Установка для лучевой обработки трубчатых изделий

ОЮЗ СОВЕТСНИ ОЩЕЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН В 23 К 37/04 5/ фДфф щ аЛди.1 ДТО,Агеев ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 1372766, кл. В 23 К 5/00,28.07,8Авторское свидетельство СССРВ 1327385. кл. В 23 К 15/ОО,О,11.85 (непублик.),(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к сварке, в частности к оборудованию дляэлектронно-лучевой сварки трубчатых изделий иэ тугоплавких металловмонокристаллической структуры спредварительной ионной очисткой, иможет быть применено в энергетическом машиностроении. Цель иэобретеЯО 1446809 ния - повышение качества сварки трубных изделий монокристаллическойструктуры путем повышения точностисборки заготовок под сварку и исключения их присутствия в процессе манипулирования вне зоны защиты, повышение производительности процесса эасчет сокращения межоперацнонного вре. -мени, Введение в состав установки подподпружиненной цанги 6 на каретке7, снабжение цакги. 34 меканиэма загрузки и выгрузки стаканом 42, хасаженкым ца цакгу 34 с возможностью перемещения, и концевыми упорами 46,47, а также ионной пушки 48, позволяетповысить точность сборки подсварку заготовок различной длины,прошедших конную очистку в автоматическом или ручном режиме. 2 э.п.ф-лц,5 ил,Изобретение относится к сварке,в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки трубчатых изделий иэ тугоплавких металлов монокристаллической структуры с предв;зри- .тельной ионной очисткой, и можетбыть применено в энергетическом машиностроении,Цель изобретения - повышение качества сварки трубчатых изделий монокристаллической структуры путем .повышения точности сборки заготовокпод сварку и исключения их присутствия в процессе манипулирования внезоны защиты, повышение производительности процесса за счет сокращениямежоперационного времени.На фиг, 1 показана кинематическаясхема предложенной установки для лучевой обработки трубчатых изделий;.на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1; нафиг,3 - сечение Б-Б на фиг, 1;на фиг.4 конструкция цакги механизма загрузкии выгрузки изделия из вращателя с 25концевыми упорами; на фиг.5 - вид пострелке Б на фиг,4 (цанга механизмазагрузки и выгрузки изделия изнращателя).Установка содержит (см. фиг.1)вакуумную камеру 1, на которой закреплена электронно-лучевая пушка 2.Но одну сторону от пушки 2 выполненлюк 3 для размещения заготовок 4 вмеханизме поштучной подачи - магазине, 5 перед сваркой, а с противоположнойстороны в боковой стенке камерывыполнен другой люк 6 для выгрузкиготового изделия 7 из этой камеры 1.Напротив электронно-лучевой пушки 4 О2 в стенке камеры 1 выполнено смотровое окно 8, с внешней стороны которого установлен видеодатчик 9положения заготовок 4 иэделия 7 напозициях нонно-лучевой очистки иэлектронно-лучевой аварки. Для поворота заготовок 4 изделия 7 в процессе сборки, ионной очисткИ и зЛЕКтронно-лучевой сварки в камере 1 установлен вращатель, выполненный ввиде цанги 1 О, которая в камере 1 50закреплена неподвижно в продольномнаправлении и через зубчатое зацепление связанас приводом 11 ее вращения в направляющих 12, а черездвуплечнй рычаг 13 и систему кулачков 14 - с приводом 15 механизма эа"жима н дополнительной цанги 16, которая размещена на каретке 17, эа"." крепленной н камере 1 с возможностью продольного перемещения по направляющим 18. Дополнительная панга 16 соосна с цангой 10 и подобно ей через днуплечий рычаг 19 и систему кулачков 20 связана с приводом 2 1 другогомеханизма зажима, а через зубчатое