CN103048052B - 制导用微型金属杜瓦内管 - Google Patents
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Abstract
一种制导用微型金属杜瓦内管，杜瓦内管的薄壁部分由内管根部、均匀过渡壁厚部分和均匀壁厚部分构成，其中，内管根部的壁厚在0.1mm至0.6mm之间，长度在5mm至12mm之间；均匀壁厚部分的壁厚在0.01mm至0.1mm之间，长度在5mm至12mm之间；均匀过渡壁厚部分位于内管根部与均匀壁厚部分之间，其最厚壁厚与内管根部的壁厚一致，其最薄壁厚与均匀壁厚部分的壁厚一致，该段壁厚均匀过渡，长度在30mm至60mm之间。杜瓦内管采用高强度合金材料。本发明与现有杜瓦内管相比，内管根部壁厚更厚，在靠近芯片安装基准位置的内管底部壁厚更薄，实现了杜瓦内管热负载控制和振动刚度控制的良好平衡，并降低了精密加工难度。
Description
技术领域
本发明属于红外探测器技术领域，具体涉及一种用于封装红外探测器的微型金属杜瓦的内管结构。
技术背景
微型金属杜瓦是红外探测器组件的重要组成部件之一，主要用于封装红外探测器芯片，为红外探测器芯片提供稳定可靠的真空、低温工作环境。杜瓦内管是微型金属杜瓦的核心部件，红外探测器芯片安装在杜瓦内管的底面，杜瓦内管与制冷器配接，制冷器提供的制冷量直接冷却杜瓦内管的底面。
在制导环境中，振动冲击较为严酷，振动冲击使探测器芯片产生振动噪声，严重影响探测器的性能，对单元或多元红外探测器来说甚至产生虚警信号。经研究，探测器芯片振动噪声的产生主要与杜瓦内管的强度及其相关支撑结构有关：为保证制导环境的快速制冷启动要求，必须尽可能减小杜瓦内管的壁厚，降低杜瓦热负载，但减薄杜瓦内管的壁厚，必然导致杜瓦内管的刚度下降和共振频率点降低，从而产生振动噪声。为此，优化平衡杜瓦内管的热负载控制与振动刚度控制是制导用快速启动杜瓦内管设计和制造的关键。
现有的杜瓦内管薄壁部分通常采用壁厚为0.1mm～0.2mm的均匀壁厚以减小传热截面，降低热负载。这种内管结构在制导等高强度应力环境下难以达到热负载控制和提高强度之间的良好平衡。此外，由于与制冷机配接的杜瓦内管的薄壁部分较长，一般为50mm左右，而安装基准位于杜瓦内管的底座部分，导致精密加工中难以保证杜瓦内管薄壁部分相对于安装基准面之间的同轴度控制要求，安装基准面见附图1和图2中的图标6所示。
发明内容
针对红外焦平面探测器组件在高强度振动、冲击作用条件下的应用需求，本发明提供一种制导用微型金属杜瓦内管，使杜瓦既能满足热负载控制要求，又能提高杜瓦内管强度，提高杜瓦共振频率点，有效防止振动噪声的产生，同时尽可能降低精密加工难度。
本发明所述的制导用微型金属杜瓦内管，其特征为杜瓦内管的薄壁部分由内管根部、均匀过渡壁厚部分和均匀壁厚部分构成，三个部分的内径大小一致，但外径的大小不相同，其中，内管根部的外径最大，壁厚最厚，壁厚在0.1mm至0.6mm之间，长度在5mm至12mm之间；均匀壁厚部分的外径最小，壁厚最薄，壁厚在0.01mm至0.1mm之间，长度在5mm至12mm之间；均匀过渡壁厚部分位于内管根部与均匀壁厚部分之间，其最大外径与内管根部的外径一致，其最小外径与均匀壁厚部分的外径一致，外径从大到小均匀过渡，使得均匀过渡壁厚部分的壁厚也均匀过渡，其最厚壁厚与内管根部的壁厚一致，其最薄壁厚与均匀壁厚部分的壁厚一致，长度在30mm至60mm之间。杜瓦内管⑴采用抗拉强度在20℃时520MPa以上的合金材料。
本发明的应用证明：增加内管根部壁厚的均匀过渡壁厚结构设计，增强了薄壁内管的机械强度和刚度，提高其耐受高强度环境应力的能力；通过减薄靠近芯片安装底面的杜瓦内管的壁厚，增加了传热热阻，有效平衡了由于杜瓦内管根部壁厚增加所带来的热负载增加，使本发明取得了提高强度和控制热负载的优化结果。同时，由于增加了内管根部的壁厚，在精密加工中更容易控制形变，降低了加工的难度。
附图说明
图1为现有的杜瓦内管沿中心轴线的剖面图；
图2为本发明杜瓦内管沿中心轴线的剖面图。
图中，1为杜瓦内管，2为芯片安装底面，3为内管根部，4为均匀壁厚部分，5为均匀过渡壁厚部分，6为安装基准面。
具体实施方式：
