Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов

Подождите немного. Документ загружается.

€5

5Ё

1!ь

Ёч

н0с0с9

Рцс'

64.

€варка

с прамененше![4

уль!п'

ра3вуковь|х

колебанцй

Рцс.

65, |спановко

впи

(пнР)

}становка

с электронно-лучевь]м

нагревом

}становки,

предна3наченнь1е

для

диффузионной

сварки

в вакууме

ра3личнь|х

металлов

и сплавов'

состоят

и3

вакуумной

камерь1

с тремя

электронно-оптическими

системами'

откачной

ва-

куу#ной

сйстемьт,

гидравлического

пресса

блока

питания.

Фт_

качка

ра6оней

камерь1

осуществляется

высоковакуумнь1м

агрега_

том вА-2-3

ф9Р".айуумнь1м

насосом

БЁ-1.

Бакуум

в камере

со-

ставляет

10-6-10_4

мм

рт.

ст.

[84].

3лектронно-оптические

системь1

ра3мещень|

сц^арух{и

а6оней

камерьт

горизонтальной

плоскости

под

углом

120'друг

другу

фл?нпами

прикреплень|

боковой

стенке

камерьт.

-|4сточником

питания

трех

электронно_оптических

систем

слу-

х<ит блок

питания

мощность:о

20 кБт

на

рабонее

напря}|(ение

10 кБ. Б

состав блока

питания

входят:

вь1соковольтньтй

вь:пря'

митель; блок

управления'

слу>кащий

для

подачи

напрях(ения

пределах

о-Ё

кв на

управляющие

электродь1

пу1шек;

блоки

пи-

тан||я

фокусирующих

и отклоняющих

систем'

слу)кащие

для

управ'

ления

электроннь1ми

лучами

интенсивностью

нагрева'

Ёа

отклоняющие

кату1ш['и

подается

постоянное

и переменное

напрях(ение

промь|1цленной

частоты.

3то напря>кение

необходимо

100

Рцс.'

66,

|споановка

с олек!пронно-лцч2вым

наеревом

А306.14

для

развертки

электронньтх

луней по сть1ку свариваемьтх

деталей.

111ирина

зонь:|

нагрева

регулируется

фокусирующими

системами.

Блок

питания

позволяет

автоматически.осуществлять

нагрев

свариваемь|х

деталей

по 3аданному

технологическому

ре:кйму

(температуре

сварки

времени

вь:дерх<ки).

}становка'

А306.14

предна3начена

для

дифузионной

сварки

вакууме

узлов

электровакуумньтх

приФров

и3 тугоплавких

ме4

таллов

сплавов'

а такх{е и3

других

конструкционнь1х

материа-

лов.

Ра6очая

камера

диаметром

490 мм

и вьтсотой 480 мм

по3воляет

сваривать

и3делия

диаметром

до

120 мм

вь1сотой

до

180 мм

при

усилиях

сх{атия

50_10

000

кгс.

||ри

ускоряющем

напрях{ении 10

кБ

суммарнь:й

ток

электрон-

ного

пучка

равен

2 А, а общая.максимальная

мощность'

потребляе-

мая_установкой,

не превь|11]ает

32 к3т.

. .Р1.уу*

рабоней_камере

поддерх{ивается в

пределах {1.10-6-

|'|0-о

мм

рт.

ст. [абаритнь:е

размерь|

установки

1780 х

1730

2100

мм.

}становка

(рис.

66) состоит

и3

двух

частей:

блока сварки

олока

питания.

Блок

сварки

имеет

вакуумт{ую камеру' откачную

систему

охла)кдения'

гидравлическую

систему

6лок

электронно_оптических

систем.

101

Бакуумная

камера

вьтполнейа

цилиндрической

формь_т_с

водя-

"'а

йу6Ё*кой.

нйх<ней

части

ее

на

охла)кдаемом

упоре

уста_

новлёй

блок

электронно-оптических

систем'

"--й,'й'соблениё

со

свариваемь1ми

деталями устанавливается

"Ё*"йи

упор.

(

патрубйу

камеры

присоединен

вьтсоковакуум_

ньтй

откачной

агрегат.

Ёагрузки

на

свариваемые детали

со3даютс"

|1др-1::уческой

'.'.й6и1

[

идр

оци ли|:др

устан

овлен

свер

к амеР!_'

: 41{ 1::у^":1'

чатьтй

порплен1

позволяет

получить

нагрузки

на

свариваемь1е

де'

тали

двух

диапа3онах:

50-!000

1000-10

000

кгс'

5'е'{'рическая

схема

обеспечивает

ведение

технологического

,рй'Ё''

диффузионной

сварки

в полуавтоматическом

цикле'

5}'Бй'р",.6ка}'

блок_схема

включает

следу''щ":

^::1ч:::_1'*:'

,'ектооннь'й

источник

нагрева;

выпрямитель'ускоряющего

на_

;;;;Ё;;;;^

:б'йв;

о''к

с''ещен"' дл'подачи

на

управляющие

эйектроды

электронно_опти-ческих

систем

_ч11л9:т::э.я''

регули_

р"ующего

степень

"ф.,';

блок

питан|'1я

отклоняющей

фокуси_

!уйй.*

системы

для

подачи

напрях{епия

на

стигм,1'р^т--1

откло'

няющие

электромагнить!

целью

-формирова,'"

]-_':1лонения

электроннь1хпучков;регулируюшуйп9тен-1и^9ч']Р_-*:^:^'мерения

температурьт

свариваемьтх

и6делий

ее

автоматического

регули_

рования

в 3аданнь!х

пред9лах;

реле

времени

автоматической

вьь

1*р**,

времени

нагрёва

сва.рйваемь:х

изделий;

электрические

элементь1

откачнои

{!куумной

системь1

гцдросистемы;

'панель

управления

всем

процессом

сварки_'

3лектронно-луне!ьте

источнийи

нагрева

требуют

специальной

3ащиты

от

рентгеновского

и3лучения'

}становки

радиационнь]м

нагревом

}становка

сдву_3в

предна3начена

для

сварки

деталей

размером

д'

до

100

йм

при

максимальнь1х

температуре

нагрева

|боо.!

и'усилии

сх{атия

200

кгс.

€истема

сх(атия

механическая.

