一种新型超高真空冷压焊接钳的设计.docx

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一种新型超高真空冷压焊接钳的设计

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马法杰

摘要:冷压焊接技术是真空获得过程中真空封离的关键性环节,真空封离的成功与否直接决定着真空度的好坏,冷压钳又是真空封离的关键工具,所以冷压钳的可靠性直接决定着封离后真空可靠性,本文在目前冷压钳的发展基础上,设计了一款针对狭小空间,灵活操作,封离可靠的冷压钳。

Abstract:Thecoldpressweldingtechnologyisthekeylinkofvacuumsealingintheprocessofvacuumobtaining.Thesuccessofvacuumsealingdirectlydeterminesthevacuumdegree,thecoldpressclampisthekeytoolofvacuumsealing,sothereliabilityofthecoldpressclampdirectlydeterminesthereliabilityofvacuumaftersealing.Basedonthedevelopmentofthecoldpressclampatpresent,thispaperdesignsakindofreliablecoldpressclampthatcanbeflexiblyoperatedinanarrowspace.

关键词:冷压焊接;无氧铜管;超高真空

Keywords:coldpressurewelding;oxygenfreecoppertube;ultra-highvacuum

0?引言

在电真空器件的制造中,超高真空的获得是一切电真空器件稳定工作的前提,新鸿电子有限公司生产的多点分布式冷阴极X射线管,对真空度的要求更高,最终剪管真空度一般控制在1.0E-11torr(≈1.33E-9Pa),这样的真空度对封离工具提出了更高的要求,另外,X射线管设计紧凑,剪管空间有限,对封离工具的体积要求更小,压力更大,可靠性更高。

1?真空封离原理

在真空封离环节,通常选用一定塑性,可耐一定高温的材质,作为真空封离材料,电真空器件通常选用的是无氧铜排气管,无氧铜具有良好的导电率,加工性能、焊接性能、耐蚀性能和低温性能均好,一般情况下无氧铜排气管一端钎焊可伐环(用来连接真空腔体),一端钎焊CF法兰(用来排气连接),真空钎焊环境一般是在氢气环境中进行,无氧铜材质含氧量越低,越能最大可能的降低氢脆现象,避免漏气风险,通常会选用TU1无氧铜,即含氧量低于0.002%的无氧铜材质。

无氧铜管在冷压焊接的之前必须经过退火处理,退火处理可进一步软化铜材质,从而保证真空冷压焊接的真空可靠性。

在真空封离的过程中,冷压钳在无氧铜管外侧施加集中的载荷压力,通过材料的物理接触使待焊工件产生大的变形,在变形时,表面的氧化膜破裂,接头表面区域是挤压碎化的细晶结构,碎化的细晶结构在界面处相互咬合增加了相焊金属间物理接触面积,行成的碎化细晶之间晶间结合,从而形成了无氧铜结合面对接冷压焊接。

2?狭小空间冷压钳设计

新鸿电子有限公司设计生产的静态多点分布式冷阴极射线管体积小,结构紧凑,排气铜管口径大,给冷压钳预留的操作空间有限,故冷压钳的设计,特别是刀头的设计上要求体积小,集中压力大,可靠稳定。冷压钳一般由刀头,手动或电动泵,压力表组成,根据刀头形式可分为两种,一种是剪刀式,一种是平口式,根据压力控制方式可以分为手动式,电动式两种:

通常对于大口径铜管的剪切方式,一种是采用的剪刀式刀头如图1所示,液压剪刀头的头部是两个圆柱销,圆柱销在槽内可自由滚动,液压剪刀头结构通过油泵压力持续加大,将剪刀头压紧,圆柱销接触铜管后,通过持续集中的压力,从一开始的面接触至最后的线接触,通过圆柱面对铜管的挤压力,迫使铜管向挤压两侧发力,两个圆柱销接触即剪斷;另外一种是采用平口钳方式,如图2所示,平口钳刀口形状,这种冷压钳由于体积小,操作空间小,剪切力巨大,密封效果好。

3?平口钳方案设计

考虑到新鸿电子X射线管结构紧凑,铜管口径大(DN18mm),壁厚后(2-3mm),选择目前可靠性高的平口钳方案设计,冷压钳动力源采用手动液压泵,最高压力70MPa,所有密封件及油管部件耐压选用均超过100MPa,头部运动机构采用高压小油缸结构形式。

冷压钳刀头采用一动一静两片结构形式,刀片分为剪切区、剥离区、分离刃、冷焊区四个部分,刀头材质为Cr12MoV,加工完毕后经过高温淬火,刀头位置经过氮化处理,提高接触面硬度,通常刀刃硬度达到HRC60-62。

手动泵由泵体、手柄、储

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