УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЧАТОЙ ДЕТАЛИ К ПАЙКЕ В ВАКУУМЕ

Полезная модель относится к области пайки деталей в вакууме, в частности, к устройствам для подготовки поверхности труб подвода топливных компонентов сопел камер сгорания жидкостных ракетных двигателей перед пайкой сборочных единиц из труб в вакууме.
В настоящее время трубы в состоянии поставки не отвечают требованиям, предъявляемым к структуре металла поверхностного слоя деталей, предназначенных для пайки, по причине его низкой диффузионной активности (двухстороннее проникновение материала припоя в металлы соединяемых деталей на уровне их взаимной диффузии) и его низкой капиллярности (смачиваемости) (двухстороннее проникновение материала припоя по границам волокон структуры соединяемых деталей) из-за значительной структурной неоднородности металла, исключающей формирование в нем волокнистой структуры, обогащенной дислокациями.
Известно устройство для физической активации поверхностей деталей путем дробеструйной обработки, содержащее полый корпус с ударниками, имеющими ударные поверхности (Балдаев Л.Х. и др. Газотермическое напыление, Москва, ООО «Маркет ДС Корпорэйшн», 2007, с. 65-67).
В результате анализа известного устройства установлено, что направленное воздействие массива ударников на поверхность детали не обеспечивает регламентированного уровня пластической обработки металла внутренней поверхности трубчатой детали из-за невозможности контроля количества ударников, подводимых к детали за цикл обработки, что не позволяет формировать требуемую структуру в металле на внутренней поверхности трубчатой детали и повышает вероятность нарушения его сплошности в виде микротрещин.
Известно устройство для подготовки внутренней поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме, содержащее полый корпус с ударниками, имеющими ударные поверхности, предназначенные для контакта с обрабатываемой поверхностью трубчатой детали, щток с конической поверхностью, установленный в полом корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем на одном конце штока выполнены прорезы, образующие упругие лепестки, на которых закреплены ударники (патент № 155200 РФ МПК В23К 1/20, 28.05.2015) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства установлено, что выполнение ударных поверхностей ударников гладкими не обеспечивает требуемого уровня пластического деформирования материала внутренней поверхности трубчатой детали, поскольку не позволяет создать знакопеременный механизм, реализующий эффект Баушингера (Фридман Б.Я. Механические свойства металлов.- М.: Машиностроение, 1971, с. 321), заключающегося в «запоминании» металлом истории его нагружения, что формирует волокнистую структуру, обогащенную дислокациями, которая повышает диффузионную активность и капиллярность материала деталей и, как результат, увеличивает глубину двухстороннего проникновения материала припоя в металлы деталей и создает диффузионный характер их взаимодействия с припоем.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества подготовки внутренней поверхности деталей к пайке путем формирования на внутренних поверхностях трубчатых деталей в местах их последующей пайки в вакууме кольцевых зон путем локальной пластической обработки этих зон в диапазоне упругого деформирования их материала.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для подготовки внутренней поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме, содержащем полый корпус, один из концов которого выполнен конической формы, на коническом конце корпуса выполнены продольные прорези, образующие конические упругие лепестки, на которых размещены ударники, имеющие ударные поверхности, предназначенные для контакта с обрабатываемой поверхностью трубчатой детали, и опорные поверхности, шток с конической поверхностью, установленный в полом корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения и имеющий возможность контактирования конической поверхностью с опорными поверхностями ударников, новым является то, что шток установлен в корпусе с возможностью вращения, на штоке выполнены дополнительно сопряженные друг с другом цилиндрическая и коническая поверхности, имеющие возможность контактирования с опорными поверхностями ударников, причем цилиндрическая поверхность сопряжена с конической поверхностью конца штока, а коническая - с образующей штока.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых
на фиг. 1 - устройство, осевой разрез;
на фиг. 2 - вид А по фиг. 1.
Устройство для подготовки внутренней поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме состоит из полого корпуса 1, один из концов 2 которого выполнен конической формы. На конической части корпуса 1 имеются продольные прорези 3, разделяющие коническую поверхность на несколько упругих лепестков. На упругих лепестках закреплены ударники 4, имеющие сферические ударные поверхности А, предназначенные для контакта с внутренней поверхностью трубчатой детали, и опорные поверхности В. Поверхности А и В выполнены сферической формы. В полости корпуса с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения установлен шток 5 с конической поверхностью 6 на его конце. Шток подпружинен относительно корпуса упругим элементом 7. Упругий элемент размещен в выемке 8 корпуса 1. Коническая часть штока имеет возможность контакта с опорными поверхностями ударников 4. На штоке 5 дополнительно выполнены сопряженные друг с другом цилиндрическая поверхность С и коническая поверхность D, имеющие возможность контакта с опорными поверхностями ударников 4. Цилиндрическая поверхность сопряжена с конической поверхностью 6, а коническая D - с образующей штока. На другом конце штока имеется зубчатый фланец 9, имеющий возможность кинематической связи с механизмом реверсивного вращения (не показан).
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе (шток 5 в крайнем правом положении на фиг. 1) размещают в детали (трубе) 10 в кольцевой зоне, предназначенной для последующей пайки деталей, расположенных коаксиально (одна внутри другой). К фланцу 9 подводят боек ударного механизма (не показан) до контакта с ним. При включении ударного механизма его боек, воздействуя на фланец 9 усилием Р перемещает шток 5 в полости корпуса 1 в сторону его конического участка 2. При движении штока 5 внутри корпуса 1 он воздействует на опорные поверхности В ударников 4 первоначально концевым коническим участком, раздвигая упругие лепестки 2 корпуса 1 и вводя в контакт ударные поверхности А ударников 4 с внутренней поверхностью трубы 10. При дальнейшем перемещении штока 5 с ударниками 4 входит в контакт цилиндрический участок С штока 5, при этом ударные поверхности А ударников 4 упруго деформирует металл внутренней поверхности трубы 10 на уровне нижнего деформационного предела диапазона реализации эффекта Баушингера. Последующее перемещение штока 5 вводит в контакт с ударниками 4 конический участок D, производя упругое деформирование металла внутренней поверхности трубы 10 на уровне верхнего деформационного предела диапазона реализации эффекта Баушингера.
При дальнейшем перемещении штока 5 ударники 4 входят в контакт с его с цилиндрическим участков и в этот момент прекращают его горизонтальное перемещение, а к зубчатому фланцу 9 подводят механизм реверсивного вращения (не показан) и производят реверсивные вращения штока 5, что обеспечивает знакопеременный характер упругого деформирования металла внутренней поверхности труды 10, это значительно обогащает его дислокациями. Проведя заданное количество реверсивных вращений, механизм реверсивных вращений (не показан) отводят от зубчатого фланца 9 и обработку заканчивают.
Обработка трубы в диапазоне упругой деформации ее материала в сочетании со знакопеременным и реверсивным характером его деформирования создает энергетические условия для реализации эффекта Баушингера, структурным следствием реализации которого является формирование волокнистого рельефа структуры металла, обогащенного дислокациями, что повышает диффузионную активность и капиллярность материала при последующей пайке в пакете в вакууме и, как результат, увеличивает глубину проникновения материала припоя в материалы поверхностей, обеспечивая двусторонний диффузионный характер их взаимодействия.