Устройство защиты катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 943 50 4 В 23 К 15 И ВА 8 4 й 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КАТОДНОГО УЗЛА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СРОЧНОЙ ПУШКИ(57) Изобретение относится к электроннолучевой сварке, а именно к оборуловацию электронно-лучевой сварки, предназна 1 сццому лля защиты катодцого узла электронно-лучевой сварочной пушки и стеноквакуумной камеры от продуктов испарениясваривасмого материала. Цель изобретенияувеличение належцости защиты католцого узла с олновременцой заинтой стенок вакуумной камеры от продуктов испарения путем создания непрерывно функционирующего динамического градиента температур между свариваемой деталью и внутренней поверкностью усеченного конуса. Непрерывно функционирующий динамический температурный гралиент устанавливается между внутренней поверхностью полого усеченного конусаи наружной поверхностью сваривасмой летали. Это достигается путем устацовки на конусекрышки с лучсроволом 3 л,я прохождения э,сктроцного луча 4 к стыд свариваемы деталей. Вокруг стыка по герметичной полости 5 циркул 1 руст ладагент 6. Устройство полностью у, .;ливаст продукты испарения, исклочая ю проникновение в католный узел сварочной пушки. Это вслст к стабильности параметров католного уз,1 а. и тем самы:и к повышению качества сварцы соелицсций. Снижается колисе, во Осагклас. ы. П 1 Олуктов Оораоотки ца стенка., В 11 к,1 иОи камс(3 Ь 1, что приводит к сцижсцик т:",лосмкос ги п(офилакти 1 ески работ и ЦО и ч ЭКОНОМИТЬ ПРОтИРОЧНЫЕ СРЕЛСТВИзобретение относится к электроннолучевой сварке, а именно к оборудова, нию электронно-лучевой сварки, предназначенного для заш,иты катодного узла электрон но-лучевой сварочной пушки и стенок вакуумной камеры от продуктов испарения , свариваемого материала.Целью изобретения является увеличение надежности защиты катодного узла с одновременной защитой стенок вакуумной камерыот продуктов испарения путем создания не-прерывно функционирующего динамического градиента температур между свариваемой деталью и внутренней поверхностью усеченного конуса,На чертеже изображена схема устройства защиты катодного узла электроннолучевой сварочной пушки.На полый усеченный конус 1 установлена крышка 2, на которой закреплен лучепровод 3 для прохождения электронного луча 4, и выполнена герметичная полость 5 для циркуляции хладагента 6. С помощью шпилек 7, хомута 8, крепежных элементов 9 и 10 устройство крепится к торцовойповерхности электронно-лучевой сварочнойпушки 11. Для увеличения надежности защиты от продуктов испарения катодного узла пушки 11 на торцовую поверхность лучепровода 3 установлена накидная пробка 12 с тонкой торцовой стенкой 13. Осевое перемещение лучепровода 3 регулируетсягайками 14, Кроме этого, на чертеже обоз-начены расстояния: а - расстояние от меньшего основания усеченного конуса 1 до свариваемых деталей 15 и 16; Ь - расстояние от торцовой стенки 13 накидной пробки 12, до свариваемых деталей 15 и 16;- расстояние от торца электроннолучевой сварочной пушки 11 до свари-ваемых деталей 15 и 16.В зависимости от расстояния 1. торцаэлектронно-лучевой сварочной пушки 11 от свариваемых деталей 15 и 16 расстоянияа и Ь могут регулироваться крепежными элементами 9 и .10, Для регулировки отношения расстояния а и Ь используются сменные накидные пробки 12, которые в случае оплавления легко заменяются.Расстояние а устанавливается в интервале от 1 до 3 мм, а расстояние Ь - в интервале от 10 до 15 мм. Для улучшения тепломассообмена между внутренней поверхностью усеченного конуса 1 и сварочной ванной усеченный конус 1, крышка 2 и лучепровод 3 выполняются из материала с хорошей теплопроводностью, например, из меди, а для предохранения лучепровода 3 от оплавления он выполняется из нержавеющей стали, например, из стали 12 Х 18 Н 10 Т. Шпильки 7 и крепежные элементы 9 и 10 и хомут 8 также изготавливаются из нержавеющей стали 12 Х 18 Н 10 Т (12 Х 18 Н 9 Т).50 55 Происходит надежная защита катодного узла сварочной пушки 11.Сопротивление движению продуктов 17 испарения в отверстие меньшего основания полого усеченного конуса 1 и в отверстие в торцовой стенке 13 накидной пробки 12 обратно пропорционально отношению площадей этих отверстий в случае расположения отверстий в одной плоскости. Так как отверстие в накидной пробке 12 расположено внутри усеУстройство работает следующим образом.