IT8123778A1 - Procedimento per la assiematura e chiusura in forno sotto vuoto di tubi elettronici e dispositivo per la realizzazione del procedimento - Google Patents

Description

SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI ?a DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"PROCEDIMENTO PER LA ASSIEMATILA E CHIUSURA IN FORNO SOTTO ?UOTO DI TUBI ELETTRONICI E DISPOSITIVO PER LA REALIZZAZIONE DEL PROCEDIMEN

Tordella ITALTEL Societ? Italiana Telecomunicazioni s.p.a. di naziona lit? italiana con sede legale in Milano, Piazzale Zavattari, 12.

Inventori Francesco BRACCIANTE - Guido BUSACCA - Guglielmo DI MAG-GIO - Francesco MAONE

Depositata i l ?? SET. 1901 2 3 7 T <? >??? RIASSUNTO

Il procedimento prevede sostanzialmente l'esecuzione delle operazioni sotto specificate:

- preassiemaggio di tutti i pezzi del tubo destinati ad essere brasati interponendo fra di essi elementi di materiale saldante sagomati e/o sistemati in modo da creare fessure atte a consentire lo scambio di aria e di gas tra interno ed esterno del tubo;

- posizionamento della struttura preassiemata all'interno di un forno ed attivazione dei mezzi di vuoto e dei mezzi di alimentazione del forno fino a quando la temperatura raggiunge valori ta li da determinare la completa formazione ed attivazione del catodo, e mantenimento del forno a tale temperatura per un tempo sufficiente a determinare il degasaggio dei materiali di cui ? costituito il tubo;

- elevazione della temperatura del forno di una entit? ? T tale da determinare la fusione degli elementi di materiale saldante ?mia SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI ^ con conseguente chiusura del tubo.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la assi? matura, mediante brasatura sotto vuoto, dei pezzi di cui sono costi^ tuiti i tubi elettronici (quali ad esempio tubi a microonde) nonch? al dispositivo che consente di realizzare il procedimento.

I tubi elettronici presentano solitamente una struttura complessa ottenibile assiemando e brasando a tenuta di vuoto una pluralit? di pezzi di relativa complessit?.

E' noto un procedimento di assiematura nel seguito detto "a chiusure multiple? il quale viene solitamente effettuato in un forno ad atmosfera controllata ottenibile eliminando l'aria e quindi immettendo nel forno un gas inerte (esempio elio), o un gas riducente (esempio idrogeno), oppure una miscela di tali gas.

II procedimento a chiusure multiple prevede la realizzazione delle brasature in tempi successivi utilizzando leghe saldanti la cui tem peratura di "liquidus? ? decrescente a partire dalla prima brasatura. Si esegue cio? una prima brasatura utilizzando una lega saldan te presentante una elevata temperatura di "liquidus? T - La brasatura viene eseguita ponendo nel forno gli elementi da brasare ed elevandone la temperatura a tale valore. Si esegue quindi una secon da brasatura utilizzando una lega saldante la cui temperatura di liquidus ? in modo che quando il forno raggiunge la temperatura la prima brasatura non venga danneggiata; si procede quin di ad eseguire le restanti brasature utilizzando ulteriori leghe

SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI saldanti la cui temperatura di liquidus ? progressivamente decrescente fino ad assiemare tutte le parti del tubo ad eccezione del catodo.

E ' infatti da tener presente che il catodo deve essere assiemato alle restanti parti del tubo non in atmosfera di idrogeno se la ver nice emissiva che li costituisce ? a base di carbonati od alluminati di metalli alcalini quali bario, calcio, stronzio.

La vernice emissiva, una volta raffreddata, assorbe sia umidit? che ossido di carbonio formando in superfice una miscela di carbonati e di idrati che lo rende inutilizzabile. Infatti il catodo deve essere successivamente riscaldato per determinarne l'attivazione ed in tale circostanza gli idrati, fondendo a basse temperature, vetrificano la superficie.

Il procedimento di tipo noto prevede pertanto che il catodo venga assiemato alla restante struttura mediante procedimenti preferibil mente diversi da quello descritto quali ad esempio saldatura ad Eliar, a plasma, a pennello elettronico, a laser, a radiofrequenza, ecc.

