Устройство защиты катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки

 

Изобретение относится к электронно- , 1учевой сварке, а именно к оборудованию электронно-лучевой сварки, предназначенному для защиты катодного узла электронно-лучевой сварочной пун1ки и стенок вакуумной камеры от продуктов испарении свариваемого материала. Цель изобретения -- увеличение надежности защиты катодного узла с одновре.менной защитой стенок вакуумной камеры от нродуктов испарения путем создания непрерывно функционирующего динамического градиента температур между свариваемой деталью и внутренней поверхностью усеченного конуса. Непрерывно функционирующий динамический температурный градиент устанавливается между внутренней повер.хностью полого усеченного конуса I и наружной повер.хностью свариваемой детали. Это достигается путем установкн на конусе 1 крыи1ки 2 с лучег роводом 3 д.тя прохождения электронного луча 4 к стыку свариваемы.ч деталей. Вокруг стыка по герметичной полости 5 циркулирует хладагент 6. Устройство полностью у.1 г.лнвает продукты нспарения, иск.почая iix проникновение в катодный узел сварочной пушки. Это ведет к стабильности па|)аметров катодного уз.ит, а тем самым и к повьппению качества сварных соединений. Снижается количес.во осаждаемых продуктов обработки на стенках вак -умпо1 камеры, что приводит к снижению трудоемкости профилактических работ noii;-::-n4 экономить протирочные средства дл - Чютки стенок. 1 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Ь0„„1409436

А1 (51) 4 В 23 К 15 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1!, !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТНРЫТИЙ (21) 4116198/25-27 (22 ) 12.09.86 (46) 15.07.88. Бюл. № 26 (72) В. О. Токарев. О. М. Новиков.

В. Г. Крылов, A. В. Гудков, М. Г1. ЕмельяНоВ, A. М. Нискушин, А. Д. Дрянных и С. А. Лямина (53) 62! .791.72 (088.8) (56) Патент США № 3322939, кл. 219 — -121, !964.

Патеiiò США № 3444350, кл. 219 — 121, 1965, Патент Франции № 2041620, кл. В 23 К 15/00, 1971. (54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КАТОДНОГО УЗЛА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРОЧНОЙ ПУШКИ (57) Изобретение относится к электроннолучевой сварке, а именно к оборудованию электронно-лучевой сварки, предназна-! синому для защиты катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки и стенок вакуумной камеры от продуктов испарения свариваемого материала. Цель изобретеllHH -- увеличение надежности защиты катодного узла с одновременной за!питой стенок вакуумной камеры от продуктов испарения путем создания непрерывно функционирук)гцего динамического градиента температур между свариваемой деталью и внутреннеи поверхно — ью усеченного конуса. Непрерывно функционирующий динамический температурный градиент устанавливается между внутренней иовеpxHocTbio полого усеченного конуса и наружной поверхностью свариваемой детали. Это достигается путем установки на конусе крышки с лучепроводом 3 для прохождения электронного луча 4 к сты«х свариваемых детале(i. Вокруг стыка по герметичной полости 5 циркул!!руст хладагент 6. Устрой 1.— во полностью у.!..;ливаст продукты испарения, искл!очая х проникновение l3 катодный узел свароч!!ой пушки. Это ведет к стабильности параметров катодного уз,13. и

ТСМ (3 1 hi Х! И К IIOB hi IIIPHH IO К3Ч(. СТВ 3 С В;1 Рных соединений. Снижается коли гсс, во

ОС3 Кла(.".1Ь)Х ПРО ТУКТОВ OOPHOOTI(li H3 СТСНК3Х

B;i1, Х 11!О1! Ка Хl(Р Ьl, ЧТО П Pl! B();! IIT К С Н ИЖ(ни к: —:", (осм кос ги профилактиHBohlix работ !1

IIo ;, (: экономить протирочные сре TB

Д, iH, i! КИ L. Ò\ HO! . ИЛ. ! ! 1, 1,! 11

1409436

Изобретение относится к электроннолучевой сварке, а именно к оборудова; нию электронно-лучевой сварки, предназначенного для защиты 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 камеры от 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 торцовой ! поверхности электронно-лучевой сварочной ( пушки 11. Для увеличения надежности за-! щиты 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 регулируется ! ! гайками 14. Кроме этого, на чертеже обоз, начены расстояния: а — расстояние от меньшего основания усеченного конуса 1 до свариваемых деталей 15 и 16; b — расстояние от торцовой стенки 13 накидной пробки 12, до свариваемых деталей 15 и 16;

L, — расстояние от торца электроннолучевой сварочной пушки 11 до свари ваемых деталей 15 и 16.

В зависимости от расстояния L торца электронно-лучевой сварочной пушки ll от свариваемых деталей 15 и 16 расстояния а и b могут регулироваться крепежными элементами 9 и 10. Для регулировки отношения расстояния а и b используются сменные накидные пробки 12, которые в случае оплавления легко заменяются.

Расстояние а устанавливается в интервале от 1 до 3 мм, а расстояние b — 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

12Х18Н10Т. Шпильки 7 и крепежные элементы 9 и 10 и хомут 8 также изготавливаются из нержавеющей стали

12Х18Н10Т (12X18H9T).

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 герметизируется и откачивается до давления не менее 10 мм 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 сва10 рочной ванной повышается порядка до

10 мм 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 хладагента 6, снимающего и отводящего тепло2р 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

45 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. Фролов

Реда ктор 3. Сл ига н Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 3432/15 Тираж 921 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4, 5

Г!роизводственно-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 закрепg5 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 стороЗО ну катодного узла электронно-лучевой сварочной пушки.