авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Повышение термических и механических характеристик ферритометаллических узлов электровакуумных приборов

-- [ Страница 2 ] --

При металлографических исследованиях диффузионного соединения магний-хромовой феррошпинели с медью (рис. 4), выполненного при
Т=1173 К, наблюдается тонкий слой новой фазы между ферритом и медью, отличающийся по цвету на нетравленых шлифах и по повышенной (по сравнению с исходными материалами) травимостью в 50%-м водном растворе HNО3.

Рис. 2. Расчетная схема для определения давления кислорода в контакте
феррит-металл

Рис. 3. Зависимость давления кислорода
в контакте феррит-металл
Рис. 4. Микрошлиф соединения феррит 10СЧ8 + медь М0б (200)

С большой степенью вероятности данная фаза может быть идентифицирована как Cu2О, образующаяся за счет выделения кислорода из феррошпинели. Учитывая выявленные особенности поведения феррошпинелей в условиях нагрева в вакууме, в дальнейшем они не рассматривались для ФМУ электровакуумных приборов.

Для оценки влияния значений поглощенной ферритами энергии СВЧ-сигнала на температуры ферритов, для ФМУ выполненных клейкой, пайкой и диффузионным соединением, предложена аналитическая модель их теплопроводности.

Расчетная схема упрощенной модели ФМУ приведена на рис. 5.

q1 – удельное значение теплового потока
от ферритового элемента в воздух; q2 – удельное значение теплового потока от ферритового элемента к системе охлаждения
через многослойный брикет; tmax – максимальная температура в сечении ферритового элемента; – температура свободной поверхности ферритового элемента; – температура поверхности ферритового элемента, соединенной с клеем, припоем, медной прокладкой при ДС; i – толщины слоев материалов; i – коэффициент теплопроводности соответствующих слоев материалов; x1, x2 – расстояния от сечения ферритового элемента с максимальной температурой до соответствующих граничных поверхностей; 1, 2 – коэффициенты теплоотдачи
Рис. 5. Расчетная схема упрощенной модели ФМУ

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

, (5)

Можно показать, что для схемы, приведенной на рис. 5, решением данного уравнения будет:

или , причем, x1+x2= ф. (6)

Выполняя преобразования по формулам представленным в табл. 2, можем определить температуры и .

Задавая значения ф, qv, i, i, 1, 2 можем определить значения , , .

Таблица 2

Расчетные формулы для определения температуры и

ф= x1+x2.
x1=ф - x2

Для водяной системы охлаждения (предполагался турбулентный режим работы) задавались значения 1=10 Вт/м2°С, 2=5000 Вт/м2°С,
qv = 30 Вт/см3, ф = 3 мм (расчет 1 и 2 не приводится). Результаты расчетов приведены в табл. 3.

Таблица 3

Конструкционные размеры и максимальные температуры ФМУ

Вид соединения n слоя Материал слоев , мм , Вт/м·°С Термическое cопротивление, м2·°С/Вт tmax,°С при qv= 30·106 Вт/м3
Клеевое 1 Клей 1080+cеребро 0,1 0,7 5,53·10-4 113,3
2 Сплав МД-40 2 67
3 АМг-6 5 117
4 Припой ПОС-61 0,2 50
Паяное 1 Припой ПОС-61 0,2 50 4,14·10-4 101,1
2 Сплав МД-40 2 67
3 АМг-6 5 117
4 Припой ПОС-61 0,2 50
Диффузионное 1 Медь МБ 0,5 380 4,11·10-4 100,9
2 Сплав МД-40 2 67
3 АМг-6 5 117
4 Припой ПОС-61 0,2 50

Результаты расчетов показали, что значения рабочей температуры для паяного и сварного соединения являются практически одинаковыми, однако модель не учитывает возможные изменения теплопроводности клеевых соединений в результате старения или паяных соединений в результате коррозионных процессов. При малых уровнях поглощенной мощности СВЧ-сигнала различия температур ферритовых деталей в ФМУ выполненных любым способом соединения незначительны.

При возрастании уровня мощности СВЧ-сигнала становится заметным некоторое преимущество диффузионных соединений.

Для построения технологической модели процесса диффузионного соединения необходим учет размеров ферритовых элементов. Для этого использовалось соотношение, полученное на основании статистической модели Вейбулла:

, (7)

где – значения удельной прочности; – объемы ферритовых элементов; – модуль Вейбулла.

В качестве размерного фактора в настоящей работе использовались значения объема ферритовых образцов в см3.

Вначале, для определения модуля m, использовалась экспериментальная зависимость сж в интервалах 0,3-1,25 см3.

Значения модуля Вебулла определялось по формуле

jpg">.
(8)

Получено значение . Затем указанная зависимость экстраполировалась (пунктирная линия) до значений размеров ферритовых деталей 2,5 см3 и использовалась для выбора допустимых значений усилий сжатия при разработке технологии диффузионного соединения ФМУ с различными размерами. Также строилась зависимость прочности на сдвиг диффузионных соединений феррограната 30СЧ6 с медью сдв по трем экспериментальным точкам для объемов ферритов 0,3; 1,0; 1,5 см3 (рис. 6), которая также использовалась при разработке технологии диффузионных соединений ФМУ.

Получено значение . Далее строился график сдв для объемов ферритов в интервалах 0,3-2,5 см3 (рис. 6).