ёв1р",'.'1'е

детали

нагреваются

и?'1учением'

идущим^

от

водь'

фрайовьтх

стерх<ней.

Фп!имальное

остаточное давление

во3духа

ЁБ'р'ч"'й

к!мере

5'10-д

мм

рт'

ст'

||риншип

работьт

установки

циклйчньтй.

й""й'"ка

€АБ}_40

предназначена

для

проведения

технологи-

ческих

исследований

по

соединению

вьтсо!<ом

вакууме

4:1].*

и образцов

и3

материалов'

чувствител-ь-нь1х

к перепаду

температуР'

в частности

кера*й'и,

стекйа,

ситалла

(рис'

67)'

6боазць1

нагреваются

цилиндринеский

нагре|ателем

из'ниобие'

,оа1й'л"?деноЁой)

ленть1'

терез

которую

пропу'"391:1-?'ектРи'

;;;;;г;;(рй..

с;в:.

.|!1аксимальная

температура

нагрева'

свари'

,;;й;;

детаЁей

120о"

с. }1аксимальнь1е

размерь1

свариваемь|х де'

;;й;^йы;"р

:оо

мм'

вь1сота

100

мм'

: _ .ц9р|ддна

.{авления'

на

образць1

осуществляется

механически'

винтом

через

динамометр

с>катия

и систему

рь1чагов'

'&1ех'анизм

10,

Ршс,

67.

|сгпановка

ра0шацшонным

на-

еревом €А8!-40

Рше.68.

Рцс,69.

[]шл

ш н0

шне

с ктлй

наер евапе

ль

;

$ехансвм

с'!со!пс!я 0етпалей

!03

Ршс.70,

!споановка

0ля

сваркц

ввакцу]'4.е

ш еа3овь|х

сре0ах

А308.13

Ртлс.

|стпоновка

А306.21

с>1<атия

сн

абх(ен

устройством

компенс

аци

^атмосфер

ного

давлен

ия

/оис.

69).

.&1аксийальное

усилие

сжатия

500

кгс'

''--у..,|',ка

снабх(ена

6дной

вакуумной

камерой'.

Размерьт

ра'

бочей

камерь1:

диаметр

320

мм,

вь1сота

300

мм. |1редельное

оста-

точное давление

камере

без

охлах<дения

лову1пки

'(идким

а3о-

том

при

температуре

сварки

5' 10-5-6'

10_д

мм

рт.

ст'

}становка

А308.13

(рис.

70)

предназначена

для

преци3ионного

соединёния

твердом

состояции

микроминиатюрных

керамических

деталей

металлическими.'

|1овьтш:ение

качества

соединения'

!!РФ-

изводительности

тР}да

упрощение

технологического

процесса

достигаются

благодаря

оригинальному

ре1шению

конструкции

ра-

6оче{ц

камерь1'

у3ла

радиационного

нагревателя'

преци3ионного

механи3ма давления

й использованию

блока

программного

управ-

'""#|'','"ньте

ра3мерь1

установки

1300

х 1

100

х 1900

мм'

масса

900

кг.

}силие

с}катия

2-2о0

кгс'

максимальная

температура

на-

гоева

изделий

1300'6;

один

цикл

сварки

длится

\,5-2

ч'

}становка

А306.21

(рис.

71)

предназнач€н2

А,'1{,

преци3ионного

соединениявтвердомсостоянии-миниатюрнь1хизделииэлектрон-

ньтх

других

видов

приборов.

}гстановка

по3воляет

сни3ить

тру-

доемкость

процесса'

повьтсйть

каче_ство

и наде){(ность

работьт

при'

боров,

улуч1шить условия

труда.

|абаритньте

ра3мерь1

установки

:обо

":зоо

1940

мм,

масса

2000

кг.

€ила

с>к6тия

свариваемь1х

изделий

2-200

кгс;

максимальная

температура

_нагрева

свари'

вай"'*

изделий

1200"

€; прои3водительность-1

-2

шикла

час;

вакуум

рабоней

камере

5.:0*

мм

рт.

ст.

|в4].

}становки

с исполь3ованием

солнечной

энергии

}ниверсальная

солнечная

печь усп_1'5_1'5

имеет

два

полутораметровь]х

концентрат-ора'

попеременно

обслух<иваемь1х

одним

гелиостатом

(рис. 72).

Фсновнь1е.геометрические

энерге-

тические

даннь1е

солнечной

пе_

чи:

диаметр

3еркала

1,5

м;

фо-

кальное

расстояние

зеркала

649 мм;

угол раскрь1тия

кон-

центратора

60';

диаметр

идеаль-

ного

фокального

пятна

мм;

фактинеский

диаметр

фокаль-

ного

пятна

мм;

макси-

мальная

плотность

энергии

1500

Бт/см2;

полная

мощность

печи

1000

3т.

Рцс.

72.

!нцверсальная солнецная

пець

ус

п-1

'5-1 '5

105

1акая

характеристика печи

по3воляет

локально нагревать

о6'

разцьт

до

температур порядка

3000" €' ||ри

дифузионном

соеди-

нении материалов нет необходимости

нагреве

области

сть|ка

до

столь вьтсоких температур.

Б 3ависимости

от конкретнь1х

3адач

сварки

удельньтй

поток

энергии

мох{но

и3менить

либо затенением

части зеркала,

ли6о

смещением

образца за

фокальную

плоскость.

(пецйфика

оптических

печей

та(@в8;

что свариваемое

и3делие

нагревается

локально

и только с

одной

сторонь|.

|1оэтому

удобнее

с'варивать

трубки

или прутки'

которые

долх{нь1

непрерь1вно

вра-

щаться.

.&1о>кно ох{идать'

что при соединении некоторьтх

пар материалов

метод

локального нагрева

3онь| сть!ка концентрированнь1м

.|1}!1}1:

сть1м потоком

даст

луч1пие

результать|

по сравнению

с нагревом

электрическими

методами'

так как по3волит вести

процесс в

ус-

ловиях' исключающих

влияние

внешней

средь|.

[становки

нагревом

электросопротивлением

установка сдву-5к

предназначена в основном

для

диффузионной

сварки

в вакууме мембранных коро6ох

из

ра3лич_

ньтх

материалов ил|\

других

аналогичнь1х

деталей.