Sempre secondo detto procedimento di tipo noto, dopo che il tubo ? stato assiemato come descritto viene provvisto di un tubicino (codetta di vuoto) al quale viene collegata una pompa di vuoto che pratica il vuoto all'interno del tubo mentre viene alimentato il filamento riscaldatore del catodo onde dissociare i carbonati in ossidi e de gasare gli alluminati. Questo processo viene fatto solitamente sotto stufa a temperature comprese tra 400? ??500? C onde degasare, il UlnlLblJ '??? SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI spi contemporaneamente, anche le pareti del tubo, ed in genere, tutti i materiali componenti il tubo assiemato che cedono gas a questa temperatura. Infine, quando i componenti il tubo elettronico cessano di cedere gas, quando i carbonati del catodo sono stati completamente trasformati in ossidi, e quando il grado di vuoto ha rag -6 -9 , . . giunto il valore prestabilito (solitamente 10 10 Torr), si in nalza la temperatura del filamento di una entit? ? T tale da determinare l'attivazione del catodo. Tale operazione determina la migrazione di alcune molecole di bario metallico in superficie.

A questo punto il tubo viene meccanicamente chiuso pinzando la codetta di vuoto cos? da isolare il tubo dall'ambiente e passarlo al le successive fasi di finitura e collaudo.

Se il tubo sotto processo ? del tipo atto a funzionare in atmosfera gassosa (esempio Thyratyon)-il procedimento differisce da que]L 10 descritto per il fatto che prima di pinzare la codetta il tubo viene isolato mediante una valvola dalla pompa di vuoto e collegato all'erogatore di gas. La pinzatura viene quindi effettuata quan do la pressione del gas all'interno del tubo ha raggiunto il valo^-re desiderato.

11 procedimento descritto presenta l?inconveniente di richiedere un numero elevato di passaggi con conseguente elevata richiesta di mano d'opera, con notevole dispendio energetico e di idrogeno.

Scopo della presente invenzione ? 1'approntamento di un procedimento particolarmente semplice ed economico non presentante gli in convenienti summenzionati.

- ? - vmmi SOCIET?ITALIANA

<' >TELECOMUNICAZIONIsiu Il procedimento secondo l'invenzione prevede il conseguimento del lo scopo enunciato mediante l'esecuzione delle operazioni sotto specificate:

- preassiemaggio di tutti i pezzi del tubo destinati ad essere brasati interponendo fra di essi elementi di materiale saldante, presentanti una temperatura di fusione T , sagomati e/o sistemati in modo da creare fessure atte a consentire lo scambio di aria e di gas tra interno ed esterno del tubo;

- posizionamento delle strutture preassiemate all?interno di un forno provvisto di mezzi atti a praticare nel suo interno il vuoto;

- attivazione dei mezzi di vuoto e dei mezzi di alimentazione del forno fino a quando la temperatura raggiunge un valore T ? T coincidente con l?inizio della formazione del catodo; 2 1

- elevazione della temperatura del forno ad un valore T < T 3 X coincidente con il valore di temperatura richiesto per la completa attivazione del catodo e mantenimento del forno a tale temperatura sino a quando si ? registrato il degasaggio dei materiali di cui ? costituito il tubo;

- elevazione della temperatura del forno di una entit? ? T atta a determinare ?a fusione degli elementi di materiale saldante con la conseguente chiusura del tubo.

Utilizzando il procedimento descritto ? possibile ottenere con una unica operazione, peraltro automatizzabile, la brasatura di tutte le parti del tubo, la formazione e attivazione del catodo, il ge<" 6 ? >SOCtET?ITALIANA TELECOMUNICAZIONI w

gasaggio dei componenti a temperatura pi? alta di quella che il tu bo raggiunge in funzionamento normale, la vuotatura. e contemporanea chiusura del tubo guadagnando anche, con certezza, nel grado di vuoto.

Ulteriori caratteristiche del trovato risulteranno dalla descrizio ne che segue relativa ad un esempio non limitativo di realizzazione e corredato dalle figure allegate in cui:

- la figura 1 mostra un tubo a microonde assiemato come previsto nella prima fase del procedimento secondo l'invenzione;

- la figura 2 mostra, in scala ingrandita, un anello di materiale saldante sagomato in accordo a quanto previsto dal procedimento;

- la figura 3 mostra il dispositivo atto a realizzare il procedimento secondo l?invenzione.

In figura 1 ? illustrato un tubo a microonde (magnetron) parzialmente sezionato onde evidenziare l'esecuzione dell?operazione di assiematura prevista dal procedimento.

