Устройство для электронно-лучевой сварки

АНИЕ ИОРСКОМУ ДЕТЕВЬСТВУ дписная групп А, В. Шувалов, Ю. М И, Барано Козлов, В, А, Костю и УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ СВАРКИ 960 г. за М 667753/24 в Комитетткрытий при Совете Министров изобретений Заявлено 26 ма о делССР Опуб зобретений 961 г. ковано в ; юллете тво состоит из вакуумной камеры 1 станины 2, барабана 3 ривода 4, электроннолучевой пушки 5, вакуумной станции 6, вления установкой 7, шкафа управления пушкой 8, пульт Известные устройства для электроннолучевой сварки кольцевых швов труб из тугоплавких и легко окисляющихся металлов обычно содержат вакуумную камеру для размещения свариваемого изделия, электроннолучевую пушку, смонтированную в камере, и механизмы для перемещения изделия при сварке. Такие устройства малопроизводительны и практически непригодны для промышленного использования.В описываемом устройстве применены: десятипозиционный поворотный барабан с цанговыми зажимами для установки свариваемых труб, диск с отверстиями для установки заглушек и механизм для запрессовки заглушек, расположенные в вакуумной камере. Вне камеры находятся привод с мальтийским механизмом для прерывистого вращения барабана, привод для вращения изделия при сварке и механизм для фиксирования барабана во время сварки. Такое выполнение устройства повышает его производительность.Для автоматизации процесса сварки и повышения ее качества привод вращения изделия связан с распределительным кулачком воздействующим на переменное сопротивление в цепи электропривода и изменяющим скорость вращения изделия в процессе сварки.Для повышения качества сварки за счет лучшей фокусировки электронного луча рабочие поверхности анода и катода электроннолучевой пушки выполняются в виде концентрично расположенных полусфер,Для автоматизации процессов сварки и сборки изделия и управления работой отдельных механизмов применяется система концевых выключателей с реле времени.На фиг. 1 изображено описываемое устройство в общем виде; на фиг. 2 - его схема и вид по стрелке А; на фиг. 3 - электроннолучеваяпушка.Устройсмеханизма пшкафа упрауправления 9 и высоковольтного источника питания, снабженного авто. матической блокировкой (фиг, 1). Камера 1 имеет смотровые окна И для наблюдения за процессом сварки и зажимы 11 для крепления к пей диска 12, Суппорт 13 обеспечивает автоматический подъем и опускание .электроннолучевой пушки 5 при загрузке барабана изделиями. Вакуумная станция 6 предназначена для создания в вакуумной камере разрежения до 5 10 " лл рт. ст. Она состоит из двух форвакуумных пасо. сов и вакуумного диффузионного агрегата, присоединяемого непосредственно к вакуумной камере.Ьарабан 3 выполнен из двух дисков 14 и 15 (фиг, 2) установленных па корпусе с гильзой, по которой может перемещаться люнет 16 поддерживающий свариваемые трубы 17. На диске 14 смонтировань; десягь радиально расположенных зажимов для крепления тоуб. Вращение кажлого из зажимов осуществляется цилиндрическими шестернями от кулачковой полуму фты 18 которая, сцепляясь на рабочей позиции с такой же полумуфтой, получает вращение от механизма привода, На диске 1 напротив труб 17 устанавливаются предназначенные для сварки заглушки 19, Запрессовка заглушек производится штоком 2 д вводимым в камру посредством сильфона.Механизм привода 4 предназначен для осуществления автоматического цикла сборки десяти изделий, подачи каждого изделия на рабочую позицию и вращения его с заданной при сварке переменной скоростью. Механизм привода состоит пз распределительного вала с двумя кулачками 21 барабанного типа и мальтийского механизма 22. Вращение со. общается распределительному валу и мальтийскому механизму 1 зедуктэром, который в свою очередь приводится от электродвигателя чрез прс. дохранительную пружинную муфту и преобразует скорости с помощью двух червячных пар шестерен. Левый кулачок распределительного вала служит для фиксации положения барабана после его поворота мальтийским механизмом на /,О часть окружности, а правый кулачок предназначен для запрессовки заглушек 19,Вращение вала 23 фиксирующего положение барабана и свариваемых труб осуществляется от редуктора сварки 24, установленного на заднеи стенке корпуса механизма привода. Этот редуктор обеспечивает непрерывное регулирование скорости вращения свариваемого изделия в пределах 1 - 40 и 1 час,Электроннолучевая пушка (фиг. 3) состоит из штеккера 25 для подвода высокого напряжения и питания накала пушки; фарфорового изолятора 2 б; механизма перемещения и наклона пушки; электростатического каскада фокусировки, включающего в себя электроды: верхний 27 (катод) и нижний 28 (анод), выполненные из нержавеющей стали с полированными рабочими поверхностями и имеющие форму полусфер; са моцентрирующегося катододержателя 29; магнитной линзы 30; ионных ловушек 31 и 32; защитного кожуха 33.