УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для осуществления многопозиционной прецизионной автоматизированной электронно-лучевой сварки цилиндрических изделий, в том числе изготовленных из химически активных металлов и сплавов.
Наиболее близким к полезной модели аналогом (прототипом) является установка для электронно-лучевой сварки цилиндрических изделий (Авторское свидетельство СССР №1069259, Кл. В23К 15/00, В23К 37/04, опубликовано 27.07.2000 г.), содержащая вакуумную камеру, электронную пушку, фланец с консолью, многопозиционный барабан с зажимными устройствами для изделий на каждой позиции, установленный на консоли фланца, механизмы продольного и поперечного перемещения изделия, делительный диск с фиксатором и закрепленные на наружной поверхности фланца привод поворота барабана, привод вращения изделия и привод механизма продольного перемещения изделия.
Известная установка предназначена для сварки цилиндрических изделий. Многопозиционный барабан обеспечивает возможность одновременной установки нескольких деталей. Установленные механизмы и приводы позволяют вращать свариваемые изделия, осуществлять их продольное и поперечное перемещение, и посредством вращения барабана, осуществлять переход от одной детали к другой. Таким образом, сварка всех установленных изделий может быть осуществлена последовательно, и не требует проведения дополнительных циклов откачки.
Отсутствие высокоуровневых средств автоматизации, обеспечивающих управление электронной пушкой, приводами перемещения и вращения изделий и вакуумной системой, снижает воспроизводимость качества
получаемых сварных соединений. Размещение приводов перемещения и вращения изделий снаружи вакуумной камеры требует организации вакуумного ввода механического движения, что усложняет конструкцию установки, а установка лимба на фланце вакуумной камеры позволяет отслеживать только поперечное перемещение изделия и угол поворота барабана, что ограничивает возможность слежения за ходом технологического процесса.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении качества сварных соединений путем обеспечения воспроизводимости параметров технологического процесса, автоматизации управления оборудованием, сокращения времени подготовительных операций и расширения технологических возможностей оборудования.
Полезная модель обеспечивает решение поставленной задачи за счет применения автоматизированной системы для управления электроннолучевой пушкой, приводами перемещения и вращения изделий и вакуумной системой по заданной программе, применения стабилизированного высоковольтного источника питания и регулятора тока луча, возможности установки деталей различного диаметра и длины с применением цанговых зажимов, раздельной откачки вакуумной камеры и пушки, а также наблюдения за процессом через микроскоп со стороны электронного луча.
Установка для электронно-лучевой сварки цилиндрических изделий содержит вакуумную камеру, вакуумную систему, электронную пушку, многопозиционным барабан с зажимными устройствами для изделий на каждой позиции, механизмы продольного и поперечного перемещения изделия, привод поворота барабана, привод вращения изделия и приводы механизма продольного и поперечного перемещения изделия, автоматизированную систему управления, связанную с электронной пушкой, приводом поворота многопозиционного барабана, приводом вращения изделия, приводами механизма продольного и поперечного перемещения изделия и вакуумной системой, вакуумный клапан, расположенный между
электронной пушкой и вакуумной камерой, при этом вакуумная система выполнена с возможностью обеспечения раздельной откачки и раздельного напуска воздуха в вакуумную камеру и электронную пушку, а электронная пушка содержит систему визуального наблюдения для слежения за положением свариваемых изделий относительно луча, высоковольтный стабилизированный источник питания и регулятор тока электронного луча. Зажимные устройства многопозиционного барабана могут быть выполнены выполнены в виде цанговых патронов. Привод вращения изделия и приводы механизма продольного и поперечного перемещения изделия могут быть расположены внутри вакуумной камеры.
Полезная модель поясняется чертежом, где показана функциональная схема установки для электронно-лучевой сварки цилиндрических изделий.
Установка для электронно-лучевой сварки цилиндрических изделий содержит вакуумную камеру 1 с электронной пушкой 2, многопозиционным барабаном 3 с зажимными устройствами 4 для изделий 5 на каждой позиции, механизмы продольного 6 и поперечного 7 перемещения изделия, делительный диск 8 с фиксатором 9, привод поворота барабана 10, привод вращения изделия 11 и приводы механизма продольного 12 и поперечного 13 перемещения изделия, между электронной пушкой и вакуумной камерой расположен дополнительно введенный вакуумный клапан 14, установка содержит вакуумную систему 15, обеспечивающую раздельную откачку и раздельный напуск воздуха в вакуумную камеру и электронную пушку, электронная пушка содержит систему визуального наблюдения 16 для слежения за положением свариваемых изделий относительно луча, высоковольтный стабилизированный источник питания 17 и регулятор тока электронного луча 18, зажимные устройства многопозиционного барабана выполнены в виде цанговых патронов, привод поворота барабана, привод вращения изделия и приводы механизма продольного и поперечного перемещения изделия расположены внутри вакуумной камеры, а технологический процесс регулируется автоматизированной системой
управления 19, связанной с электронной пушкой, приводом поворота барабана, приводом вращения изделия, приводами механизма продольного и поперечного перемещения изделия, и вакуумной системой установки.
Первоначально вакуумный клапан 14 находится в закрытом состоянии. По программе, заданной автоматизированной системой управления 19, производится откачка вакуумного объема электронно-лучевой пушки до достижения в нем рабочего вакуума. После этого установка считается выведенной на рабочий режим. Изделия 5 устанавливаются в цанговых зажимных устройствах 4. По программе, заданной автоматизированной системой управления 19, производится откачка вакуумной камеры 1 до достижения рабочего вакуума. Вакуумный клапан 14 переводится в открытое состояние, и начинается технологический цикл. С помощью системы визуального наблюдения 16 оператор совмещает электронный луч в режиме малого тока со стыком свариваемых деталей (изделия). Параметры луча при этом устанавливаются с помощью системы автоматического управления 19. После совмещения луч отключается, и задается программа сварки изделия. Параметрами сварки являются - ток луча и закон его изменения, ускоряющее (анодное) напряжение пушки и скорость вращения детали относительно луча. Алгоритм регулирования тепловой мощности, выделяемой в детали может быть различным и определяется технологическими требованиями. Возможные режимы - ступенчатое или плавное нарастание тока луча, постоянный режим работы, ступенчатое или плавное уменьшение тока луча, в зависимости от углового положения детали, времени и т.д. По команде оператора автоматизированная система управления 19 начинает воздействовать на регулятор тока луча 18, высоковольтный источник питания 17 и привод вращения изделия 10. Оператор наблюдает за ходом процесса через систему визуального наблюдения. По окончанию сварки оператор может осмотреть сварной шов, после чего по команде автоматизированной системы управления 19 с помощью привода поворота барабана происходит смена позиции (переход к
следующему изделию), и описанный технологический цикл сварки повторяется для каждого свариваемого изделия. После сварки всех изделий закрывается вакуумный клапан 14, автоматизированная система управления воздействует на вакуумную систему, которая производит напуск воздуха в вакуумную камеру 1, что позволяет извлечь из нее все сваренные детали (изделия), и установить новые. После повторной установки цикл сварки повторяется.
Наличие вакуумного клапана 14 позволяет во-первых сократить время подготовительных операций на каждый цикл (не требуется повторная откачка пушки после перезагрузки камеры), и во-вторых облегчает обслуживание электронно-лучевой пушки (позволяет производить замену катода, не напуская воздух в камеру).