зацепление 22 и вал 23 - с приводом 1 вращения цанги 10, Иагазин 5 для размещения трубчатых заготовок 4 иэделия 7 выполнено в виде набора дисков, закрепленных на приводном валу 24 (фиг,3), в каждом из которых выполнены гнез" да 25 с прорезями 26 для перемещения подпружиненного пружиной 27 ко. нусного толкателя 28 механизма загрузки. Толкатель 28 перемещается соосно с прорезями 26, цангами 10, 16 и через зубчатое зацепление 29 и вал 30 связан с приводом 31 его продольного перемещения.,Усилие пру" жины 27 в два раза больше усилия пружины 32 и направлено в сторону каретки 17, которая отжата пружиной 32 в сторону, противоположную действию усилия пружины 27. Иеханиэм поштучной подачи заготовки 4 в цангу 10 вращателя и выгрузки из-нее выполнен в виде другой подпружинен" ной пружиной 33 цанги 34, соосной цанге -1 О и закрепленной во втулке 35, которая закреплена в камере 1 с возможностью поворота в колвцевых направляющих 36 и продольного пере"мещения по направлякщим 37 и валу 38 (см,фиг.4), связанном через плавающую гайку 39 с втулкой 35, а че" рез зубчатое зацепление 40 - с приводом 41, На цангу 34 во втулке35 свободно насажен стакан 42, вдонной части которого со стороны ко"нуса цанги 34 выполнено отверстие,ответное этому конусу. В зоне упорной поверхности 43 втулки 35 и упорной поверхности 44 на хвостовике цанги 34 между стаканом 42 и хвостовиком цанги 34 размещена пружина 33.Кроме того, во втулке 35 выполнена упорная поверхность 45 для ограниче"ния продольного перемещения в нейстакана 42 с цангой .34, В камере 1концентрично цанге 34 по обе стороныот нее закреплены концевые кольцевыеупоры 46 и 47, контактные в крайнихположениях один с торцем втулки 42,а другой - с ее хвостовиком, При этомвнутренний диаметр кольцевого упора3 14468094 46 (см. фиг.4) больше диаметра большего основания конусной цанги 34,а внешний - равен или больше большегдиаметра ответного конусного отверстия в стакане 42, но меньше диаметра донной части этого стакана. Внутренний диаметр кольцевого упора 47больше диаметра цилиндрической частицанги 34, авнешний диаметр.его меньше диаметра ответного отверстия вовтулке 35. Кроме того, в стенке камеры 1 (см. фиг.2) закреплена пушка48 для ионной очистки свариваемогостыка, продольная ось которой находится от продольной оси пушки 2 дляэлектронно-лучевой сварки на расстоянии.Ь/2,где Ь - ход пружины 32 воз"врата каретки 12 в исходное положение, Датчик 49 фиксирует наличие заготовок 4 или готового изделия 7в цанге 34, а датчик 50 дает информацию о величине и месте прогиба изделия 7 после сварки, Для установления каретки 17 в исходное положение в камере 1 выполнена упорная поверхность 51, а для осуществленияперемещения стакана 42 вдоль цанги34 во втулке 35 выполнена упорная,поверхность 52, Приводы 11, 15, 21,24, 31 и 41 и датчики 9, 49 и 50 связаны между собой через систему управления.Устройство работает следующим об 1разом,Через. открытый люк 3 (см, фиг;1)камеры 1 в магазин 5 загружают заготовки 4 изделия 7. Затем люк 3 закрывают, герметизируют и Начинаютоткачку. камеры 1 до высокого вакуума, который подцерживают до окончания .процесса обработки, Приводом31 устанавливают толкатель 28 в крайнее левое положение (исходное) .Цанги 16, 10 и 34 разжаты, при этомцанги 16 и 34 находятся в крайнемлевом (исходном) положении, для чего цанга 16 перемещена до упорнойповерхности 51, выполненной на камере1 .по ее ходу, а цанга 34 " до упора46, к которому (см, Фиг,4) черезупорную поверхность 44 хвостовой части цанги 34 и упорную поверхность43 поджат рабочий торец стакана 42.