этой

уста-

новке в качестве источника нагрева

деталей

исполь3уется свароч-

ньтй трансформатор' от

которого

ток через систему

токопроводов

проходит

чере3

свариваемые

детали

ра3огревает

их.

установке

имеются вакуумная и гидравлическая системь1' системы нагрева

управления.

1ешпература сварки 300-1200'

€; максимальньтй

диаметр

сва-

риваемь1х

деталей

100 йм; габаритнь:е

ра3меры установки

120

х 6в5 х 1350 мм

|34].

$становки

с электроконтактнь1м

нагревом

га3овь|х средах

в последнее время

для диффузионной

сварки

началц

применять

углекисльтй

газ' которь1й позволяет 3начительно

сни-

3ить стоимость процесса

соединения.

.||иффузионная

сварка

в среде

углекислого

га3а мох{ет

бьтть

рекомендова7\а

для

соединения неответственнь1х и3делий из

меди,

никеля'

свинца' среднеуглеродистьтх и низкоуглеродисть1х сталей.

}становки

для

сварки

углекислом

га3е

с электроконтактньтм

нагревом

состоят из

рабоней

камерь1' механи3ма зачистки' ме-

ханизма

3акрепления

у| с>1<атия'

гидравлического

механи3ма' ап_

паратурь[

включения

регулирова\\|1я

сварочного

тока'

рампы

баллонами и арматурь1

для

п||тану1я

защитнь|м га3ом.

Бсе назван-

.нь1е

у3ль1

установки

смонтировань1

на

общей станине.

}становка

имеет

герметичную' наполняемую

3ащитнь]м

га3ом

ц4щ9р'у'

которой

.пР_9Родят

под|9тоРку

9Р3рцу"деталей,

106

,[1,авление.

на

свариваемь1х

деталях

создает-гидравлинеский

цилиндр'

располох{енньтй

вне

рабоней

камерь1.

[идросистема

по_

зволяет

и3ме1]ятБ

усилие

с}катия

свариваемь1х

деталей

в широком

диапазоне.

Фсо6енность

установок

наличие

рабоней

камере специаль'

ного

механи3ма

зачистки'

с помощью

которого

свариваемь1е

по'

верхности

деталей

очищаются

от плен6к

окйслов непосредственно

ёреде

углекислого

га3а.

(онсоль

механи3ма

3ачистки

3акреп-

леннь1м

на

валу инструментом

помещается

мех(ду торцами

свари-

ваемь1х

деталей.

Бращение

инструменту

сообщает

электродвига_

тель

постоянного

тока.

3ачистнь1м

инструментом

слу'(ат

метал-

лические щетки

или

ц\4]|\4ндрические

фрезь:

со

специальной

'на'

каткой.

3ащитньтй

га3

и3

6аллона

чере3

подогреватель'

редуктор

осушитель

подается

рабоную

камеру.

}глекисльтй

газ, вытесняя

""'у;;#;#;#"#"#х:'!'Ё,',""'',

всть1к

трубьт,

.,ру,*,

д",-

метромдо

мм, а такх{е пластинь1

сечением

х 15 мм2.'Ёаиболь'

тшая

суммарная

ддина

3аготовок

700

мм.

Фсновнь:е

пути

повь|шения

ро

и3водител

ьн

ост

и.

&1ехани3ащия

автомати3ация

ооорудова н ия

Аля

успе1пного

ра3вития

диффузионной

сварки

не-

обходимо постоянно

совер1пенствовать существующее

и создавать,

новое

эффективное вь1сокопроизводительное оборудование'

отве-

чающее современному

уровню

технического прогресса.

Разработка

нового оборудования и модерни3ация

старого парка

установок

осуществляется

преимущественно на базе

ух(е

известнь1х и опро-

бованньтх на

практике

отдельнь|х

у3лов

и систем.

Бсть и

другие

пути

ре1пения

этого вопроса' свя3аннь1е с

исполь3ованием

новь1х

технических идей

и с

во3мох(ностью

сокращения

времени

отдель-

нь1х

операций сваронного

цикла'

|1роизводительность

установок

Рассмотрим

производительность

установок'

анали3ируя

общее время

сварочного

цикла.

Фбщее

время' 3атрачиваемое

на

диффузионную

сварку

какого-либо изделия'

.определяется

соот'

но1пением

|т

|ь

|''

где

общее время сварочного

цикла;

время 3агрузки

установки

свариваемь1х

деталей;

время откачки

рабонего

объема; 7,

время, необходимое

для

передачи

нагру3ки свари-

ваемь1м

деталям;

время

нагрева; 1,

время охлах{дения;

время,

необходимое

для

того, нто6ьт

снять

нагру3ку

со сва_

реннь1х

деталей;

время

вь1гру3ки изделий'

Фбщее

время сварочного

цикла

мо)кно сократить'

умень1пив

ках{дое

и3

слагаемь1х

на

какую-то

величину или перекрь1в

время

одной

операции временем

другой.

Бремя

!, и !, в общем балансе

времени

обьтчно

расчет

не

при_

нимают' так как

нагру3ку

к свариваемь1м

деталям

прикладь1вают

процессе откачки

рабонего

объема

и снимают

ее с

деталей

в конце

процесса

охла)кдения. ||ри

работе

на

однокамерньтх

установках

одной позицией перекрь1ть

остальнь1е

слагаемь1е сварочного

цикла

другими

не

удается,

и6о

противном случае

нару_

108

шается

технология

сварки'

а вместе

с ней

качество

соеди.

нения.

Бремя

загру3ки

вь1гру3ки

свариваемь]х

деталей'

как правило'

и3меняется

незначительно

для

одного

типа

установок

остается

примерно

стабильньтм.

Фсновную

долю

общего

баланса

времени

составляют

слагаемь1е

[',

[^ и

7,,

к максимальному

сокращению

которь1х

необходимо

стремиться

при

разработке

оборудования.

общем

случае

производительност{

установок

диффузионной

сварку|

определяется

по

формуле

60Ёгпп

-т-

шт/1\,1ин'

где

число

позиций

рабонем

объеме

(число

промех(уточнь1х

штоков);

!т|

ч||сло

камер на

одной

установке;

-_число

де-

талей,

.1'р",..*,'х

одновременно

на

одной

по3иции;

общее

время

сварочного цикла.

!!4з

формуль1

видно' что

увеличением

значений

*',

;п

тт и

сокращением

величиньт

возрастает

прои3вод1-{тельность

устано-

,'.]