Электростатический каскад фокусировки предназначен для ускоре. ния движения электронов и формирования сходящегося электронного пучка. Высокая проводимость каскада (99%) обеспечивает большой к.п.д, электронной пушки.Каскад фокусировки обеспечивает только предварительную фокусировку электронного пучка. Окончательная его фокусировка осуществляется при помощи магнитной линзы 30 со специальными полюсными наконечниками 34 и 35. Электроны испускаются накаливаемой вольфрамовой спиралью 3 б, представляющей собой плоскую спираль Архимеда, закрепленную в катододержателе 29, входящем при посадке в огверстие верхнего сферического электрода 27, в результате чего плоскость спи135558рали всегда перпендикулярна к направлению луча. Изоляция сфер.- ческого катода 27, находящегося под потенциалом 20 - 25 кв относительно заземленного сферического анода 28 осуществляется при помощи стеклянного стакана 37. Для центрирования системы катод-анод применен ступенчатый цилиндрический шаблон, входящий при посадке в отверстия в катоде 27 и аноде 28. Магнитная линза 30 имеет катушку, которая вакуумно уплотнена внутри корпуса линзы, изготовленного из же. леза Лрмко, а питание к катушке подводится при помощи стеклянных слезок, Это позволяет располагать магнитную линзу внутри ваку мной камеры, не ухудшая вакуума в последней.После прохождения двух каскадов фокусировки пучок электронов, приобретающий большую кинетическую энергию благодаря ускорО- нию их движения при помощи высокого напряжения, приложенного между анодом и катодом, направляется на свариваемое изделие. Расстояние от нижней поверхности ионной ловушки 31 до изделия составляет 35 - 45 мм, что дает возможность установить необходимую технологи; ческую оснасткуДля настройки электронного пучка на свариваемое изделие при наличии вакуума в камере и высокого напряжения электроннолучевая пушка может подниматься и опускаться при помощи винтовой пары 38, 39, соединенной посредством цилиндрических и конических шестерен с рукояткой. Наклон пушки производится винтом 40, вращаемым рукояткой и гайкой 41. Гайка упирается в шарнирчо закрепленный корпус 42, подпружиненный с диаметрально противоположной стороны пружиной 43 и соединена сильфоном 44 с неподвижной частью корпуса пушки. Весь мехачизм перемещения и наклона пчшки находится, так же как и изделие, под потенциалом земли.Система фокусировки, состоящая из электростатического каскада со сферическими электродами и магнитной линзы обеспечивает получение электронных пучков на изделия диаметром 0,7 - 1,5 я,и при мощности пучка- 1,5 квт, Значительная плотность тока позволяет плавить и сваривать такие металлы. как молибден, тантал, вольфрам, алокализованный нагрев изделия и, следовательно, малая зона термического влияния, а также отсутствие вредного воздействия газов, особенно кислорода, обеспечивают высокое качество сварки.К валу 23 присоединен механизм, предназначенный для осиновки свариваемого изделия по окончании сварки и для регулирования скорости сварки в связи с различной степенью нагрева свариваемого изделия в конце и начале сварки. Механизм состоит из регулятора 45 напряжения, движок. которого связан с рейкой, перемещающейся от дискового кулачка 4 б шестеренного редуктора. Последний передает движение от вала 23 на дисковой кулачок 46 и рычаг 47, выключающий сварку. Механизм остановки действует от кулачковой муфты 48, включающейся от вала 23. Свариваемая труба останавливается при помощи микропереключателя 49, выключающего двигатель редуктора сварки. Микропереключатель 49 срабатывает от рычага 47, который возвращается в исходное положение с помощью пружины. Регулятор 45 напряжения изменяет скорость сварки в диапазоне, равном 4.