Включают привод 31, который череззубчатое зацепление 29 и вал 30 перемещает толкатель 28 вправо. Проходя:через прорезь 26 (см.фиг.1, 3) гнезда 25, толкатель 28 входит в контакт и подает заготовку 4 через дополнительную цангу 16 в цангу 10 лращатео, ля и цаигу 34 (механизма выгрузкиизделия 7 из таттеры 1), При этомтолкатель 28 персмещается цо упорав цангу 16 (крайнее правое положениетолкателя 28). Если заготовка 4 оказалась по длине недостаточной и не - 10 пропита в цангу 34, о чем сообщаетдатчик 49 наличия ее, то снова вклю-чают привод 31, который возвращаеттолкатель 28 в крайнее левое положе"ние, включается приводной вал 24магазина 5 вал которого поворачивается и напротив толкателя 28 устанавливается следующее гнездо 25 соследующей заготовкой 4. Снова включают привод 3 1,.и толкатель 28 перемещается вправо, проходит черезпрорезь 26 гнезда 25 и поттает ужевторую заготовку ч. в цангу 16 вращателя до соприкосновения с первойзаготовокй 4, которая теперь уже 25 поступает в цангу 34, о чем сообщает датчик 49, Б этот момент отключается привод 31 толкателя 28 и сразувключается привод 41, через зубчатоезацепление 40, вштт 38 и гайку 39 перемещает втулку 35 по направляющимвправоПри этом ста.кан ".".действием пружины 33 некоторое время остается прижаттм к угору 46, ацанга 34 под действие т той же пружины 33 начнет перемещаться вправо, Збследуя за втулкой 35, и зажттмая приэтом с помощью ответного конуса встакане 42 первую заготовку 4, Кактолько заготовка 4 будет стаканом 42зажата в цанге 34, втулка 35 своей 40 упорнои поверхностью 52 коснется стачкана 42 и весь узел начнет перемещаться вправо до совмещения свободноготорца этой заготовки с осью электронно-лучевой пушки 2, о чем свидетель 455 ствует видеодатчик 9 через окно 8.Одновременно отключается привод 41цанги Зч. Далее включается привод15 механизма зажима и через систему14 кулачков и двуплечий рычаг 13 зало жимают другой конец первой эаготов"ки 4 в цанге 10. Далее (см. фиг,1)включают двигатель 31 и продолжаюттолкателем 28 перемещение второй за-.готовки 4 через цангу 16 до совмещения торца второй заготовки 4 с заданным положением на расстоянии Ьот левого торца первой заготовки 4,при этом Ь/2 - равно расстоянию между продольными осями электронной 209 6ствляют снарку стыка изделия 7, После окончания процесса сварки отключают пушку 2 и привод 11, а включают привод 21 механизма зажима, который через систему кулачков 20 идвуплечий рычаг 19 разжимает цангу16, каретка 17 которой под действием пружины 32 перемещается вправодо упорной поверхности 51 и займетисходное положение, войдя в зацепление 22 привода 11. С помощью привода 31 отводят толкатель 28 влеводо его исходного положения. В этотмомент включается приводной вал 24магазина 5, который поворачиваетсяи против толкателя 28 останавливает следующее гнездо. 25 с третьейзаготовкой 4, Затем операции повторяются: производится ионная очисткаи электронно-лучевая сварка следующих двух стыков заготовок 4 до получения изделия 7. Далее с помощьюдатчика 50 определяют поводки изде=лия 7 и в случае необходимости наручном режиме и с помощью электронно-лучевой пушки направляют поводкина изделие 7. По окончании процесса сварки готовое иэделие 7 остается зажатым лишь в цанге 34. Включают привод 41 и через зубчатоезацепление 40, вал 38 и,гайку 39 .перемещают втулку 35 с цангой 34 доконтакта хвостовика цанги 34 с упором.47. При этом втулка 35 со ста",каном 42 с помощью гайки 39 и приводного вала 38 продолжают свое движение вправо до тех пор, пока упорные поверхности 43 стаканов 42 и 44хвостовика цанги 34 не войдут в контакт, в результате которого лепест-ки цанги 34 будут освобождены стенками ответного конуса в стакане 42,изделие 7 разжато, а привод 41 отключен. Напускают в камеру 1 воздух,открывают.