с'.д'вательно'

для

увеличения

прои3водительности

обо-ру-

дБ,,,"^'йеобходимо

применять

многопозиционнь1е

приспособле-

\1ия

камерь1'

пакетнь1е

способьт

сварки'

а так>ке

установку

не-

скольких

камер

на

одной"машине.

3агрузка'

установка

вь1гру3ка

|43делии

Бремя

3агру3ки

вь|грузки

соединяемь1х

изделий,

со_

ставляющее

примерно

4-80/о

общего

времени

сварочного

цикла'

для

ках{дого

типа

установок

определенной

номенклатурь1

изде-

лий изменяется

в незначительнь1х

пределах.

€ократить

его

при

модернизации существующего

разработке

нового

оборуАования

довольно

трудно.

Фднако

и в этом

случае

имеются

некоторь1е

во3-

мо}{ности'

которь1ми

не

следует

пренебрегать.

Ёеправильно

вьтбраннь1е

конструк!\|\и

размерь1

3агрузочнь1х

люков'

непродуманнь1е

конструкции

крь]шек

камер

корпусов

установок

приводят

значительнь1м

потерям

времени'

||оэтому

эти

элементь1

при

проектировании

нового

оборулования

дол}кнь1

бьтть

тщательно

про!умань1

и по

во3мох(ности

отработань1

на

ма'

кетах.

Ёемало

времени

теряется

на

установку

вь1верку

изделий

от_

носительно

нагревательнь1х

устройств,

так)ке

на

присоединение

термопар

изделиям.

этом-случае целесообра3но

применять

сборонньте

приспособления,

эфективность

которь1х

увеличивается

ростом

числа позиций.

||равильная

установка

издел|4и

относи_

тельно

нагревательнь!х

устройств

мо>кет

бьтть

достигнута

за

счет

применений

подви)кнь1х

столов'

смонтированнь1х

в!1утри

вакуум_

нь]х

камер.

Ёа

ри6.

показано

устройство

для

с)катия

деталей^и

правиль_

ной

орйентации

их относительно

источника

нагрева.

Фно

состоит

109

Рцс.

73. |стпройстпво

0ля

сэюапця

0етпалей

цта-

лшн0

рамш

пр

опшво0авленоля

из

верхнего

силового

цилиндра

./,

про-

ме}куточного

1птока 2 с тларовой

опо-

ро{4

стола 6' каркаса 6 и

ни>кнего

силового

цплиндра

10'

€вариваемьте

детали

устанавливают

на водоохлах(даемом столе 6'

располо-

)кенном в вакуумной камере 4.

(тол

свя3ан со

|птоком

9 них<него силового

цилиндра

10.|\рп подаче

масла в

ни)к-

нюю полость

цилиндра

шток послед-

него

давит

на стол 6 и поднимает

его

до

тех

00ФР, пока

детали

не

зайплут

правильного поло)кения

относительно индуктора 5 или какого-

ли6о

другого

источника

нагрева.

||осле

установки

деталей

откачки

воздуха из

камерь|

в верхнюю полость

цилиндра

подается масло'

и 1пток

шйлиндра

через промех<утояньтй

тлток 2

с тпаровой

опорой

давит

на свариваемь1е

детали.

[1|аровая

опо_

ра

компенсирует

погре1|]ности изготовления отдель!{ь1х элемен_

тов

камерь1 и обеспечивает

рав!1омерное

давление

по

всей

пло_

щади

сварки.

Б тех случаях' когда

при нагреве вь1является'

что

зона со_

единения

свариваемь|х

деталей

неточно

ориентирована

относи-

тельно

источника нагрева

или требуется более вь1сокая

темпера-

тура нагрева

одной из

деталей,

стол 6 вместе со 1штоком

2 мох<но

перемещать вверх

или вниз

при подаче

масла в

соответствующие

полости

цилиндров

ут

10.

Аанное

устройство

по3воляет сократить

время

установки

сва-

риваемь1х

деталей

относительно

источника

нагрева и

умень1пить

ра3мерь1

силовых

цилиндров.

|!рименение

приспособлений

Фчень

яасто конфигурация и

размерь1

изделтцй,

свари-

ваемь1х

диффузионной

сваркой,

не позволяют осуществить

процесс

соединения

без приспособлений.

Фт того, насколько

удачно

вь1-

браньт

конструкция и материал

приспособления, зависит

качество

сварки

того или иного

узла

|\ производительность

установки

целом.

ряле

случаев

роль

приспособлений

сводится

фиксации

ка-

ких-то

определеннь1х элементов

свариваемого

у3ла

в требуемом

поло}кении

|4л'| к компенсации погрегпностей

и3готовления

еоединяемь1х

деталей.

Фднако, как правило'

основное

назначе'

110

Рцс'

74. [!распособленце

0ля'сварк!!

,пер-

мопар:

винт;

при'<имное

кольцо;

про_

кладка;

:пток;

при}ким;

элект'

род',

электрод'корпус;

основание

ние

приспособлений

повышение

производительности

процесса

свар

ки'

||риспособления

чаще

всего

и3готовляют

из х(аропрочнь1х

ста_

лей

сплавов'

керамики

||л1| ту-

гоплавких

металлов

(вольфрама,

молибдена

др.),

так как при

вь1соких

температурах

давле-

ниях

детали

приспособлений

из

обьтчньтх

конструкционнь1х

мате-

риалов

легко

деформируются

теряют

свои

размерь|.

Фбладая

х<аропронностью'

материал

приспособления

не

дол_

)кен

(схватываться)

с соединяемь1ми

изделиями..

Аля

того

чтобы

избех<ать

(схвать1вания)

деталей

приспособления

или

проме}ку_

точнь|х

[птоков со

свариваемыми

и3делиями'

на

контактнь|е

по_

верхности наносят

ра3личнь1е

обмазки,

такх(е

исполь3уют

про_

^:]адки

и3 слюдь1.

Фбьтчно

для

этих

целей

применяют

разведенньтй

мел

или

гидрофобную

кремнийорганическую

}кидкость'

которь1е

наносят тонким слоем

на

контактные

поверхности.