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一：
如图2所示，实施例一所述的制导用微型金属杜瓦内管，杜瓦内管1的薄壁部分由内管根部3、均匀过渡壁厚部分5和均匀壁厚部分4构成，三个部分的内径大小一致，但外径的大小不相同，其中，内管根部3的外径最大，壁厚最厚，壁厚为0.4mm，长度为8mm；均匀壁厚部分4的外径最小，壁厚最薄，壁厚为0.08mm，长度为8mm；均匀过渡壁厚部分5位于内管根部3与均匀壁厚部分4之间，其最大外径与内管根部的外径一致，其最小外径与均匀壁厚部分的外径一致，外径从大到小均匀过渡，使得均匀过渡壁厚部分的壁厚也均匀过渡，其最厚壁厚与内管根部的壁厚一致，其最薄壁厚与均匀壁厚部分的壁厚一致，长度为40mm。杜瓦内管采用高强度合金材料TC4(Ti-6Al-4V)。
实施例二：
如图2所示，实施例二所述的制导用微型金属杜瓦内管，杜瓦内管1的薄壁部分由内管根部3、均匀过渡壁厚部分5和均匀壁厚部分4构成，三个部分的内径大小一致，但外径的大小不相同，其中，内管根部3的外径最大，壁厚最厚，壁厚为0.1mm，长度为5mm；均匀壁厚部分4的外径最小，壁厚最薄，壁厚为0.01mm，长度为5mm；均匀过渡壁厚部分5位于内管根部3与均匀壁厚部分4之间，其最大外径与内管根部的外径一致，其最小外径与均匀壁厚部分的外径一致，外径从大到小均匀过渡，使得均匀过渡壁厚部分的壁厚也均匀过渡，其最厚壁厚与内管根部的壁厚一致，其最薄壁厚与均匀壁厚部分的壁厚一致，长度为30mm。杜瓦内管采用高强度合金材料TA7(Ti-5Al-2.5Sn)。
实施例三：
如图2所示，实施例三所述的制导用微型金属杜瓦内管，杜瓦内管1的薄壁部分由内管根部3、均匀过渡壁厚部分5和均匀壁厚部分4构成，三个部分的内径大小一致，但外径的大小不相同，其中，内管根部3的外径最大，壁厚最厚，壁厚为0.6mm，长度为12mm；均匀壁厚部分4的外径最小，壁厚最薄，壁厚为0.1mm，长度为12mm；均匀过渡壁厚部分5位于内管根部3与均匀壁厚部分4之间，其最大外径与内管根部的外径一致，其最小外径与均匀壁厚部分的外径一致，外径从大到小均匀过渡，使得均匀过渡壁厚部分的壁厚也均匀过渡，其最厚壁厚与内管根部的壁厚一致，其最薄壁厚与均匀壁厚部分的壁厚一致，长度为60mm。杜瓦内管采用高强度合金材料1Cr18Ni9Ti。
根据所需金属杜瓦规格的不同，技术要求的不同，可以选择杜瓦内管不同的壁厚、长度以及材料：内管根部3的壁厚可在0.1～0.6mm范围内选择，长度可在5～12mm范围内选择。均匀壁厚部分4的壁厚可在0.01～0.1mm范围内选择，长度可在5～12mm范围内选择。均匀过渡壁厚部分5的壁厚均匀过渡，长度可在30～60mm范围内选择。杜瓦内管的材料还可选择包括钴合金GH605(Co-10Ni-20Cr))或不锈钢1Cr18Ni95在内的、抗拉强度在20℃时520MPa以上的合金材料。
Claims (4)
1.制导用微型金属杜瓦内管，其特征在于杜瓦内管⑴的薄壁部分由内管根部⑶、均匀过渡壁厚部分⑸和均匀壁厚部分⑷构成，三个部分的内径大小一致，但外径的大小不相同，其中，内管根部⑶的外径最大，壁厚最厚，壁厚在0.1mm至0.6mm之间，长度在5mm至12mm之间；均匀壁厚部分⑷的外径最小，壁厚最薄，壁厚在0.01mm至0.1mm之间，长度在5mm至12mm之间；均匀过渡壁厚部分⑸位于内管根部⑶与均匀壁厚部分⑷之间，其最大外径与内管根部⑶的外径一致，其最小外径与均匀壁厚部分⑷的外径一致，外径从大到小均匀过渡，使得均匀过渡壁厚部分⑸的壁厚也均匀过渡，其最厚壁厚与内管根部⑶的壁厚一致，其最薄壁厚与均匀壁厚部分⑷的壁厚一致，长度在30mm至60mm之间；杜瓦内管⑴采用高强度合金材料。
2.按照权利要求1所述的制导用微型金属杜瓦内管，其特征在于杜瓦内管⑴采用钛合金TC4材料。
3.按照权利要求1所述的制导用微型金属杜瓦内管，其特征在于杜瓦内管⑴采用钛合金TA7材料。
4.按照权利要求1所述的制导用微型金属杜瓦内管，其特征在于杜瓦内管⑴采用不锈钢1Cr18Ni9Ti材料。
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