Il magnetron ? infatti costituito da un corpo cilindrico 1, costituente l'anodo del tubo,una estremit? del quale ? chiusa da un primo elemento 2 atto a supportare la struttura catodica che ? co stituita da un filamento 3 atto a riscaldare un supporto 4 sul qua le viene depositata della vernice emissiva. La seconda estremit? del cilindro 1 ? chiusa da un secondo,elemento 5 nel cui interno ? previsto un foro 6 chiuso da un tappo conico 7 onde consentire la realizzazione di una variante al procedimento secondo l'inven

SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI s zione .

Il segnale di uscita del magnetron ? reso disponibile mediante un elemento 8 il quale comprende mezzi atti a prelevare il segnale presente all'interno della cavit? risonante ed a renderlo disponibile all'esterno.

Se il tubo destinato ad essere assiemato non ? provvisto di detto canale 6, le operazioni di brasatura da eseguire consistono nel brasare gli elementi 2, 5 e 8 al cilindro 1.

Nelle aree interessate dalle unioni di cui sopra vengono interposti altrettanti anelli di materiale saldante 9, presentanti una temperatura di liquidus , i quali sono indicati in figura 1 con tratto marcato ed in figura 2 uno di tali anelli ? rappresentato

in dettaglio.

In accordo al procedimento secondo l'invenzione uno di tali anelli viene precedentemente sagomato, ad esempio facendogli assumere un profilo ondulato, per fare in modo che permangano delle fessure

in corrispondenza di una unione da eseguire onde consentire la fuo riuscita dell'aria dal tubo prima di determinare la fusione dei ma feriali saldati.

Qualora il tubo disponga di detto canale 6 e del relativo tappo 7, l'elemento di materiale saldante sagomato',? oppure in alternativa

un elemento di materiale saldante provvisto di mezzi distanziatori, viene preferibilmente interposto tra il tappo 8 e corpo 5 men

tre in ciascuna delle restanti zone di unione possono essere inseriti degli anelli di materiale saldante non sagomato.? In tal caso

8 II IIZ?a,DEIL SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI^ l'aria ha la possibilit? di transitare attraverso il canale 6 e le

fessure sottostanti il tappo 7.

Dopo aver assiemato il tubo come descritto questo viene posiziona?

to all'interno del forno, illustrato in figura 3, provvisto di mez?

zi atti? a realizzare il procedimento.

Il forno ? infatti provvisto di un elemento di supporto 10 atto a

ricevere una pluralit? di tubi, assiemati come sopra descritto, u-

nitamente ad altrettanti attrezzi di brasatura che cambiano da tu?

bo a tubo e che nel caso di figura sono costituiti da un corpo

metallico 11 il quale viene appoggiato sull'elemento 2 ed il cui

peso, gravando sugli elementi del tubo, ne facilita l?unione e ne

limita gli spostamenti quando la struttura assiemata subisce pic?

cole scosse accidentali prima che il tubo sia stato chiuso.

Al forno ? collegata una pompa di vuoto 12 tramite una valvola 13

e sono altres? collegati mezzi 14 atti ad immettere gas nel forno.

Il forno prevede inoltre la presenza di mezzi misuratori di pres?

sione 15, di mezzi 16 attraverso i quali transitano i collegamenti

elettrici di alimentazione del forno, e di mezzi 17 attraverso i

quali transitano i collegamenti elettrici con gli elettrodi dei tu

bi come pi? avanti descritto.

Dopo aver posizionato il tubo all'interno del forno come sopra de?

scritto, viene attivata la pompa di vuoto 12 e successivamente vie

ne avviata 1'alimentazione del forno seguendo una curva termica

predeterminata.

Ad una temperatura che si aggira intorno ai 600? C comincia

- <y >- iiunyiEa, SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI

"l'attivazione" del catodo che consiste nella trasformazione dei carbonati, presenti nella vernice emissiva depositata sul supporto 4, in ossidi; quando la temperatura del forno raggiunge una temperatura T3 che si aggira intorno ai 900? 950? C si registra la completa trasformazione e la migrazione in superficie da parte del metallo base di detta vernice emissiva per cui l'attivazione del catodo pu? considerarsi conclusa.

Poich? all'operazione di riscaldamento ? associata l?operazione di vuotatura si registra la presenza di vuoto all'interno del forno e quindi anche all'interno dei tubi in quanto l'aria pu? fuoriuscire attraverso detto canale 6 oppure attraverso dette fessure create grazie alle deformazioni del materiale saldante. Dopo che la temperatura nel forno ha raggiunto il valore T si lascia trascorrere un tempo tale da completare il degasaggio del catodo e di tutti i materiali di cui ? fatto il tubo.