3та х<идкость,

превращаясь

при 300"

в тугоплавкую

пленку'

термостойкость

которой вьтш:е

1000" €, препятствует

дифузии.

|1рименение

обмазок, необходимь:х

для

3ащиты

от

(схвать|'

вания>'

порохцает

другую

проблему,

связанную

3агрязнением

рабоних

объемов

абразивньтми

частицами'

которь1е

в итоге

ухуд'

1пают

вакуум.

9тобы

избех<ать

засорения

вакуумнь1х

систем

ча-

стицами

ра3личных

сма3ок' проблему

3ащить|

контактнь1х

поверх'

ностей

от

(схватыван:}1,я>>

иногда

пытаются

ре1шить'

окисляя

на_

греть1е

детали

приспособлений

в воздутпной

атмосфере

или

в среде

влах{ного

водорода.

Фднако

защитнь1е

свойства

окиснь1х

пленок

менее

эщекйиЁнь!,

'ей'у

обмазок.

настоящее

время

разработано

больтшое

количество

приспо_

соблений,

предна3наченнь1х

для

дифузионной

сварки

самь|х

разнообразньтх

изделий.

Ёа

рис.

показано приспособление

для

сварки

термопар'

по_

зволяющее

увеличить

прои3водительность

процесса

сварки

в не-

сколько

раз'

а так}ке компенсировать

погре|'пности

и3готовле!1ия

соединяемь1х

деталей.

€обранные

термопары

устанавливают

в от_

верстия

основания

многопо3иционного

приспособления'

котором

3а

один

рабопий

цикл

мо)кно сварить

1||есть

термопар.

}(онцьт

термо-

паР

3акРепляют

молибденовыми

при)кимами'

прошедшими

пред_

|1|

Ршо.

75. {1ршспособленше

0ля сваркш

фольеш:

:пто.; 2

опора;

3 н 6

верхняя и

нижняя

части

пуансона',

напр^ьляю'

щая]

5_пееок'

_фольга;

8-соед!'!-

няемая

деталь|

пай6а1

11вдук'

тор;

стержень;

сердеч!|пк

варительнь1й

нагрев

на

во:здухе

для

получения

устойчивой

окис-

ной

пленки'

исключающей

(схва-

ть1вание>

термопарами.

при-

)кимь1'

упираются

1птоки' на

которь1е

кладут

медную про-

кладку.

||ри нагреве

благодаря

пластичности

меди

устра1{яются

Ёсе погреп:ности

контакта

1птока

с прокладкой,

3а счет

чего

со3-

даются

условия

для

равномер-

ной передачи

нагру3ки

на сое-

диняемь1е

детали.

Ёа прокладку

устанавливают

прих(имное

коль|1Ф,

!! собранное

приспособление

вместе с

деталями

3атягивают

винтом

с больтшим

усилием.

|!ри>кимное

кольцо'

винт' шток и

основание

многопозиционного

прис;особления

и3готовляют

и3 корро3ионно-стойкой

стали.

||ри_

способление

с собраннь1ми

термопарами

устанавливают

в индуктор

нагревают

до

3аданной

температурь1.

Аовольно

трудная

3адача

во3никает

в тех случаях'

когда одна из соединяемь1х

деталей

пред-

ставляет собой

весьма то1{кую пластину.

Фбеспечить

по

всей

по_

верхности одинаковую

величину

давления

без

специальнь1х

приспособлений

не

удается.

Ёе менее сло}кно

при

этих

усло-'

виях получить

равномерное

поле температур по

всей

площади

сварки.

||риспособление'

пока3ан!1ое

на

рис.

75,

предна3начено

для

соединения

детали

фольгой.

Фно состоит

и3

двух

частей:

осно_

вания и составного пуансона'

Ёа основании

располох{ен

индуктор

таким образом, что ни}|(няя

часть приспособления

г!редставляет

собой

неболь]лую

индукционную

печь

}келезнь1м

сердечни-

ком.

Фольга

нагревается

3а

счет

передачи

теплоть1 путем

теплопро-

водности от

х{елезного

сердечника

через

материал

детали

по

всей

площади сварки.

|!уансон приспособления

составной;

его

верхняя

часть имеет

опору'

с помощью которой

он соединен

со

11|током гидравлического пресса.

Ёих<няя часть пуансона

конструк-

тивно

представляет

собой

гибкую

пластину с

усиленнь]ми

краями.

€

помощью такого приспособления

осуществлено

покрь1тие

пла-

тиновой

фольгой

толщиной 0,01-0,05

мм

титана вт1-1

на площади

более

100

см2.

п2

[[4звестньте

трудности

представляет

со3дание

равномерного

дав-'

ления

по

цилиндрическим

поверхностям'

например

при

сварке

биметаллических

тру6. Б

этом случае

сварочное

давление

создают'

исполь3уя

разл|4ч||я

коэфициентов

термического

рас111ирения

де_

талей

приспособления.

€окращение

времени

откачки

Бремя

откачки

установках

для диффузионной

сварки

обьтчно

составляет

15-50%

общего

времени

сварочного

цикла_|'6,,.

некоторьтх

случаях

при

получении

давлений

5'10*?-10_8

мм

рт.

ст.

оно

мо>кет

достигать

0,8_0,9/'6*.

|!родолх<ительность

от_

качки

при прочих

равнь1х

условиях

3ависит

от

степени

ра3ре}(е-

ния.

9ем ни>ке

степень

ра3ре>кения'

тем

мень1пе

время

откачки.

Фднако

таким

путем

сократить

время

откачки

установках

нельзя'

так

как

степень

ра3ре}'{ения

рабонем

объеме

определяется

в пер'

вую

очередь

технологией'

сварки.

€ледовательно'

поставленную

зйдану

мо)кно

ре1пить

только

3а счет

разработки

рациональнь1х

конструкций

'отдельнь:х

у3лов

и агрегатов

вакуумной

системьт,

технологии

ее и3готовления

и правильной

эксплуатац|1и.

€окращение

времени

откачки

при

разра6отке

у3лов

вакуумнь1х

систем

достигается:

правильньтм

вьтбором

мощности

откачного

оборуАования;

вьтбором

рациональнь|х

уплотнений

отдельнь1х

си-

стем;

вьтбором соответствующих

материалов

для деталей

узлов,

работающих

в вакууме;

сокращением

величиньт

откачиваемь1х

объемов.