люк 6 для извлечения готового иэделия 7 иэ камеры, Теперьвключают привод 41 и втулку 35 сцангой 34 перемещают влево до контакта стакана 42 с упором 46 с однойстороны и упорной поверхностью 45втулки 35 с другой стороны. Далее всеповторяется,При сварке трубчатых. иэделиймонокристаллической структуры необходимо обеспечить чистоту стыковтрубчатых заготовок, подлежащих сварке, путем их предварительной очистки ионным лучом в вакуумной камерес дальнейшей сборкой в той же каме 5 14468н ионной 48 пушками вдоль продольной оси установки. Пря этом ось ионной пушки 48 размещзе.ся по середине расстояния. между торцами первойи второй заготовок 4, подлежащих 5ионной очистке, Теперь включают привод 21 механизма зажима цанги 16 нчерез систему нзаимоснязанных кулачков 20 и двуплечий рычаг 19, вторуюзаготовку 4 в цанге 1 б зажимают,Включают привод 11, который черезвал 23 и зубчатое зацепление 22 одсновременно в напранляюших 12 враща"ет дополнительно цанги 16 и 10 вращателя и цангу 34 в направляющих 36с первой и второй заготовками 4. Приэтом включается ионная пушка 48 иосуществляется ионная очистка торцов заготовок 4 и прилегающих к нимвнешних и внутренних поверхностейна ширину не менее .величины зонытермического влияния, образующейсяв процессе осуществления сварки, После окончания ионной очистки пушку48 отключают, а вращение заготовокпродолжают до момента появления навидеодатчике 9 риски на второй заготовке 4. После чего привод 11 выклю"чают и цанги 16, 10 останавливаются,Снова включают привод 3 1 и толкателем 28, преодолевая усилие пружины32 через вторую заготовку 4, зажатуюв цаиге 16 по направляющим 18 перемещают вправо каретку 17 до некоторого зазора 1 между торцами первой и ЭВвторой заготовок 4 изделия 7, выводя цангу 16 яз зацепления с приводом11.После чего привод 11 снова включают н вращают цангу 10 с первой заготовкой 4 до совмещения ее риски с 40ряской на второй заготовке 4, зажатойв цанге 16. После. совмещения рисок,привод 11 выключают, а привод 31включают к толкатель 28 продолжаетсвое движение вправо, преодолевая 4 бусилия пружины 32 до соприкосновения торцов обеих заготовок 4 и уси"лия пружины 27 - до обеспечения тре"б уемого усиляя сжатия торцов заготовок 4. После этого привод 31 отклю- эОчают и толкатель 28 останавливается.Включают электронно-лучевую пушку 2и выполняют прихватку и некотороевремя выдерживают стык до полногоохлаждения прихваткн, Затем включают 65привод 11, обеспечивая вращениецангн 10 н через изделие- вращение цанг 16 н 34, Теперь включаютэлектронно-лучевую пушку 2 и осуще 46809ре по рискам с ггеггью сохранеггструктуры моггокристагггга металла после сварки электронкьгм лучом, При этомвсе иэделие должно иметь структуруодного кристалла, заготовки, кз которых ово сваривается, имеют раэггуюдлину, поэтому ве уз,гпг,в устройстгзо, до гжкы обеспечиватьманипулирование трубчатых заготовокразной длины как в процессе их сборки, так и в процессе ионной очисткии электронно-лучевой сварки.Установка для лучевой обработкитрубчатых изделий позволяет повыситьпроизводительность процесса сваркиизделий мококристаллической структуры из нескольких заготовок различной длины, за счет сокращения межоперационного времени, так как сборка всех стыков заготовок разной длины свариваемого изделия под ионнуюочистку и сварку, ионная очистка,электронно-лучевая сварка, манипулирование заготовки в течение этихпроцессов, а также правка изделияпосле сваки осуществляются в однойи той же камере в автоматическомили ручном режиме, сбеспечивая приэтом высокую тбчность сборки, качество очистки. При этом резко повышается и качество сварного соединениятрубчатых изделий монскристалличе".