Se i tubi presenti nel forno sono del tipo atti a funzionare sotto vuoto, al termine di tale intervallo di tempo la temperatura viene elevata di una entit? ? T tale da determinare la fusione dei materiali saldanti e la conseguente chiusura del tubo.

Se invece i tubi sono del tipo atti a funzionare in atmosfera gassosa, al termine di tale intervallo di tempo il forno viene discon nesso dal sistema di vuoto tramite detta valvola 13 e viene quindi aperta la valvola 14 di immissione gas sino a quando la pressione all'interno del forno, e quindi anche all'interno del tubo, ha rag giunto il valore prestabilito controllabile mediante detto strumen SOCIET? ITALIANA TELECOMUNICAZIONI spi.

to 15. L'elevazione della temperatura del forno di detta entit? ? ? viene quindi effettuata al termine delle operazioni di immissione del gas inerte per cui il tubo viene chiuso dopo che ? stato riempito di gas.

Una prima variante al procedimento sopra descritto pu? essere effet tuata qualora si voglia impiegare una lega saldante la cui temperatura di liquidus ? inferiore a 900? o quando il catodo abbisogna di un particolare ciclo di attivazione.

In tal caso mediante detti mezzi 17 si provvede ad alimentare il filamento dei catodi in modo da determinarne 1'attivazione mediante riscaldamento interno.

La chiusura del tubo viene quindi effettuata portando prima il for no ad una temperatura prossima a quella di fusione del materiale saldante onde degasare il tubo ed allorch? sono terminati i processi di attivazione sopra detti, si eleva la temperatura del forno di una entit?? T determinando la fusione di tali materiali sal_ danti con la conseguente chiusura del tubo.

Una seconda variante del procedimento sopra descritto pu? essere effettuata allorch? si renda opportuno collaudare l'attivazione del catodo prima della chiusura del tubo.

In tal caso sempre mediante detti mezzi 17 si provvede ad alimentare il filamento 3 del catodo e si provvede altres? a collegare all?esterno l'anodo 1 il quale viene polarizzato con tensione positiva e messo in serie, sempre mediante detti mezzi 17, ad uno strumento (non illustrato) atto a rilevare l'intensit? del flusso

SOCIET? fTALlANA TELECOMUNICAZIONI*,* elettronico emesso dal catodo.

Quando la temperatura nel forno ha raggiunto i valori previsti per

il degasaggio delle parti, la formazione ed attivazione del catodo viene controllata misurando la quantit? di elettroni emessi e l'elevazione della temperatura del forno di detta entit? ? T viene effettuata solamente se l'emissione presenta il valore previsto.

Come appare evidente dall'esame della figura 3, il procedimento

secondo l'invenzione e le relative varianti possono essere eseguite contemporaneamente su un numero consistente di tubi elettronici posti nel medesimo forno. Il numero di tubi processabili contemporaneamente dipende unicamente dalla capacit? del forno e dalla portata della pompa di vuoto 12, non essendovi limite al numero dei collegamenti per l'alimentazione dei tubi attestabili a det

ti mezzi 17.

Considerato che, dopo che la struttura assiemata ? stata posiziona

ta all'interno del forno, le restanti operazioni del procedimento

sono facilmente automatizzabili risulta evidente il risparmio di

mano d'opera conseguibile rispetto a detto procedimento noto. Si se gnala altres? un notevole risparmio energetico, di gas inerte e, in generale, di gestione dei forni di brasatura in atmosfera riducente.

Un ulteriore risparmio si consegue utilizzando una unica lega saldante mentre nel sistema tradizionale ad assiemature successive ? necessario utilizzare una pluralit? di leghe e spesso alcune di tali leghe intermedie debbono essere a base di oro.

uSmOCImET?ITALIANA TELECOMUNICAZIONIipa

RIVENDICAZIONI

1) Procedimento per la assiematura e chiusura in forno sotto vuoto di tubi elettronici atti ad essere realizzati mediante brasatura di una pluralit? di pezzi, caratterizzato dal fatto che prevede l'esecuzione delle operazioni sotto specificate:

- una prima operazione consistente nel preassiemaggio di tutti i pezzi del tubo destinati ad essere brasati interponendo fra di essi elementi di materiale saldante, presentanti una temperatu ra di fusione , sagomati e/o sistemati in modo da creare fessure atte a consentire lo scambio di aria e di gas tra interna ed esterno del tubo;

- una seconda operazione consistente nel posizionamento delle strutture preassiemate all?interno di un forno provvisto di mez zi atti a praticare nel suo interno il vuoto;