Перед сваркой камера герметизируетсяи откачивается до давления не менее 10мм рт, ст. Затем в герметичную полость 5 подается хладагент 6, например газообразный азот. В начальный момент сварки электронный луч 4 в торцовой стенке 13 накидной пробки 12 прожигает отверстие, равное его проходному сечению в этой плоскости, В момент сварки давление над сва рочной ванной повышается порядка до10мм рт. ст. Ввиду того, что усеченный конус 1 и лучепровод 3 с накидной пробкой 12 выполнены из материалов, теплопроводность которых отличается друг от друиа на несколько порядков, то и температура нагрева этих элементов под воздействием паров металла за единицу времени разная, учитывая непрерывное охлаждение стенок за счет циркуляции хлад- агента 6, снимающего и отводящего тепло вую нагрузку, которая осуществляется парами металла. Образуется температурный градиент между стенками камеры и сварочной ванной жидкого металла, а также между сварочной ванной и внутренней поверхностью усеченного конуса 1, охлаждаемой герметичной полостью 5, в которой циркулирует хладагент 6, например, газообразный азот. Ввиду того, что температурный градиент между ванной и внутренней поверхностью усеченного конуса 1 30 значительно выше, чем между стенками камеры и сварочной ванной, то продукты 17 испарения устремляются во внутренний объем усеченного конуса, где охлаждаются и оседают на его стенках.Так как усеченный конус 1 обращен 3 меньшим основанием в сторону свариваемых деталей 15 и 16, то продукты 17 испарения, попадая во внутренний объем конуса 1, совершают работу на расширение и под воздействием температурного градиента всасываются во внутренний объем 40 конуса. Если усеченный конус 1 установить большим основанием над сварочной ванной, то из-за отсутствия эффекта расширения цельнонаправленного всасывания продуктов 17 испарения происходить 4 не будет.Таким образом, почти вся масса продуктов 17 испарения устремляется к внутренней поверхности усеченного конуса 1, и только незначительная часть осаждается на наружной поверхности лучепровода 3.1409436 Формула изобретения Составитель И.ФроловРеда ктор Э. Сл ига н ТехредИ. Верес Корректор Н. КорольЗаказ 3432/15 Тираж 921 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 415Гроизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ченного конуса 1, то энергия, затрачиваемая продуктами 17 испарения на работу расширения, устремит их к стенкам полого усеченного конуса 1, осуществляя таким образом надежную защиту катодного узла сварочной пушки 11. Незначительная часть продуктов 17 испарения, которая устремляется навстречу электронному лучу 4, в некоторой степени им подавляется, а та, которая проникает в лучепровод 3, также совершает работу на расширение и теряет свою скорость, отдавая тепловую энергию металлу лучепровода 3 и осаждаясь на нем за счет работы, затрачиваемой продуктами 17 испарения на трение с поверхностью лучепровода 3.Таким образом, работая на расширение, продукты 17 испарения теряют свою кинетическую энергию и скорость, а та незначительная часть, которой удается пройти и выйти из лучепровода 3, попадает в бесконечное пространство (объем) камеры и совершает дополнительную работу на расширение. Кинетической энергии, которой обладает к эТому времени поток продуктов 17 испарения, в этом случае уже недостаточно, чтобы проникнуть в катодный узел сварочной пушки 11, так как объемы лучепровода 3 и вакуумной камеры между собой несоизмеримы.Продукты 17 испарения не влияют на работоспособность катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки 11, так как они полностью улавливаются устройством. Устройство значительно повышает надеж ность защиты стенок вакуумной камеры от продуктов испарения, что позволяет экономить протирочные средства для очистки стенок вакуумной камеры и снизить трудоемкость профилактических работ. Повышение надежности защиты катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки обеспечивает высокую стабильность параметров катодного узла, что ведет к повышению качества сварных соединений. Устройство защиты катодного узла 15 электронно-лучевой сварочной пушки, содержащее защитную заслонку, выполненную в виде полого усеченного конуса, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности защиты катодного узла с одновременной защитой стенок вакуумной камеры от продуктов испарения путем создания непрерывно функционирующего динамического градиента температур между свариваемой деталью и внутренней поверхностью усеченного конуса, устройство снабжено закреп ленной на большем основании конуса крышкой, выполненной с полостью охлаждения, установленным соосно усеченному конусу лучепроводом, расположенным внутри полости охлаждения соосно ей, а усеченный конус большим основанием обращен в сторо- ЗО ну катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки,