Установка для диффузионной сварки

(71) Московский авиационный тгический институт им. К.Э. циалского(56) 1. Казаков Н,ф, ДифФузионнасварка материалов. М., Машнносние , 1976, с. 89-95,2, Авторское свидеельствО СС,801016.115 А ройство знакопеременных нагрузок, систему управления, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью уменьшения температуры, времени сварки и снижения сварочного усилия, система управления содержит датчйк темпера" туры, блок переключения режимов ра" боты, два автоматических регулятора с программными задатчиками частоты знакопеременных колебаний, генератор знакопеременных колебаний, причем датчик температуры непосредственно связан с нагревателем, а выход его гальванически соединен с входом блока переключения режимов работы, выходы которого через соответствующие автоматические регуляторы и генера", тор знакопеременных колебаний соеди", в иены с устройством знакопеременных нагрузок.Целью изобретения является уменьшение теМпературы, времени сварки и снижение сварочного усилия.Поставленная цель достигается тем, что установка для диффузионной сварки содержит вакуумную камеру, нагреватель, нагрузочный шток, устройство энакопеременных нагрузок, систему управления, содержащую датчик температуры, блок переключения режимов работы, два автоматических регулятора с программными задатчиками частоты энакопеременных колебаний, генератор энакопеременных колебаний, причем датчик температуры непосредственно связан с нагревате" лем, а выход его гальванически соединен со входом блока переключения режимов работы, выходы которого че 50 60 65 Изобретение относится к сварке, в частности к установкам диффуэион- ной сварки в вакууме или среде защитных газов .Известны установки для диффузионной сварки, содержащие вакуумную 5 камеру, нагреватель и устройство для сжатия деталей, в которых свариваемые детали нагревают до температуры ниже температуры расплавления при постоянной или циклически изменяю щейся нагрузке Г 13 .Недостатками установок являютсябольшая длительность процесса диффузионного соединения свариваемых материалов и необходимость применения 15 больших сварочных усилий для деформации микронеровностей поверхностей и формирования физического контакта поверхностей свариваемых деталей, что приводит к нарушению стабильности качества сварного соединения в связи со структурной неоднородностью материалов .Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка, содержащая вакуумную камеру, шток для передачи сварочного усилия, нагревательи устройство знакопеременных (ультразвуковых) нагрузок Г 2).Однако эффект воздействия ультра звуковых колебаний (знакопеременных нагрузок с частотой 20 кГц) на различные материалы соединяемых деталей на разных стадиях нагрева и сварки (стадии механического и физического 35 контакта) неоднороден, Особенно слабое влияние на интенсификацию процесса сварки ультразвуковые колебания оказывают в стадии механического контакта деталей, когда осуществля ется деформация и смятие микронеровностей поверхностей свариваемых деталей, и лишь при достижении физического контакта между ними эффект воздействия ультразвуковых колебаний значителен.45 рез соответствующие автоматическиерегуляторы и генератор знакопеременных колебаний соединены с устройст"вом знакопеременных нагрузок.На фиг.1 представлена структурная схема установки для диффузионнойсварки, содержащая генератор энакопеременных колебаний с частотой,изменяемой в зависимости от температуры нагрева свариваемых деталей,и систему автоматического управления частотой энакопеременных нагрузок, в качестве первичного преобразователя которой установлен датчиктемпературы; на фиг.2 - схема наложения знакопеременной нагрузки напостоянное по величине сварочноеусилие Р,4, при котором во времянагрева свариваемых материалов дотемпературы сварки в период деформа"ции и смятия микровыступов знакопере-менную нагрузку изменяют во временис увеличением частоты в диапазоненизких частот, например 10 - 10 Гц,ц зв зависимости от температуры нагрева, а при температуре сварки в период физического контакта свариваемых поверхностей - в диапазоне высоких сверхвысоких) частот, например 10 - 10 Гц, в функции времени,Установка содержит вакуумную камеру. 1, в которой размещены свариваемые детали 2, нагреватель 3, нагрузочный шток 4 для передачи усилияна свариваемые детали, устройствознакопеременных нагрузок 5, напримермагнитострикционный преобразовательс концентратором колебаний, генераторэнакопеременных колебаний б с изменяемой частотой, например мультивибратор, а также систему автоматического управлениячастотой знакопеременных нагрузок, содержащую датчик температуры 7, например термопару, блок переключения режимов работы 8, автоматический регулятор 9частоты знакопеременных колебанийв зависимости от температуры нагревадеталей с программным эадатчиком 10,автоматический регулятор 11 частотызнакопеременных колебаний в функциивремени с программным задатчиком 12.Установка работает следующимобразом.Детали 2, расположенные в вакуумной камере 1, сваривают путем ихнагрева от нагревателя 3 в соответствии с технологическим режимом сварки. Необходимое сварочное усилие надетали передают через шток 4. Одновременно со сварочным усилием на детали с помощью устройства знакопеременных нагрузок 5 накладывают энакопеременную нагрузку с частотой, изменяемой автоматическими регуляторами9 и 10 в зависимости от измереннойдатчиком 7 температуры свариваемых деталей.Т) Ьс7 р раж 11 каз 3283/14 Подписное ВР В период нагрева деталей до температуры сварки Т регулирование частоты знакопеременных нагрузок устройства 5 осуществляется путем автоматического управления частотой знакопеременных .колебаний в генерато. ре б автоматическим регулятором 9, первичным преобразователем которого является датчик температуры 7 нагрева свариваемых деталей. Программа изменения частотызнакопеременных 10 нагрузок задается эадатчиком 10 в зависимости от температуры Т нагрева свариваемых деталей, т.е. у = й(Т)При температуре нагрева деталей, равнойтемпературе сварки Тс 8, изменение частоты знакопеременных нагрузок устройства 5 осуществляется путем автоматического регулирования частоты энакопеременных колебаний в генераторе б автоматическим регулятором 11. Программа йзменения частотызнакопеременных нагрузок при этом задаежся задатчиком 12 в функции времени (, т.е. = Е(ЮПереключение автоматических регуляторов 9 и 11 в режим Работаф Осуществляется блоком переключения 8 в зависимости от температуры нагрева свариваемых деталей;,при нагреве деталей до температуры сварки Т30 блок 8 включает регулятор 9 (регулятор 11 отключен); при температуре нагрева, равной температуре сварки ТД, блок 8 включает регулятор 11и отключает регулятор 9.Изменение частоты знакопеременйыхнагрузок может быть осуществлено,например, по режиму, указанному награфиках (фиг,2) . На установке одновременно со сварочным усилием, постоянным по величине или изменяемЫмциклично или по Заданной программе,на свариваемые детали накладываютзнакопеременную нагрузку, изменяющуюся по частоте (например, в диапа-зоне 10 - 10 ф Гц) и (или) .амплитуде.При этом изменение частоты (амплитуды) знакопеременной нагрузки осуществляют в зависимости от температуры нагрева свариваемых деталей.При наложении на сварочное усилиеэнакопеременной нагрузки с частотой,изменяемой в зависимости от температуры нагрева свариваемых деталей,процесс сварки по сравнению с базовой установкой для диффузионнойсварки СДВУМ интенсифицируетсяэа счет ускорения деформации и смятиямикронеровностей, а,также диффузионных процессов, снижается на 25-30величина необходимого сварочного усилия н на 8-10 температура сварки,время сварки деталей сокращаетсяна 20-30.Таким образом, использованиеизобретения позволяет значительноинтенсифицировать процесс диффузионного соединения материалов,филиаи ППП "Патент",г.Ужгород,ул.Проектная,4