- una terza operazione che consiste nell'attivare detti mezzi di vuoto ed i mezzi di alimentazione del forno fino a quando la temperatura raggiunge un valore coincidente con l'inizio della formazione del catodo;

- una quarta operazione che consiste nell'elevare la temperatura del forno ad un valore <:T coincidente con il valore di temperatura richiesto per la completa attivazione del catodo e nel mantenere il forno a tale temperatura sino a quando si ? registrato il degasaggio dei materiali di cui ? costituito il tubo;

- una quinta operazione che consiste nell'elevare la temperatura del forno di una entit?? T = T - T onde determinare la

SOCIET?ITALIANA TELECOMUNICAZIONIw fusione degli elementi di materiale saldante con la conseguente chiusura del tubo.

2) Procedimento come alla rivendicazione 1 in cui il tubo ? del tipo atto a funzionare in atmosfera gassosa,caratterizzato dal fat to che, dopo che ? stata eseguita la quarta operazione e prima di eseguire la quinta operazione, viene eseguita una ulteriore operazione consistente nell'isolare il forno dal sistema di vuoto e nel l'iniettare nel suo interno un gas fino a quando la pressione assume un valore predeterminato.

3) Procedimento come alla rivendicazione 1 in cui il tubo ? del tipo in cui ? richiesto il collaudo dell'attivazione del catodo prima di effettuare la chiusura del tubo, caratterizzato dal fat to che la seconda operazione prevede anche il collegamento dell'anodo e del filamento del catodo a mezzi di alimentazione esterni nonch? il collegamento in serie all'anodo di uno strumento misuratore anch'esso esterno al forno, caratterizzato inoltre dal fatto che, dopo che ? stata eseguita la quarta operazione e prima di eseguire la quinta operazione, viene eseguita una ulteriore operazione consistente nell'alimentare il filamento del catodo e nel verificare che tra anodo e catodo detto strumento misuratore evidenzi il passaggio di una corrente di valore prefissato.

4) Procedimento per la assiematura e chiusura in forno sotto vuoto di tubi elettronici atti ad essere realizzati mediante brasatura di una pluralit? di pezzi ed utilizzanti un catodo desti nato ad essere attivato per riscaldamento interno oppure utiliz

SOCIET?ITALIANA TELECOMUNICAZIONIsp? zanti degli elementi di materiale saldante presentanti una temperatu ra di fusione;inferiore alla temperatura di attivazione del catodo, caratterizzato dal fatto che prevede l'esecuzione delle operazioni sotto specificate:

- una prima operazione consistente nel preassiemaggio di tutti i pezzi del tubo destinati ad essere brasati interponendo fra di essi elementi di materiale saldante, presentanti una temperatura di fusione * sagomati e sistemati in modo da creare fessure atte a consentire lo scambio di aria e di gas tra interno ed esterno del tubo;

- una seconda operazione consistente nel posizionare nel forno le strutture preassiemate e nel collegare il filamento del cato do a mezzi di alimentazione previsti all'esterno del forno;

- una terza operazione consistente nell'attivare il catodo se condo modalit? determinate dalle modalit? con cui varia la tensione di alimentazione del filamento del catodo;

- una quarta operazione che consiste nell'elevare la temperatura del forno ad un valore T < T coincidente con il valore di

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temperatura richiesto per il degasaggio dei materiali di cui ? costituito il tubo;

- una quinta operazione che consiste nell'elevare la temperatura del forno di una entit? ? T = T - T onde determinare la fu-

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sione degli elementi di materiale saldante con la conseguente chiusura del tubo.

5) Dispositivo atto a realizzare il procedimento descritto

Claims (1)

1. nelle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che ? costituito da un forno, atto a praticare nel suo interno il vuoto, corredato dai seguenti elementi caratteristici:

   - mezzi (14) atti ad immettere nel suo interno un gas;

   - mezzi (15) misuratori di pressione;

   - mezzi (17) atti a trasferire all'interno i collegamenti elettrici relativi al filamento del catodo, all'anodo e ad altri elettrodi dei tubi elettronici sotto processo.

   6) Procedimento come alle rivendicazioni 1 e 4 caratterizzato dal fatto che il tubo a microonde prevede la presenza di un canale (6), atto a consentire lo scambio di aria e di gas con l'ambiente esterno, e di un tappo (7) atto a chiudere detto canale.

   7) Procedimento secondo quanto illustrato nella precedente descrizione e nei disegni allegati come pure qualsiasi parte di esso isolatamente o in combinazione.

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   Societ? Italiana Telecomunicazioni s.p.a.

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