-[4ощность

откач}1ого

оборудования

определяется

расчетнь1м

или

экспериментальнь|м

путем. Бе

не следует

3начительно

завь|-

11]ать'

так как

в этом случае стоимость

вакуумной аппаратурьт

ре3ко

во3растет и неоправданно

увеличатся

ра3мерьт

установок.

Ёеоб_

ходимо

главное

внимание

уделять

пропускной способности

трубо-

проводов' от которой

сильно

зависит

скорость

откачки.

Ёе останавливаясь

на вь:боре и анали3е

материалов

уплот-

нений

для

вакуумнь|х

систем'

мох(но отметить'

что главнь1м

резер-

вом

сних{ения продол)кительности

откачки является

сокращение

объемов

вакуумнь1х систем.!!4ногда

прибегают

локальной

защите

3онь1

сварки

от воздействия

кислорода

и а3ота

воздуха'

применяя'

камерь1

так

назь1ваемь|м

местнь1м вакуумом.

Фбъем

таких

камер

невелик'

и время

откачки

их составляет

не3начительную

величину.

5онь|

сварки

этих

камерах

гермети3ируют

с помощью

специаль-

нь|х

уплотнений

или

3ама3ок.

Ёепрерь1вность передачи

давления

€

помощью системь1

давлен14я

нагрузку

соединяемь1м'

деталям передают

строго

в определенном

направлении.

.[|етали,

находящиеся

на

позиции сварки' не

могут перемещаться

направ-

лении'

перпендикулярном

действию

нагру3ки. ]4з этого

вь:те-

н.

о.

(азаков

113

кает' что

до

тех

пор'

пока

не будет

окончен

цикл

сварки

какого-

л|16о

и3делу1я

на определенной

позиции'

начать

сварку

другого

|1зделия

на

этой >л{е позиции

невозмох(но.

€ледовательно'

перио_

дичность

работьт

существующих

установок

3ависит

главным обра-

зом от

ра6отьт

системь1

давления.

Бсли свариваемь1е

|43дел|4я будут

перемещаться

относительно

источника

нагрева'

постоянно

на_

ходясь

под определенной

нагрузкой, непрерь1вность

процесса

сварки булет

обеспечена'

вместе с ней и

увеличена

производи_

тельность

установок.

Ёа

рис.

76 показана

упрощенная

схема

устройства'

с помощью

которого процесс

диффузионной

сварки

осуществляется

непре-

рьтвно.

3 этом

устройстве

свариваемь1е

детали

установлень1

на

прокладку

из пластутчного

металла'

прилегающую

х{есткой

тех_

нологической

планке

из х<аропрочного

материала.

€верху

де'

тали 1

покрь1ть1

другой

такой }(е

планкой.

Фбе планки

скреп-

лень|

ме}кду собой.

€обранную

ко!1струкцию

заправляют в валки

при

вращении

которь|х

она

начинает

перемещаться.

|1араллельно

технологическим

планкам

в камере

устройства располо}кець|

на-

греватели

(молибденовьте или

вольфрамовь1е

стерх{ни, инфракрас-

нь1е лампьт

и т.

д.).

.&1едленно перемещаясь

под

давлением

вращающихся

валков

от!{осительно

источников

тепловой

энергии'

свариваемые

детали

нагреваются

до

температурь1

сварки'

при которой вьтдерх<иваются'

находясь

все время

двих(ении'

в течение необходимого

времени.

||осле окончания

нагрева

свареннь1е

детали

охлах(даются

до

за-

данной

температурь1

ме>{{ду

вращающимися

валками.

Расстояние

мех(ду

валками

определяется

}кесткостью

технологических

пла-

нок;

количество

валков

3ависит

от

времени-сварки

изделий

и необхо_

Рт;с.76.

Ршс.77.

!спройстпво

|стпройсгпво

но

ере0а

пело

0ля непрерьсвнюй

сваркш

цз0елссй

0ля непрерьвной

сваркш

6цмепааллццеской

ленпьс

114

115

димой

прои3водительности.

йзменяя

число

валков

расстояние

ме)кду

ними'

мох{но

и3менить

скорость

сварки.

1{резмерньтй

на-

гревтехнологическихпланокможноустранить'применяяохла}{.

дение

вращающихся

валков.

Ёа

!ис.

показано

другое

устройство,

обеспечивающее

не-

прерь1вность

процесса

многослойнь1х

лент

большой

длинь|

и3

раз'

личнь1х

металлов

сплавов.

этом

устройстве

свариваемь1е

ленть1

1 ут 2

намотань|

на

кас'

сетьт,

оборудованнь1е

специальными

механи3мами

для

натя'{ения

лент.

прй включении

6ара6ана

намотки

работу

ленть|

начи_

нают

двигаться'

нагреваясь

от

источников

тепловой

энергии'

Ёатя>кение

ленты

]Р)

мень1ше

натях(ения

ленть!

(Р')' в

р9-

зультате

чего' огибая'ролик

4, леята

давит

на ленту

-1

с силой,

достатонной

для

осуществления

процесса

сварки.

Ёа

дуге

о6хвата

ленть1

по

отно1шению

АР}г

другу

находятся

в покое

(линейные

скорости

их

равны),

а^йо

отн6йению

к любой

точке

вакуумной

камерьт

дви}кении.

€йорость

вращения

ролика

6ара6ана

6 намотки

определяется

отно1пением

длиньт

Ауги

обхвата

ко времени'

течение

которого

происходит

процесс

!ифузии

соединйемь:х

материалов-'

(в-арен'

нь1е ленты

охла>кдаются

н7

ролике

5 и наматывают1я

на 6ара6ан

тех случаях'

когда

толщина

лент

недостаточна'

чтобьт

со3дать

,необходийое

усилие

с}(атия'

последнее

мох(но

обеспечить

при

по'

мощи технологической

ле1|ты

имеющей

больтцой

запас

прочности.

€окращение

длительности

нагрева

и охлах(дения

[ифузионное

соединение

происходит

при

вполне

опре_

деленнь|х

температурах

давлениях.-.[1ля

нагрева

и3делий

лри

диффузионной

ёварйе

в принципе

мо}кно

использовать

любьте

и3вестнь1е

источники

нагрева

(индукционнь1е'

радиационные'

лу_

чевь1е'

дуговь1е

т.

д.).

