэлектродом и изделием.

В данном случае защитным газом является аргон высокой степениочистки, а плазмообразующим газом – смесь с более высоким потенциалом ионизации:аргон с гелием (до 70 %), водородом (до 10—15 %), азотом и др.Диффузионная сварка (ДС) осуществляется в результате взаимной диффузииатомов контактирующих частей при длительном воздействии повышенной температуры инезначительной пластической деформации.

Основные параметры диффузионной сварки— температура нагрева, давление, время нагрева, среда, в которой проводят сварку.16Температура для однородных металлов должна составлять 0,5-0,8 температурыплавления металла или сплава, а при сварке разнородных — 0,5-0,7 температуры болеелегкоплавкого металла. Такая температура ускоряет взаимную диффузию атомовматериалов через поверхность стыка и облегчает снятие неровностей поверхности ипластическое деформирование металла.Давление в контакте соединяемых деталей в зависимости от температуры и родасвариваемых материалов может меняться от 3-5 до 100 МПа. Осадку деталейосуществляют главным образом пневматическими системами. Время сварки составляет отнескольких до десятков минут. Сварку выполняют в условиях безокислительного нагрева,для этого в сварочной камере поддерживается разрежение 10-1 - 10-3 Па.Особым видом диффузионной сварки является сварка в контролируемой атмосфере,при которой в качестве защитных газов используют водород, аргон, гелий.