Processus d'étanchéité optimisé et surveillance en temps réel des structures d'étanchéité de verre à métal

Résumé

Les principales procédures visant à optimiser le processus d'étanchéité et à assurer une surveillance en temps réel de la structure du joint métal-verre (MTGS) sont décrites en détail. Le capteur de râpage Bragg (FBG) en fibre embarquée est conçu pour assurer une surveillance en ligne de la température et du stress résiduel de haut niveau dans le MTGS avec surveillance simultanée de la pression environnementale.

Résumé

Le stress résiduel est un facteur essentiel pour conserver l'herménicité et la robustesse d'une structure de joint de verre à métal. Le but du présent rapport est de démontrer un nouveau protocole pour caractériser et mesurer le stress résiduel dans une structure de joint de verre à métal sans détruire l'isolation et l'herméicité des matériaux d'étanchéité. Dans cette recherche, un capteur de grille de fibre Bragg gravé au laser femto est utilisé. La structure d'étanchéité en verre à métal qui est mesurée se compose d'une coquille métallique, de verre d'étanchéité et d'un conducteur Kovar. Pour rendre les mesures valables, le traitement thermique spécifique de la structure du sceau métal-verre (MTGS) est exploré pour obtenir le modèle avec la meilleure herménicité. Ensuite, le capteur FBG est intégré dans le chemin du verre d'étanchéité et devient bien fusionné avec le verre que la température se refroidit à RT. La longueur d'onde Bragg de FBG change avec le stress résiduel généré dans l'étanchéité du verre. Pour calculer le stress résiduel, la relation entre le décalage de longueur d'onde Bragg et la souche est appliquée, et la méthode de l'élément fini est également utilisée pour rendre les résultats fiables. Les expériences de surveillance en ligne du stress résiduel dans le verre d'étanchéité sont effectuées à différentes charges, telles que la température élevée et la haute pression, pour élargir les fonctions de ce protocole dans des environnements difficiles.

Introduction

L'étanchéité métal-verre est une technologie sophistiquée qui combine les connaissances interdisciplinaires (c.-à-d. la mécanique, les matériaux et le génie électrique) et est largement appliquée dans l'aérospatiale¹, l'énergie nucléaire², et les applications biomédicales ³. Il a des avantages uniques tels que la température plus élevée et l'endurance de pression comparée aux structures organiques d'étanchéité de matière. Selon la différence de coefficient d'expansion thermique (CTE), MTGS peut être divisé en deux types : joint assorti et joint dépareillé⁴. En ce qui concer....

Protocole

1. Production de la structure MTGS avec une bonne herménicité

REMARQUE : Les procédures pour la structure de MTGS incluent les préparations pour des composants de la structure combinée, le processus de traitement de chaleur, et des examens pour la performance des échantillons de MTGS. La structure complète du MTGS se compose d'une coque en acier, d'un conducteur Kovar et d'un verre d'étanchéité. Voir le diagramme et les dimensions indiqués dans la figure 1 et le tableau 1, respectivement.

1. Verser la poudre de verre granulé (1,1 g) dans le moule, puis placer le moule sur la machine à pr....

Résultats

À partir des résultats de la figure 5, le traitement thermique standard pour produire les modèles MTGS avec une endurance à haute pression est exploré, et les modèles peuvent satisfaire les examens (c.-à-d., transmissions légères, endurance de pression, SEM, etc.). Ainsi, la structure produite De MTGS peut être appliquée pour maintenir l'herménicité dans des environnements difficiles.

Le FBG peut être bien fusionné avec la structure MTGS, et la souche résiduelle d.......

Discussion

Les étapes critiques pour la mesure du stress du matériau d'étanchéité de la structure MTGS à haute température et haute pression comprennent 1) la fabrication des modèles MTGS avec le capteur FBG, dont la région de râpage est situé au milieu du verre d'étanchéité; 2) le chauffage de l'ensemble du modèle à l'aide d'un processus standard de traitement thermique, et après que le modèle refroidit à RT, le capteur FBG deviendra bien fusionné avec le modèle MTGS, et le stress résiduel peut être mesuré par le décalage de longu.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
ABAQUS	Dassault SIMULA	ABAQUS6.14-5	Le logiciel pour réaliser la simulation numérique.
Capteurs à réseau Fiber Bragg	Femto Fiber Tec	FFT. FBG. S.00.02	par fusion FBG à apodisation
	Furukawa Technologies de l’information et télécommunications	S123M12	La gamme d’épisseurs par fusion de FITEL offre une excellente solution pour les applications d’épissage sur le terrain et en usine ?
Poudre de verre	Shenzhen Sialom Advanced Materials Co., Ltd	LC-1	Une sorte de poudre de verre à bas point de fusion (380 ?).
Moule en graphite	Atelier d’usinage de l’Université de Tsinghua	Graphite	Le moule pour localiser chaque partie de la structure métal-verre.
Four de chauffage	Tianjin Zhonghuan Electric Furnace Technology Co., Ltd	SK-G08123-L	four tubulaire vertical
Kovar conductor	Shenzhen Thaistone Technology Co., Ltd	4J29	Un matériau commun utilisé pour la pénétration électrique dans la structure d’étanchéité métal-verre
Interrogateur optique	Wuhan Gaussian Optics CO.,LTD	OPM-T400	FBG modules d’analyse de spectre
Pro/ Ingénieur	Parametric Technology Corporation	PROE5.0	Le logiciel pour établir la géométrie 3D.
Coque en acier	Beijing Xiongchuan Technology Co., Ltd	Acier inoxydable 316	Une sorte d’acier inoxydable austénitique

Épissure simple