金屬殼體常被用于精密器件的封裝,為器件提供支撐和保護作用。銦材料由于其熔點低、延展性和浸潤性好、性能穩(wěn)定等特點,廣泛應用于非匹配或不耐高溫材料間的真空氣密封接。金屬殼體銦封接處漏氣是精密器件失效的直接原因之一,因此研究銦封技術對于提高腔體密封性及封接強度至關重要。為保證精密器件金屬封接件的氣密性和可靠性、實現(xiàn)封接件的無損返修,本文對精密器件殼體壓封工藝進行了優(yōu)化,研制了殼體自動壓封設備及銦封件拆卸實驗裝置。以原子擴散理論為基礎,分析了銦封效果與封接溫度、封接壓力、保溫時間的關系。采用ANSYS Workbench軟件模擬得到腔體內部不同器件動態(tài)溫度場變化趨勢,并進行銦環(huán)變形模擬,得到工藝溫度和工藝壓力對封接質量的影響規(guī)律,從而通過優(yōu)化封接工藝參數(shù)提高封接頭的質量。仿真結果顯示,適當提高上加熱裝置施加溫度,降低下加熱裝置施加溫度,增大封接壓力可得到氣密性和可靠性更好的殼體封接件。研制了帶有溫度、壓封力等控制系統(tǒng)的殼體自動壓封設備。基于模塊化設計思想,殼體壓封設備可分為熱壓裝置、定位裝置、調平裝置、控制系統(tǒng)等部分。其中,熱壓裝置除包括實現(xiàn)壓力、位移控制的閉式框架、導向結構外,還包括上、下兩個加熱(溫控)裝置,實現(xiàn)封接溫度、壓力的閉環(huán)控制;定位裝置和調平裝置用于保證殼體的裝配精度。設備通過工控機自動控制壓封的工藝過程,并采集壓封過程中溫度、壓力和位移等數(shù)據(jù)來實現(xiàn)壓封過程的精確控制。根據(jù)仿真結果和實際經(jīng)驗擬定了一組工藝曲線對殼體進行封接,結果表明殼體封接件密封性能和強度優(yōu)良,能夠滿足封接要求。研制了能夠自動分離殼體的殼體拆卸實驗裝置。殼體拆卸裝置采用感應加熱法熔化封接銦材料,主要由直線導軌、氣動手爪、Z向位移平臺、拉伸彈簧等組成。殼體拆卸實驗結果顯示,采用該拆卸裝置能夠在不影響腔體內精密器件的前提下分離上殼體和底板,實現(xiàn)精密器件殼體的無損返修和維護。目前,本文研制的金屬殼體壓封設備已投入實際生產中。采用優(yōu)化后的工藝曲線對精密器件進行封裝,金屬封接件裝配精度較高,氣密性、強度和一致性良好,提高了精密器件銦封的生產效率和產品質量。殼體拆卸實驗裝置能夠穩(wěn)定、快速地分離殼體,為實現(xiàn)自動化殼體拆卸奠定了基礎。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TH136
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 熱銦壓封技術概述
    1.3 國內外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 自動化熱壓設備
        1.3.2 基于數(shù)值模擬辦法的熱壓工藝研究
    1.4 本文主要研究內容
2 精密器件殼體熱銦壓封工藝優(yōu)化
    2.1 殼體熱銦壓封過程分析
        2.1.1 粘接理論
        2.1.2 原子擴散理論
        2.1.3 熱銦壓封工藝分析
    2.2 殼體熱銦壓封結構性能分析
    2.3 殼體熱銦壓封溫度優(yōu)化
        2.3.1 傳熱分析理論
        2.3.2 加熱塊溫度均勻性分析
        2.3.3 熱銦壓封溫度場分析
    2.4 殼體熱銦壓封壓力優(yōu)化
        2.4.1 非線性結構分析理論
        2.4.2 熱銦壓封變形分析
    2.5 本章小結
3 精密器件殼體熱銦壓封設備
    3.1 設備總體結構概述
        3.1.1 設備主要功能
        3.1.2 設備主要性能指標
        3.1.3 設備總體結構
    3.2 熱壓裝置設計
        3.2.1 機身框架
        3.2.2 壓力執(zhí)行與檢測機構
        3.2.3 加熱裝置
    3.3 定位裝置設計
    3.4 調平裝置設計
    3.5 殼體壓封實驗
        3.5.1 殼體壓封工藝曲線
        3.5.2 殼體壓封實驗結果及分析
    3.6 本章小結
4 精密器件殼體拆卸實驗裝置
    4.1 殼體拆卸問題分析
    4.2 殼體拆卸加熱方案
        4.2.1 電磁感應加熱法概述
        4.2.2 加熱設備選型及感應線圈設計
    4.3 殼體拆卸實驗裝置
        4.3.1 殼體拆卸方案
        4.3.2 實驗裝置結構設計
    4.4 殼體拆卸實驗
    4.5 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝

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本文編號：2868193