Ёаиболее перспективны

для

диффузионной

сварки

индукцион_

ньтй

радиационньтй

способы

нагрева.

Аля

индукционного

нагрева

из;!елий

в основном

использу_ют

ламповь|е

генераторь1

т.

в. п.,

работающие

диапа3оне

частот

60-

500

к[ц'

Фднако в 9том

диапазоне

частот

мо|{но

нагревать

сравни-

тельно

небольтшие

по

размерам

изделия.

'[,ля

сокращения

вре-

мени

нагрева

крупньт1

из.1елий,

по-видимому,

более

целесо'

образно

,Ё"ме*й{Ё машиннь|е

генераторь|

с частотой

тока

500-

000

гц.

.[|юбая

установка

диффузионной

сварки

дол)кна

иметь

ффек'

тивное

охла}кдение. 1,1нтенсификация

процессов

теплопередачи

достигается

примене}1ием

водяного

охла)кдения

для

опор'

камер'

промех<уточнь!х

:штоков и продувки

рабоних

объемов

инертнь[ми

газами.

€овмещение

операший

общее время

сварочного

цикла

мох(но сократить'

если

время'

необходимое

щя

проведения

одной

операции'

совместить

временем

другой.

1ак,

например'

операцию

откачки

рабоних

о6ъемов

мо)кно совместить

с операциями

нагрева

и охла}кдения

изделий

при

сварке.

€ экономической

точки

зрения

это очень

вьг

годно'

так

как

прои3водительность

оборудования

увеличивается

в несколько

ра3.

Ёа

рис.

78 показано

устройство,

разработанное

автором'

ко-

торое

использовано

в одной

и3

установок

диффузионной

сварки.

3то

устройство

включает

корпус

с силовьтми

цилиндрами

2 и

.10,

промех<уточнь1е

1птоки 3

с элементами

уплотнения'

индук_

тор

4, планптайбу

вакуумную

камеру

тт вал

'1лантлай6а

6, смонтированная

вакуумной

камере

раз6ита

на

несколько

по3иций,

на которь1е

устанавливают

свариваемь1е

изделия

5. 3о

время

'загру3ки'

сварки

и вь1гру3ки

ваг

а вместе

с ним

и плантшайбу

6 поворачивают

на опреде-

леннь:й

угол.

Б камере

7 имеются

две

позиции:

позиция '

для

сварци

изде_

лий и позйция

для

охлах(дения

сваренньтх

изделий.

|!ри

по_

воротё плантпайбь:

6 изделия

устанавлива1от

на

по3иции

|. Андук-

тор 4 вместе с

проме}куточнь1м

1птоком 3 поднять:

при

этом

верх-

неё поло>кение.

-||ри

подаче

масла

силовой

цилиндр

тпток

его

опускается'

3аставляя

перемещаться

вни3

индуктор

и проме>ку'

точньтй тпток 3.

€вариваемьте

изделия

нагреваются

индукторе

^и

сдавливаются

1птоком

||осле

сварки

они

пере_

мещаются

на

позицию

/-[,

где

охлах(даются

|!Ф.т|

.(3Б:

лением'

со3даваемь!м

дру--

гим

силовь1м

цилиндром'

а на

позицию

устанав-

ливают

новое

изделие.

]а'

ким

образом,

весь

цикл

повторяется

до

тех

пор'

пока

все

и3дел|1я,

уста_

новленнь1е

на

плангшайбе,

не будут

сварень1.

||осле

сварки

и3делия

вь1гру'

Рцс.78.

!сларойсгпво

0ля сваркш

с поворогпной

планшайбой

корпус;

,[0

силовые

ци_

линдры;

3' 9_промежуточнь|е

што-

к\|''4

индуктор;

изделия;

6_планшайба;

7_камера;

8-вал

116

сенерапору

0ьусокой

часп0пь|

сепц

,,6

* про0орам

к0нпр0ля

!!пр00ленця

Р цс.

[1 япшпозшцалонная

ус/пановка''

карцсельно2о

1пцпо :

ось;

дцск'

поворотнь:й

диск;

4_вакуумопровод:

5_камера;

гидроцилиндр'

индуктор;

гидронасос'

паромасляньтп

насос''''|0

пой?!ротное

уплотнение;

электродвигатель;

12_варпа'

тор; ./3

вакуумньгй насос

жают и3

камерь1.

.[|анное

устройство

позволяет

повь1сить

про-

изводительность

однокамернь1х

установок

за

счет

сокращения

времени

откачки

и совмещения

времени

нагрева

и охла}кдения.

Б некоторых

случаях

шелесообра3нее

процесс

сварки

проводить

не в

одной

камере' а

в !!ескольких.

Ёа

рис.

показана

принципиальная

схема

пятипо3и11ионной

сваронйой

установки

карусельного

типа. ||роцесс

сварки

разбит

ней

на пять этапов-по3иций:

загру3ка-вь1гру3ка'

предваритель-

ное

вакуумирование'

вь1сокое

вакуумирование'

сварка

охла}кде-

ние

изделий.

[лавная

ось

ма1|]инь:

свободно

проходит

чере3

неподви)кныи

основной

диск'

на

котором

установле!1

поворотньтй

диск'

}кестко

связанньтй

с осью.

[иски

тщательно

притерть1

друг

другу

ра3_

битьт

на

по3иции. Ёа

ках<дой

из'{1ят||

позиций

диска

смонтировань|

вакуумнь1е

камерь|'

соединеннь1е

вакуумопроводами

отверстиями

диске.

!,ля

нагрева

изделий

при

сварке

в камерах

установлень1

индукторь1,

а внейняя

нагру3ка

создается

гидроцилиндрами.

}ста_

новка

работает

следующим

образом.

Ёа

позиции

(3ащу3ка-вь1_

грузка>

свариваемь|е и3делия

устанавливают

в камеру.

|!осле

гер_

мети3ации

камерь1 поворотньтй

диск

перемещает

ее на

позицию

(предварительньтй

вакуум).

Ёа

этой

позиции

камере

создается

\\7

0акццмная

сцс/пеР1а

Рцс. 80.

€хема

усптановк!!

шлю3ово2о

пцпа:

толкатель'

3, 5

заслонка;

кассета; 6

источвик

нагрева

ра3рех{ение

пределах

5.10_2

мм

рт.

