Метрологическое обеспечение процесса лазерной сварки волноводов

В условиях быстро развивающихся высокочастотных систем спутниковой связи КВЧ-диапазона предъявляются высокие требования к элементной базе антенно-фидерных устройств космических аппаратов. Особые требования, касающиеся качества изготовления, предъявляются к элементам волноводных трактов. Одним из способов изготовления волноводов с размером стабильными параметрами из сплава 32НКД является лазерная сварка [1]. При этом процесс сварки проходит в среде защитного газа аргона по ГОСТ 10157-79, а сами стенки волновода провариваются на неполную глубину, чтобы избежать вытекания расплавленного металла внутрь канала. Метрологическое обеспечение изготовления волноводов лазерной сваркой предусматривает контроль параметров сварочного процесса, а также контроль герметичности сварного соединения.

Параметры сварочного процесса обусловлены режимом сварки: скорость сварки 5 мм/с, длительность импульсов в пределах 0,005...0,008, расход защитного газа 0,6 м³/ч. Также необходимо контролировать температуру в узкой зоне сварки 1450 Т °С

Причиной дефектов сварки может быть недостаточный или избыточный нагрев зоны сварки. Избыточный нагрев зоны сварки ведет к увеличению зоны термического влияния, и как следствие, к температурным деформациям металла, что недопустимо, так как металл, из которого изготавливаются каналы волновода, является прецизионным с заданным температурным коэффициентом линейного расширения, поэтому излишний нагрев Т > 2735 металла приведет к потере его физико-химических свойств. Недостаточный нагрев приводит к появлению непроваров, нарушающих герметичность сварного шва, что в результате делает волновод не пригодным. Для обнаружения непроваров и проверки сварного соединения на герметичность используется гелиевый течеискатель ТИ1-50. Использование гелия в качестве пробного газа обусловлено его высокой способностью проникать через места нарушения герметичности, химической инертностью и малым содержанием в атмосфере. Предел чувствительности у гелиевых масс-спектрометрнческих течеискателей выше, чем у остальных, они же позволяют проводить количественные измерения. Поиск течи удобно проводить методом щупа, так как он является недорогим и в то же время эффективным, не требующим вакуумирования объекта исследования [3]. Его суть заключается в следующем: исследуемый объект наполняется гелием и далее обследуется снаружи при помощи щупа теченскателя. Из недостатков метода можно лишь отметить то, что чувствительность ограничивается содержанием гелия в воздухе, эффективность зависит от оператора, а время отклика зависит от длины щупа.

 Литература

1. Трифанов И.В., Оборина Л.И., Исмаылов Б.Н. Методы разработки конструкторско-технологических решений и обеспечения качества при изготовлении полноводных элементов КВЧ-диапазона; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2010. 173 с.
2. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. 2-е изд. СПб.: Питер, 2005.
3. ГОСТ 24054-80 Изделия машиностроения и приборостроения. Методы испытаний на герметичность. Общие требования (с изм. 1). Введ. 1987-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2005. 8 с.