Таблица 4 Расчетные значения модуля m
сж
m V1, см3 V2, см3 Y1, кПа Y2, кПа
1,85 0,3 0,5 220 290
1,82 0,5 0,75 176 220
1,8 075 1,0 150 176
1,82 1,0 1,25 132 150
сдв
2,95 0,3 1,0 432 650
3,16 1,0 1,5 380 432

Рис. 6. Зависимость сж и сдв
от размеров ферритовых образцов

Третья глава посвящена разработке нейросетевой модели технологического процесса диффузионного соединения феррогранатов с медью, учитывающей размеры ферритов на основе статистической модели Вейбулла и обеспечивающая получение ФМУ с прочностью на сдвиг в интервалах 200650 кПа.

Основной идеей создания нейросетевой модели технологического процесса диффузионного соединения ФМУ являлось получение прочных диффузионных соединений при различных размерах ферритовых образцов. Для этого предложено регрессионное уравнение, справедливое, в отличие от известных уравнений, для различных марок феррогранатов:

, (9)

где – прочность на сдвиг сдв, кПа диффузионного соединения; – температура Т, °С выполнения диффузионного соединения; – удельное давление Руд, кПа; – время t, мин изотермической выдержки при максимальной температуре.

В уравнении используются нормированные значения указанных параметров приведенные в табл. 5.

Таблица 5

Взаимосвязь нормированных и натуральных значений параметров

Нормированные значения параметров Натуральные значения параметров
Т, °С (х1) Руд, кПа (х2) t, мин (х3)
+ 1,682 + 1 0 -1 -1,682 1020 970 900 830 780 2,3104 2,0104 1,6104 1,2104 0,9104 28 23 15 7 1,5

Предварительные расчеты показывают, что в данном уравнении используются неоправданно широкие интервалы варьирования значений параметров, которые при своих минимальных значениях (-1,68) практически не обеспечивают получение прочных (с технологической точки зрения) диффузионных соединений. Кроме того, уравнение пригодно для ФМУ с объемом ферритовых деталей 0,3 см3 (10103 мм).

Анализ режимов диффузионного соединения по уравнению 9 показал, что большие значения параметра приводят к разрушению ферритовых образцов с объемом ферритов более 1 см3. Кроме того, диапазон значений параметра (время выдержки при максимальной температуре) практически не оправдывает использование минимальных значений, например -1,682 (1,5 мин). Поэтому возникла необходимость сортировки используемых значений параметров и в зависимости от размеров ферритовых образцов. Анализ расчетных и экспериментальных данных позволил предложить следующие зависимости средних значений параметров и диапазонов их изменений в зависимости от объема ферритовых деталей (см3) – :

– для ; ; (10)
– для ; .

В уравнениях использованы нормированные значения параметров и в соответствии с табл. 5.

Оценивая диапазоны изменений значений параметров и можно предположить, что параметр рационально зафиксировать на значении 1,5 – 1005 °С, так как большие значения могут приводить к расплавлению меди, а использование меньших значений приводит к резкому снижению значений прочности диффузионных соединений (см. уравнение (9)).

По уравнениям (9) и (7) в дальнейшем рассчитывалась база исходных данных для обучения нейронной сети в виде зависимости сдв =f(x2, x3, x4) при фиксированных значениях x1.

Для рассматриваемой задачи была выбрана однослойная нейронная сеть прямого распространения. Для расчетов использовалась свободно распространяемая программа NeuroPro 0.25 (автор Царегородцев В.Г.). Получена нейросетевая модель, тестирование которой показало полное соответствие предсказанных значений исходной базе данных (60 значений) со средней ошибкой 25,96 кПа и максимальной ошибкой 53,08 кПа при значениях прочности сдв (выходное поле), изменявшихся в интервалах 200650 кПа.

На основании полученной нейросетевой модели строились зависимости сдв от при фиксированных значениях и , а также зависимости сдв от при фиксированных значениях и . Результаты приведены на рис. 7.

а б
Рис. 7. Расчетные зависимости сдв по предсказаниям нейронной сети а – от удельного давления (х2); б – от размерного фактора (х4)

По приведенным зависимостям выбирались параметры диффузионного соединения для бариевого гексаферрита марки 03СЧФ2В1 с медью М0б (для объема феррита 0,3 см3: Т=1005°С; Руд=1,7·104 кПа; t=16,4 мин), пунктирная линия на рис. 7, а. Получены экспериментальные диффузионные соединения, из которых изготовлены микрошлифы.

В четвертой главе разработана и оптимизирована конструкция технологической оснастки для получения диффузионного соединения крупногабаритных ФМУ.

Для сварки ФМУ с размерами ферритового элемента 30 мм, h = 5 мм, и 30182,6 мм использовалась технологическая оснастка, представленная на рис. 8. В данной оснастке наблюдалось растрескивание ферритовых деталей, особенно для нижнего набора деталей. Это обстоятельство привело к использованию весьма малых значений скорости остывания ФМУ (Vо=0,08 С/с) при выполнении диффузионных соединений.

Проводился тепловой расчет конструкции рассматриваемой технологической оснастки в динамическом режиме численными методами, с помощью программного пакета SolidWorks.

1 –экран из молибдена; 2 –пуансон из молибдена; 3 –верхний упор из нержавеющей стали; 4 – основание из молибдена; 5 – подставка из нержавеющей стали; 6 –кольцо из керамики; 7 – медная прокладка; 8 – ферритовый элемент; 9 – диск из сплава МД-40Н
с медной прокладкой; 10 – центрирующая обойма; 11 – промежуточный диск из молибдена; 12 – прокладки из слюды; 13 – термопара; 14 – керамическая пластина
Рис. 8. Схема технологической оснастки


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.