ст'' после

чего

она переме-

щается

на следующую

по3ицию'

где

во3дух окончательно

откачи-

вается

до давления

10-3-10_{

мм

рт.

ст.

Ёа

позиции

(сварка)

индуктор

соединяется

с генератором

т. в.

ч.'

а гидроцилинАР

маслянь1м

насосом.

||зАелия

нагре-

вают и сдавливают

с определеннь1м

ус|{.пием.

€

пози!{ии

(сварка>

камера передвигается

на

позицию

(охла}кде_

ние>.

Ёа этой

по3иции свареннь!е

детали

охла)кдаются

до

темпера-

турьт 100*200" с, после

чего их

вьтгрух(ают

на следующей

по'

зиции и

3агрух(ают

новую

партию

изделий.

1аким образом,

все

этапь1

процесса

сварки

проходят

одновременно

на

всех пяти

по-

3ициях' 3а счет

чего обеспечивается

вь|сокая

прои3водительность

установки'

Ёа

рис.

80 показана

упрощенная

схема

установки

1шлю3ового

типа

созданием

давления

на свариваемь1е

изделия'3а

€9€?

1,€!:

мического

н атя

га. €ва

и ваемьт е у\3де л|4я

устан

авлив

ают

в специ

аль'

ньте

кассетьт

которь1х коэфициент

линейного

рас1ширения

мень1пе'

чем

соединяемь1х

изделий. 1(ассеть:

и3делиями

загру-

)кают

камеру

/. Б этой

камере со3дается

разре'(ение--порядка

10-3

мм

рт.

с6.-1акое

}ке

разре'(ение

получают

в камере

17.

Фдно'

временно

с откачкой

воздуха

и3

камер

! и || осуществляют

от-

канку из камер

и ||!

до

давлений,

требуемых

технологией

сварки. |1осле

того

как

в камере

будет

достигнут

соответствую-

щий

вакуум'

открьтвается

зас'онка 3'

и \4здел||я

толкателем

перемещаются

в камеру

||.

1ак как

ра3рех(ение-в

камере

1 не'

значительно отличается

от

ра3ре'{ения

в камере

||,

то

в послед_

ней

сз'епень

ра3ре}кения

почти

не

меняется.

камере

.[.[

кассетьт

с изделиями

нагреваются

от источника

нагрева

т'т за

счет

раз_

ности

коэффишиентов

линейного

рас1ширения

соединяемь1х

мате-

риалов

материала

кассеты

со3дается

необходимое

усилие.

|]осле сварйи

3аслонка 5

открьтвается'

и изделия-и3

камеры

1.[

толкателем 2 перемещаются

в кайеру

| ! |. в

ц1ц^ер^е

/11

сваренньте

изделия охла)кдаются

до

температурь1

100-200'€,

после

чего

их

118

перемещают

в камеру [у.

в этой камере

накапливается

такое ко_

личество

изАел14|1'

которое

необходимо

для

вь1грузки. ||ри

вьт-

грузке

3агру3ке

изделий

камерьт

разгерметизируются'

камерь1

![!

все

время

остаются

подвакуумом.

Автоматическое

регулирование

рех{има

||редлагаемьтй

способ

регулирования

рех(има

диффу-

зионной

сварки обеспечивает

автоматическое

регулирование

всего

процесса

сварки.

Ёа табло показь|ваются

и одновременно

в3аимо-

связанно

регулируются

|1 3апись1ваются

на

бума>кную

ленту

все

параметрь1

дифузионной

сварки:

вакуум'

давление

на свар[1вае_

мь1е

детали'

температура

сварки'

продолх(ительность

сварки'

тем_

пература'

до

которой

охла)|{даются

свареннь|е

детали'

и продол-

х{ительность

охла)кде}{ия

установки

в конце сменьт.

1емпература

сварки

3амеряется

непосредственно

3оне сварки

либо

контакт-

нь1м

методом

при помощи

термопарь1, лп6о

дистанционно

с помощью

фотопирометра

(рис.

81).

€варояная

дифузионная

вакуумная

установка

€АБ}-|2 по'

3воляет

вести сварку полностью

на

автоматическом

ре)киме'

3а

исключением

пускового периода.

в начале

рабоней

смень1'

когда

вручную

открь1вается

вентиль

подачи

водьт. |1одача

водь1

контро_

лируется

манометром

реле

давления.

Реле

давления

не по3во_

ляет

включитБ

установку

при

.отсутствии

охлах{дающей

водь: или

при

давлении

водь1

ни}ке нормь|'

такх(е включает

все агрегатьт

установки'

кроме

насоса

предварительного

вакуума'

при

откло-

нении

давления

водь1 от

нормьт

[34].

|1ри нах<ат\4|1 |\а кнопку

<|!уск>

установка

начинает

работать

автоматическом

рех(име:

нерез блок

промех{у'точных

реле

маг-

нитньтй

пускатель

включается электродвигатель

вакуумного

насоса

предварительного

ра3рех(ения.

Фдновременно

открь1вается

вакуумньтй

вентиль 4, при этом на световом

та6ло 16

(6лок

сигна-

лизации)

появляется

надпись

<,[!иния

предварительного

вакуума

открыта)'

включается первая ступень

генератора

(истонника

нагрева)

реле

времени

на

включение

второй

ступени

генератора

(реле

установлено

генераторе). 9ерез

определенное

время

(30

с)

реле

времени

включает вторую

ступень

генератора

на

прогрев.

Рсли

х<е

качестве источника

нагрева

используют

не

вь1сокоча_

стотньтй

генератор'

а какой_то

другой

источник'

то

последний

включится

непосрёдственно

при нагреве

свариваемь:х

деталей'

без

собственного

поогоева.

!,атник о вЁкуума передает

преобразованнь:й

сигнал

вакуума

следящий

многопо3иционньтй пока3ь1вающе-3апись1вающий

ре'

гулирующий

прибор 7 по

вакууму.

|1о.достих(ении

3аданного

ва_

1}ума

(5.:0-д

мм

рт.

ст.)

в вакуумной

камере 8 следящий

при-

бор

вьтдает

комзнду

блок

реле

а оттуда

нерез блок

проме-

х{уточ_ньтх

реле

включает

через

регулирующий

автотрансформа'

тор

электронагреватель

.[/

паромасляного

насоса.

Блок

про_

119