CC BY
44Решетневские чтения. 2018
УДК 621.372.83
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ АЛЮМИНИЕВЫХ ВОЛНОВОДНЫХ ТРАКТОВ
О. А. Бочарова, В. С. Тынченко, А. В. Мурыгин
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: shyx_89@mail.ru
Проводится описание метода индукционного нагрева и анализ специфики процесса индукционной пайки. В качестве примера рассматривается система волноводов, которая используется для передачи информации в космических аппаратах (КА).
Ключевые слова: волноводный тракт, индукционная пайка, индукционный нагрев, заготовка, волновод, особенности индукционного нагрева.
PARTICULARITY OF TECHNOLOGY INDUCTION SOLDERING ALUMINUM WAVEGUIDE PATHS
O. A. Bocharova, V. S. Tynchenko, A. V. Muygin
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: shyx_89@mail.ru
Held description of the method of induction and analysis of the specificity of the process of induction brazing. As an example, the system of waveguides, which is used to transmit information in spacecraft (SC), is considered.
Keywords: waveguide path, induction soldering, induction heating, billet, waveguide, features of induction heating.
В основе процесса индукционной пайки лежит метод индукционного нагрева, который играет важную роль в решении множества практических задач и применяется в самых различных областях, включая изготовление космических аппаратов (КА). Данный метод бесконтактного нагрева высоко оценивают за точность и эффективность.
При изготовлении волноводных трактов в радиотехнических устройствах сантиметрового диапазона широко применяются тонкостенные трубы прямоугольного сечения из алюминиевых сплавов. Основное целевое назначение таких трактов состоит в обеспечении функционирования различного оборудования в соответствии с заданной программой, зафиксированной в технологических циклах. Волноводные тракты изготовляются из отдельных сборочных единиц, которые стыкуются с помощью волноводных фланцев (см. рисунок), что облегчает изготовление, монтаж и ремонт волноводного тракта [1].
Фланцевое соединение должно обеспечивать электрический контакт и не допускать изменения характеристического сопротивления в местах соединений. При несоблюдении этих требований возможны потери в контактах, частичное отражение энергии от области разъема и излучение ее в окружающее пространство. Полный продольный ток, протекающий в одном направлении через стык, равен 60А. Это приводит к тому, что при высоком переходном сопротивлении во фланцах возможны расплавления материала волновода [2].
Пример участка волноводно-распределительной системы: а - прямой элемент; б - криволинейный элемент с переменным радиусом кривизны; в - криволинейный элемент с постоянным радиусом кривизны; г - соединительная муфта; д - фланец; е - гибкая секция; ж - промежуточная опора
Сложные волноводные тракты образуются путем стыковки отдельных волноводных элементов. В месте стыка волноводов должен быть хороший электрический контакт для предотвращения утечки высокочастотной. Важно обеспечить хороший контакт там, где текут большие продольные токи [3]. При сборке элементов волноводных трактов из алюминиевых сплавов с улучшенными массогабаритными и электротехническими параметрами на предприятиях применяется индукционная пайка.
Пайка - процесс соединения металлов или неметаллических материалов посредством расплавленного
Информационно-управляющие системы
присадочного металла, называемого припоем и имеющего температуру плавления ниже температуры плавления основного металла (или неметаллического материала) [1].
При индукционной пайке быстрый нагрев детали до температуры пайки обеспечивается использованием энергии высокой концентрации. Для предохранения индуктора от перегрева и расплавления применяют водяное охлаждение. Защита поверхности деталей от окисления и окалины обеспечивается использованием твердых флюсов, для этой же цели индукционную пайку проводят в вакууме или в восстановительной, или нейтральной средах [4].
Состав оборудования, требующийся для выполнения индукционной пайки следующий: генератор средней частоты (66 кГц); набор индукторов, выполненных в виде плоской рамы с рабочим отверстием прямоугольного сечения; блок АСУ, состоящий из ПК с соответствующим программным обеспечением; стенд управления постом пайки волноводов; согласующее устройство [5]. В качестве преимуществ использования технологии индукционного нагрева для пайки волноводных трактов из алюминиевых сплавов можно назвать: быстрый и равномерный нагрев паяемого соединения, уменьшающий возможность окисления токонесущих поверхностей и коробления волновода; избирательный разогрев, исключающий ступенчатую пайку с использованием припоев с разной температурой плавления; возможность получения соединения тонкостенных (0,65-1,4 мм) волноводных труб [6]; возможность применения автоматического режима пайки волноводов; отсутствие концентраторов напряжений в связи с образованием плавной галтели в месте соединения деталей; упрощение, повышение производительности и чистоты производства по сравнению с пайкой во флюсовых ваннах и вакуумной пайкой [7].
