非致冷红外探测器高气密激光焊接的研究

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在非致冷红外探测器的封装工艺中,其金属外壳之间密封性能的好坏直接影响整个探测器的真空寿命。因此,本课题采用激光焊接的方法对其可伐合金材料制成的盖帽和底座进行高气密性激光焊接,寻找出一组合适的焊接工艺参数,确保在此工艺条件下焊件的漏率小于5×10-12(Pa·m3)/s,并通过相关焊接质量检测。具体采用的研究方法如下:(1)利用ANSYS仿真软件,建立焊件的有限元模型,并选取高斯热源为模拟热源,采用APDL语言编写一套移动热源加载程序,求解后得到了激光焊接的温度场分布。通过改变激光热源的参数设置,模拟出不同焊接工艺参数下焊件的温度情况。对比其中的异同,总结出合理选择焊接工艺参数的方法,为参数的选取提供参考,减少了后续试验的工作量;(2)利用实验室的脉冲激光焊接设备,设计出一套合理的试验方案。然后根据方案首先对五大类焊接工艺参数:峰值功率、脉冲时间、焊接速度、离焦量、保护气体分别进行单类工艺参数变化的焊接试验,研究不同焊接工艺参数对焊接质量的影响。在结合理论的基础上,以焊缝外观形貌为评判标准,初步确定焊接工艺参数的选取范围;(3)在获得焊接工艺参数选取范围之后,保持对焊接质量影响较小的参数不变,将其它有相互作用的峰值功率、脉冲时间和焊接速度三类参数组合在一起。每类焊接工艺参数在选取范围内取三个水平进行9组正交试验,以漏率为评判标准进行气密性检测,选取其中漏率最低的一组焊接工艺参数作为本课题的最终参考值;(4)将上述气密性最好的焊件进一步做焊缝组织金相分析检测、焊缝拉伸强度检测和X射线衍射分析检测,确保其焊接质量效果良好。最终将该组焊接工艺参数应用到非致冷红外探测器的气密性封装中。
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