Работа устройства начинается с того, что барабан выводится из камеры и в него устанавливают изделия, предназначенные для сварки (трубы 17 - в цанговые зажимы, заглушки - в диск 15). После загрузки барабан вкатывают в камеру и прижимают диск 12 к камере зажимами 11. При этом одним из зажимов (11) включается посредством конечного выключателя 50 двигатель суппорта 13, и пушка опускается вниз до соприкосновения с фланцем камеры135558Сжатием уплотнительной резины посредством пружины, встроеннои в суппорт, двигатель суппорта автоматически отключается. Затем включают вакуумную станцию б и производят откачку воздуха до достижения разрежения 5 10ил рт. сткоторое контролируется вакуум- метром 51.Автоматическое включение устройства в работу осуществляется на. жимом кнопки пуск с пульта управления 9. Прежде всего включается высоковольтный источник питания. и редуктор приводит во вращение левый кулачок 21 распределительного вала 23, вследствие чего барабан фиксируется коническим хвостовиком вала 23. Последний приводится в движение рычагом, шарнирно соединенным с пазом распределительного кулачка. Движением вала 23 вводятся в зацепление муфты 18 и 48 и через конечный выключатель 52 включается электроннолучевая пушка. Через некоторый промежуток времени, необходимый для прогрева из. делия, через реле времени включается редуктор сварки и начинается процесс сварки изделия. Вращение кулачка 21 продолжается и во время сварки, После фиксации барабана посредством штока 20 заглушка 19 запрессовывается в трубу, и шток 20 отходит в крайнее правое положение, а конечный выключатель 53 отключает двигатель редукгора, при водящий во вращение кулачок 21.Вал 23 посредством кулачковых муфт 48 сообщает вращательное движение рычагу 47 и кулачку 46, изменяющему скорость сварки. После наложения на изделие сварочного шва с перекрытием рычаг 47 нажимает на конечный выключатель 49, пушка и редуктор сварки отключаются, а, редуктор поворота распределительного вала включается. При дальнейшем вращении распределительного вала 23 шток 20 отходит в правое положение; при этом муфты 18 и 48 расцепляются, а кулачок 4 б с рычагом 47 под действием пружины возвращаются в исходное положение. Мальтийский механизм поворачивает барабан на /щ часть окружности, и на рабочую позицию подается для сварки следующая труба с запрессованной заглушкой,Затем автоматический цикл сварки повторяется. Устройство отключается конечным выключателем 54 после сварки десятой трубы. Конечный выключатель 55 подготовляет электросхему к сварке новой партии труб.Предмет изобретения1, Устройство для электроннолучевой сварки кольцевых швов труб из тугоплавких и легко окисляющихся металлов, например для приварки к трубам заглушек, содержащее вакуумную камеру для размещени., свариваемого изделия, электроннолучевую пушку, смонгированную з камере, и механизмы для перемещения изделия при сварке, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в вакуумной камере установлен десятипозиционный поворотный барабан с цанговыми зажимами для установки свариваемых труб, диск с отверстиями для установки заглушек, механизм для запрессовки заглушек в трубы, а вне камеры - привод с мальтийским механизмом для прерывистого вращения барабана, привод для вращения изделия при сварке и механизм для фиксирования барабана во время сварки,2. Устройство по п. 1, от л и ч а ю ще е ся тем, что, с целью повы шения качества сварного соединения и автоматизации процесса сварки, привод вращения изделия связан с распределительным кулачком, воз. действующим на переменное сопротивление в цепи электроприводаизменяющим скорость вращения изделия в процессе сварки.1355583. Устройство по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью по. вышения качества сварки за счет лучшей фокусировки электронного луча, рабочие поверхности анода и катода электроннолучевой пушки выполнены в виде концентрично расположенных полусфер.4. Устройство по пп. 1, 2 и 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматизации процессов сварки и сборки изделия и для упоавления работой отдельных механизмов, применена система концевых выключателей с реле времени. Огп 6 ысов 5 спьвного дьО бУ 1 д135558 Фиг 3 Текред А. М. Токер Редактор В, М. Паркес Корректор Л. Комарова Подп. к пец. 9 Х 1-61 г3 а к 5145 формат бум. 70.108/г,Тираж 1250 ЦБТИ прп Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Центр, М. Черкасский пер., д, 2/6.Объем 0,61 пзд. л. Цена 12 коп. Типография ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР. Москва, Петровка, 14.