Недостатками индукционного нагрева являются: сложность и высокая стоимость электрооборудования, несколько больший расход энергии, чем при контактном нагреве [8].
Резюмируя вышеизложенное, можно говорить об индукционной пайке как о способе, позволяющем повысить качество и скорость получения паяных соединений волноводных трактов из алюминиевых сплавов. При этом актуальной задачей остается разработка оборудования для автоматизации индукционной пайки, позволяющего снизить степень участия человека в технологическом процессе.
Библиографические ссылки
1. Автоматизированное оборудование и технология для пайки волноводных трактов космических аппаратов / С. К. Злобин, М. М. Михнев [и др.] // Вестник СибГАУ. 2014. Вып. 4 (56). С. 219-229.
2. Бушминский И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства : учеб. пособие для вузов. М. : Высшая школа, 1974. 304 с.
3. Мельник Ю. А., Стогов Г. Основы радиотехники и радиотехнические устройства. М. : Советское радио, 1973. 368 с.
4. Индукционная пайка [Электронный ресурс] // Портал о сварке. URL: http://www.welding.su/ arti-cles/tech/tech_227.html (дата обращения: 30.08.2018).
5. Злобин С. К. Пайка тонкостенных волноводных трактов из сплавов на основе алюминия с использованием индукционного нагрева // Решетневские чтения : материалы XIV Междунар. науч. конф. В 2 ч. Ч. 1. Красноярск, 2010.
6. Барановский М. А. В помощь кузнецу-штамповщику. Минск : Беларусь, 1976. 207 с.
7. Волноводы. Технология производства РЭС. МГТУ им. Н. Э. Баумана [Электронный ресурс]. URL: http://www.studfiles.ru/preview/1676197/page:4/ (дата обращения: 28.08.2018).
8. Прогрессивный метод нагрева заготовок под ковку и штамповку. Библиотека технической литературы. [Электронный ресурс]. URL: http://bibt.ru (дата обращения: 29.08.2018).
References
1. Zlobin S. K., Mihnev M. M. [Automated equipment and technology for soldering waveguide paths of spacecraft]. Vestnik SibGAU. 2014. No. 4 (56). P. 219-229. (In Russ.)
2. Bushminskij I. P. Izgotovlenie ehlementov kon-strukcij SVCH. Volnovody i volnovodnye ustrojstva [Manufacture of structural elements of microwave. Waveguides and waveguide devices.]. M. : Vysshaya shkola, 1974. 304 p.
3. Mel'nik Yu. A., Stogov G. Osnovy radiotekhniki i radiotekhnicheskie ustrojstva Izdatel'stvo [Basics of radio engineering and radio engineering devices]. Sovetskoe radio, 1973. 368 p.
4. Indukcionnaya pajka [Induction heating]. Available at: http://www.welding.su/articles/tech/tech_227.html (accessed: 30.08.2018). (In Russ.)
5. Zlobin S. K. [Soldering of thin-walled waveguide paths from aluminum-based alloys using induction heating] Reshetnevskie chteniya : materialy XIV Mezhdunar. nauch. konf. V 2 ch. [Reshetnev readings: materials XIV international. scientific. сonf. 2 hours.] Ch. 1. Krasnoyarsk, 2010. (In Russ.).
6. Baranovskij M. A. V pomoshch' kuznecu-shtampovshchiku [To help the blacksmith-stamping]. Minsk : Belarus', 1976. 207 p.
7. Volnovody. Tekhnologiya proizvodstva RES [Waveguides. RES production technology]. Available at: http://www.studfiles.ru/preview/1676197/page:4/ (accessed: 28.08.2018). (In Russ.)
8. Progressivnyj metod nagreva zagotovok pod kovku i shtampovku [Progressive method of heating billets for forging, stamping]. Available at: http://bibt.ru (accessed: 29.08.2018). (In Russ.)
© Бочарова О. А., Тынченко В. С., Мурыгин А. В., 2018
