УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ КРИВОЛИНЕЙНОЙ 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 в вакууме сборочных единиц из труб.
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 (двухсторонние проникновение материала припоя в металлы соединяемых деталей на уровне их взаимной диффузии) и его низкой капиллярности (смачиваемости) (двухсторонние 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 подготовки деталей к пайке, содержащее барабан с ударными элементами и механизм вращения барабана (см. Петрушин И.Е. «Справочник по пайке», Москва, «Машиностроение», 2003, с. 234).
В результате анализа известного устройства необходимо отметить, что вращение барабана, обуславливающее свободное падение профилированных ударных элементов и их воздействие на размещенные в барабане детали, не обеспечивает регламентированного уровня пластической обработки металла деталей и формирование в нем требуемой структуры, а также повышает вероятность нарушения геометрической формы детали.
Известно устройство для физической активации поверхностей деталей путем дробеструйной обработки, содержащее полый корпус с ударниками, имеющими ударные поверхности, предназначенные для контакта с обрабатываемой поверхностью детали (см. Балдаев Л.Х. и др. «Газотермическое напыление», Москва, ООО «Маркет ДС Корпорэйшн», 2007, с. 65-67) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известного устройства установлено, что направленное воздействие массива ударников на поверхность детали не обеспечивает регламентированного уровня пластической обработки металла криволинейной поверхности трубчатой детали из-за невозможности контроля количества подводимых к детали за цикл обработки ударников, что не позволяет формировать требуемую структуру в металле криволинейной поверхности трубчатой детали и повышает вероятность нарушения ее сплошности в виде микротрещин.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества подготавливаемых к пайке криволинейных поверхностей трубчатых деталей за счет формирования на них в местах последующей пайки в пакете из трубчатых деталей кольцевых зон путем локальной пластической обработки этих зон в диапазоне упругого деформирования материала, что обеспечивает формирование структуры, обогащенной дислокациями, которая повышает диффузионную активность и капиллярность материала деталей и, как результат, увеличивает глубину двухстороннего проникновения материала припоя в металлы деталей и обеспечивает диффузионный характер их взаимодействия с припоем.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для подготовки криволинейной поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме, содержащем полый корпус с ударниками, имеющими ударные поверхности, предназначенные для контакта с обрабатываемой поверхностью трубчатой детали, новым является то, что на наружной поверхности корпуса выполнена резьба, на которую навинчено кольцо, имеющее возможность соединения с механизмом его вращения по резьбе корпуса, на корпусе выполнен раструб конической формы, в котором продольными прорезями образованы упругие лепестки, в раструбе размещен вкладыш выполненный из эластичного материала в виде усеченного конуса с центральным отверстием, ударники размещены в отверстии вкладыша, каждый из них ударников выполнен в виде двух полуколец, имеющих возможность перемещения друг относительно друга и подпружиненных друг относительно друга, а ударные поверхности образованы на внутренних радиусных поверхностях полуколец.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - общий вид устройства в разрезе;
- на фиг. 2 - ударник устройства.
Устройство для подготовки криволинейной поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме состоит из полого корпуса 1, на котором выполнен раструб 2 конической формы. На коническом раструбе 2 корпуса 1 продольными прорезями 3 образованы упругие лепестки. На наружной поверхности корпуса выполнена резьба 4.
На наружную поверхность корпуса 1 навинчено резьбовое кольцо 5 с выступами 6, предназначенными для сцепления с зубчатым диском реверсивного приводного механизма (не показан) вращения кольца 5.
В полости конического раструба 2 корпуса 1 размещен вкладыш 7, выполненный из эластичного материала (например, полиуретана или вакуумной резины) и имеющий форму усеченного конуса. Во вкладыше 7 выполнено центральное осевое отверстие 8, в котором расположены ударники 9. Каждый ударник выполнен в виде подпружиненных друг относительно друга плоских полуколец 10 и 11, соединенных друг с другом с возможностью относительного перемещения посредством штырей 12, закрепленных на одном из полуколец и входящих в отверстия 13 другого полукольца. Полукольца подпружинены друг относительно друга посредством пружин 14, размещенных в штырьевых отверстиях 13. Ударники 9 контактируют торцами друг с другом и имеют возможность относительного независимого перемещения друг относительно друга, что весьма важно при обработке криволинейных поверхностей.
Ударники 9 имеют опорные поверхностями 15. Контактирующие с вкладышем 7, а также имеющие возможность контакта с поверхностью трубчатой детали ударные поверхности 16, выполненные в виде выступов на внутренних радиусных поверхностях полуколец.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Подлежащую обработке трубчатую деталь 17 с криволинейной поверхностью, размещают в полости корпуса 1, при этом ударники 9 охватывают подлежащую обработке криволинейную поверхность трубчатой детали, полукольца 10 и 11 ударников 9 разведены пружинами 14, резьбовое кольцо 5 находится на цилиндрической части корпуса 1 (в крайнем правом положении (фиг. 1).
Выступы 6 резьбового кольца 5 вводят в зацепление с зубчатым диском механизма привода реверсивного вращения. При включении механизма привода реверсивного вращения резьбовое кольцо 5 вращается и перемещается по корпусу 1 (влево в плоскости чертежа) и при достижении конического раструба 2, начинает воздействовать на его лепестки, которые упруго изгибаются и сжимают вкладыш 7. При сжатии вкладыша 7, он обжимает размещенные в нем ударники 9, сближая их полукольца 10 и 11 путем сжатия пружин 14, осуществляя, тем самым, силовое воздействие ударных поверхностей 16 ударников 9 на поверхность трубы 17. При контакте ударных поверхностей 16 с поверхностью детали, они упруго деформируют материал трубы 17, формируя в нем очаги деформации, в которых металл сжимается на входе в очаг деформации и растягивается на выходе из него, при этом в металле, в зоне контакта ударниками, формируются очаги деформации со знакопеременными схемами «сжатие-растяжение».
При достижении резьбовым кольцом 5 крайнего (правого в плоскости чертежа) положения, реверсируют вращение механизма привода и возвращают резьбовое кольцо 5 на цилиндрическую часть корпуса 1, в результате чего лепестки конического раструба 2 корпуса 1 упруго разгибаются, разжимая вкладыш 7, который восстанавливает первоначальную форму и, в свою очередь, освобождает ударники 9, полукольца 10 и 11 которых отводятся от обработанной поверхности трубы 17 пружинами 14. Цикл обработки закончен.
Выполнение ударников 9 в виде полуколец, размещенных в цилиндрическом отверстии вкладыша 7, выполненного из эластичного материала, обеспечивает возможность полукольцам ударников 9 совершать вертикальные перемещения независимо друг от друга под действием усилия, возникающего во вкладыше 7 при сжатии кольцом 5 раструба конической формы 2, обеспечивая тем самым постоянный контакт с криволинейной поверхностью трубы 17 и производя при этом обработку ее криволинейной поверхности по заданному режиму.
Обработка трубы в диапазоне упругой деформации ее материала создает энергетические условия для реализации эффекта Баушингера, структурным следствием реализации которого является формирование 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.