УСТАНОВКА ДИСТАНЦИОННОЙ АРГОНОДУГОВОЙ СВАРКИ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при изготовлении изделий различной конструкции, преимущественно трубчатых, в том числе, имеющих в своем составе радиоактивное вещество, в частности, тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов, источников ионизирующих излучений.
В атомной промышленности при герметизации трубчатых изделий для активной зоны реакторов, содержащих в своем составе радиационно-опасные материалы, например, твэлов реакторов на быстрых нейтронах, используется установка дистанционной аргонодуговой сварки неплавящимся электродом дугой, управляемой магнитным полем (Рябиченко Б.Р., Андреев М.П., Гриценко М.С. Разработка технологии сварки дугой, управляемой магнитным полем, тонкостенных оболочек из высоколегированных сталей и химически активных металлов. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Сварка в ядерной технологии, 1986, вып.1. С.29-19).
Установка содержит сварочную горелку с системой позиционирования, систему подачи и регулирования защитного газа, систему подвода тока от источника питания и систему позиционирования изделия, представляющую собой устройство для фиксации изделия.
Сварочная дуга получает вращение от магнитного поля, образованного специальными магнитными катушками. На установке такой конструкции, размещенной в радиационно-защитном боксе, выполняется, например, герметизация оболочек твэлов реактора БОР-60. В результате сварки часть пробки совместно с торцом корпуса твэла оплавляется, образуя сварное соединение полусферической формы.
Данная установка использована в качестве прототипа.
Недостатком является то, что с использованием данной установки возможна герметизация изделий только с торцовой точечной конструкцией сварного соединения. При сварке, например, изделий для активных зон ядерных реакторов или источников ионизирующих излучений различной конструкции, содержащих радиационно-опасные материалы, существует необходимость выполнения и других типов сварных соединений: торцовых кольцевых, стыко-замковых кольцевых с горизонтальным и вертикальным расположением оси вращения изделия.
Техническим результатом полезной модели является расширение области применения, использование установки для производства изделий с различными конструкциями сварных соединений, что позволяет расширить номенклатуру изделий, изготавливаемых на одной установке, в частности, источников ионизирующих излучений и изделий для активных зон ядерных реакторов.
Установка дистанционной аргонодуговой сварки содержит сварочную горелку с системой позиционирования, систему подачи и регулирования защитного газа, систему подвода тока от источника питания, систему позиционирования изделия. Кроме того, дополнительно содержит блок управления, связанный с системами позиционирования горелки и изделия. А система позиционирования изделия включает устройство для вращения изделия, устройство для перемещения изделия и/или устройство для изменения пространственного расположения оси вращения изделия.
Многофункциональность работы установки обеспечивается за счет исполнения системы позиционирования изделия, что позволяет производить сварку торцовых точечных, торцовых кольцевых, стыко-замковых кольцевых и других конструкций сварных соединений, тем самым расширить область применения установки. При этом перемещение изделия осуществляется в горизонтальном положении в двух координатных осях и обеспечивается, например, с помощью винтовых пар, а изменение пространственного расположения оси вращения изделия осуществляется плавно под любым углом поворота, например, червячной парой или дискретно с помощью перестановки из вертикального в горизонтальное положение. Работа устройств осуществляются от электроприводов. Вращение изделия выполняется, например, с помощью конической пары.
Система позиционирования горелки обеспечивает ее перемещение в двух направлениях, необходимых для ее позиционирования относительно изделия. При изготовлении изделий, содержащих радиационно-опасные материалы, предлагаемая установка размещается внутри защитной камеры. Для обеспечения работоспособности основных узлов установки в агрессивных условиях защитных камер они изготавливаются из нержавеющей стали. Конструкция установки выполнена с учетом минимизации геометрических размеров агрегатов и узлов для эффективного использования занимаемого пространства радиационно-защитного бокса или камеры.
Блок управления обеспечивает дистанционное перемещение горелки и изделия с помощью систем позиционирования и размещен за пределами защитной камеры - в операторском помещении. Там же смонтирована система подачи и регулировки защитного газа и система подвода тока от источника питания. Контроль над выполнением вспомогательных операций, процесса сварки и оценки состояния сварных соединений осуществляется с помощью оптического устройства, расположенного в операторском помещении.
Новыми существенными признаками заявляемой полезной модели являются:
- наличие блока управления, связанного с системами позиционирования горелки и изделия;
- наличие в системе позиционирования устройства для вращения изделия, устройства для перемещения изделия и/или устройства для изменения пространственного расположения оси вращения изделия.
На чертеже представлена схема установки дистанционной аргонодуговой сварки.
Предлагаемая установка дистанционной аргонодуговой сварки состоит из узлов, размещенных в защитной камере (1):
- сварочной горелки (2);
- системы позиционирования горелки (3);
- системы позиционирования изделия (4), включающей устройство для вращения изделия (5), устройство для перемещения изделия (6) и/или устройство для изменения пространственного расположения оси вращения изделия (7);
и узлов, размещенных вне защитной камеры:
- блока управления (8);
- системы подачи и регулировки защитного газа (9);
- системы подвода тока от источника питания (10).
Установка работает следующим образом. Свариваемое изделие, фиксируется в устройстве для вращения (5) системы позиционирования изделия (4), расположенной в защитной камере (1). В зависимости от конструкции сварного соединения изделие устанавливается вертикально, горизонтально или под углом с помощью устройства для перемещения изделия (6) или устройства для изменения пространственного расположения оси вращения изделия (7). Системой позиционирования изделия (4) обеспечивается установка изделия относительно сварочной горелки (2). С помощью системы позиционирования горелки (3) обеспечивается необходимая длина дуги и прецизионное расположение электрода относительно свариваемого стыка. С помощью блока управления (8) включается электродвигатель вращения изделия. Подключается система подачи и регулировки защитного газа (9) и устанавливается требуемый расход газа. Система подвода тока от источника питания (10) обеспечивает проведение процесса сварки с заданными режимами.
Заявляемая установка позволяет производить аргонодуговую сварку изделий методом оплавления торца, кольцевым швом по торцу в вертикальной плоскости и кольцевым швом в горизонтальной плоскости, а также под любым углом по отношению к горелке. В отличие от прототипа на предлагаемой установке можно выполнять аргонодуговую сварку различных конструкций сварных соединений и изделий различных диаметров с разной толщиной свариваемых кромок.
На установке изготовлены экспериментальные образцы источников ионизирующих излучений диаметрами 1…6 мм с точечной торцовой, с кольцевой торцовой и со стыко-замковой конструкциями сварных соединений. Были проведены исследования по отработке режимов сварки корпусов представленных источников. По результатам контроля сварные соединения соответствуют требуемому качеству. Предлагаемая установка сварки не требует специальных материалов, может быть изготовлена с помощью известных технических средств и обеспечивает технический результат. Следовательно, установка обладает промышленной применимостью.