ской структуры путем .предварительной очистки ионным лучом как наружных поверхностей стыков, так и внутренних их торцов, для чего в установке предусмотрена система разведе-.ния торцов заготовок на величину,равную ходу каретки с далькейгпкмих сведением и выставкой по рискес целью сохранения структуры монокристалла металла после сварки элек"тронным лучом. Кроме того, качествосварного соединения повьппается путемобеспечения точности сборки заготовок под сварку за счет двусторонне-.,го центрирования Свариваемых эаготовок и исключения присутствия очищенных ионныи лучом заготовок передсваркой вне вакуумной камеры, в результате чего исключается окислениеповерхности металла околошовной зоНЫ е Воэиожггость свободного перемещения заготовок в осевом направлении при термическом распгкрекки способствует свободной усадке швов и снижению внутренних сварочных капряжеггй, вт; вожте.,г .наэьваетсвка качестве .варгого соегтнеия,формула изобретения 1. Установка для лучевой обработки трубчатых изделий, содержащая вакуумую камеру с олегтропка-лучевой пушкой и установленные в камере врапгатель изделия в виде приводной цакгк, механизм выгрузки изде,лий в виде приводной подпружиненной цанги, закреплекной во втулке с воз можностью продольного перемещения,и подпружиненного толкателя, соосных с цакгой вращателя, магазин для размещения изделий в камере перед сваркой, а также систему управления, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повьппения качества свар"ки трубчатых изделИй ионокристал-,лической структуры путем ковьнпенияточности сборки заготовок под сварку и исключения их присутствия в процессе манипулирования вне эоны защиты, повьпггеггггя производительности пГоцесса за счет сокращения меже операционксго врем"ни са скабжена ионной пупасогг, врагцатель;.-:абжен кареткои продольного переь:е: гия чдополнительной поворотной цангой,установленной на этой каретке соосно с цангсй вращвеля, механизмвыгрузки снабжен двумя концевыгги353,) упор гмгг в ып слг екньми кольце в ыггги смонтированными в камере концнтричко цакге механизма выгрузки иэделия, стаканом с кокусным отвер"стием в дне, ответным конусу цанги 40механизма выгрузки, на втулке и хвостовике цанги механизма выгрузкивыполнены упоры, при этом стакан установлен на цанге механизма выгрузки с возможностью перемещения между45упорами втулки и хвостовика цангц,в каждом гнезде. поворотного магазйна выполйека прорезь для проходатолкателя, причем пружина толкателявыполнена с жесткостью, большей же 5 О сткости пружины дополнительной цанги, а пружина цанги иеханнэиа выгрузки размещена внутри стакана между его дном и хвостовиком цанги. 2. Установка по п.1, о тл и ч аю щ а я с я тем, что дополнительная поворотная цанга кинематически связана с приводои вращателя, 3446809 1 О3. установка по пп, 1 и 2, о тл н ч а в щ а я с я тем, что продольная ось ионной пушки смещена вдоль оси вращателя на половину хода каретки относительно продольной оси.эрек -тронно"лучевой пушки.1446809 СоставительРедактор Й.Лаикова Техред А.Хр ол ректор С,йекмар Подпис ака Проектная,роизводствейно-полиграфическое предприятие, г. Уаг 2378 Госуд венного комитета по изобретениям и 113035, Иосква, Ж, Рауаская иаб рытиям при ГКНТ СССР