УСТРОЙСТВО С ЛЕНТОЧНЫМ НАТЯЖИТЕЛЕМ ДЛЯ ФИКСАЦИИ ДЕТАЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИНДУКЦИОННОЙ ПАЙКИ

Область техники
Полезная модель может быть использована в процессе пайки изделий в высокочастотном поле индуктора, охватывающем зону пайки, например, бериллиевой или вольфрамовой облицовки тепловоспринимающих компонентов термоядерного реактора ИТЭР.
Уровень техники
Известны способ индукционной пайки и устройство для его реализации, раскрытые в источнике информации (Вологдин В.В. и др. Индукционная пайка. - Ленинград, Машиностроение, 1979, с 44-45). При этом данный известный способ включает нагрев соединяемых припоем деталей с помощью индуктора до расплавления припоя. Устройство для реализации способа включает в себя зажимные приспособления для фиксации деталей в процессе пайки, в том числе с принудительным охлаждением деталей приспособления. Однако в предложенных конструкциях зажимных приспособлений не учтена необходимость сохранения стабильного усилия прижима деталей друг к другу в процессе пайки. Кроме того, в процессе пайки изделие нагревается и расширяется, что приводит к необходимости поддержания нормального угла между плоскостью пайки и вектором силы прижима - что также не учтено в предложенных конструкциях зажимных приспособлений. Известно устройство для индукционной пайки (см. патент РФ 1787078, кл. В23К 3/00, 1993 г.), содержащее основание, установленный на нем поворотный стол с гнездами для размещения паяемых деталей, индуктор, механизм поджатия деталей. При этом с целью повышения производительности процесса пайки, устройство снабжено узлом охлаждения, выполненным в виде прижимных колодок, связанных между собой траверсой, закрепленной на основании, механизм прижатия выполнен в виде ползунов с роликами и кулачка, неподвижно закрепленного на оси поворотного стола, каждый ползун подпружинен относительно стенки гнезда, а ролик установлен с возможностью взаимодействия с кулачком.
В предложенной конструкции устройства использование прижимного механизма большой площади и объема приводит к увеличению времени нагрева и охлаждения зоны пайки. Для уменьшения времени охлаждения в данном устройстве используется специальный узел охлаждения, за счет отвода тепла в режиме теплопроводности в виде прижимных колодок и траверсы, которые увеличивают объем нагреваемых деталей. При большой площади деталей процесс отвода тепла становиться неоднородным. В зоне прижимных колодок температура будет меньше, а там, где колодок нет выше. Это приводит к неоднородности процесса охлаждения, и появлению дефектов для деталей большой площади. Известное устройство может быть надежно использовано только при условии равенства площадей прижимных колодок и деталей. И кроме того данное устройство не обеспечивает равномерного усилия прижатия деталей по всей площади на протяжении процесса пайки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является устройство для фиксации деталей в процессе пайки (см. патент РФ 195416, кл. В23К 1/002, 2020 г.), содержащее трехточечные опоры, состоящие из двух стоек, имеющих одну и две опорные площадки, установленные в корпусе опоры с возможностью поворота относительно друг друга и возможностью разделения усилия прижима в равных частях на каждую опорную площадку, при этом данные опоры установлены в общем корпусе устройства с возможностью перемещения относительно него. Обеспечение и регулировку усилия прижима каждой трехточечной опоры производят за счет сжатия при помощи регулировочного винта пружины из жаропрочного сплава, которая передает усилие на трехточечную опору через толкатель. Корпус устройства зафиксирован относительно паяемых деталей при помощи тонкой ленты из нержавеющей стали, закрепленной на корпусе устройства и охватывающей паяемые детали через проставку, в которой имеется паз для размещения ленты.
В результате анализа конструкции данного устройства необходимо отметить, что вследствие наличия поперечной жесткости у ленты и в результате ее установки в паз проставки и последующей жесткой фиксации концов ленты на корпусе устройства, в процессе сборки устройства на паяемых деталях может образовываться неравномерность натяжения ленты и даже провис (отсутствие натяжения) ленты в области проставки. Кроме того, в случае наличия отклонений параллельности между поверхностями на паяемых деталях, куда опираются трехточечные опоры устройства, и устанавливается проставка с вложенной лентой, образуется перекос ленты относительно корпуса устройства и неравномерность ее натяжения,
Техническим результатом использования полезной модели является устранение указанных недостатков рассмотренных устройств, получение стабильного усилия прижима (не менее 10 кг) деталей большой площади в процессе пайки, в условиях быстрого локального нагрева зоны пайки до 700-750°С и соответствующих неоднородных деформаций вследствие тепловых расширений паяемых деталей.
Раскрытие полезной модели
Устройство для фиксации деталей в процессе индукционной пайки, содержащее корпус, опоры, установленные в корпусе с возможностью перемещения относительно него и выполненные в виде двух стоек, одна из которых имеет одну, а другая - две опорные площадки, закрепленный в корпусе толкатель для создания и передачи усилия прижима на каждую опорную площадку, установленную на толкателе пружину сжатия из жаропрочного сплава, снабженную регулировочным винтом, и закрепленный на корпусе фиксатор для установки корпуса на паяемых деталях, выполненный в виде тонкой ленты из нержавеющей стали, размещенной с возможностью охвата паяемых деталей через проставку, при этом упомянутые стойки установлены с возможностью поворота относительно друг друга и разделения усилия прижима в равных частях на каждую опорную площадку, новым является то, что оно снабжено подвижными ползунами, обеспечивающими фиксацию концов упомянутой ленты на корпусе устройства, причем ползуны выполнены с возможностью перемещения относительно корпуса устройства независимо друг от друга за счет вращения регулировочных винтов, а проставка оснащена тремя роликами, обеспечивающими протяжку между ними упомянутой ленты, и промежуточной вставкой, имеющей цилиндрическую поверхность сопряжения с проставкой.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых
на фиг. 1 - устройство для фиксации, общий вид;
на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез Б-Б по фиг. 1.
Устройство с ленточным натяжителем для фиксации деталей в процессе индукционной пайки состоит из разборного корпуса, выполненного из двух поперечных пластин 1 и 2, соединенных двумя боковыми пластинами 3. В боковых пластинах 3 установлены винты 4, являющиеся ограничителями хода для двух опор, состоящих из корпуса опоры 5, в котором установлены одна стойка 6 с одной опорной площадкой и стойка 7 с двумя опорными площадками. Стойки 6 и 7 установлены в корпусе опоры 5 на осях 8 с возможностью поворота относительно друг друга таким образом, чтобы сила, приложенная к корпусу опоры 5, делилась в равных частях на каждую опорную площадку.
Усилие, необходимое для фиксации деталей 9 и 10 в процессе пайки, передается на трехточечную опору через центрирующую проставку 11 при помощи толкателя 12. На толкателе 12, через центрирующие шайбы 13 установлена пружина сжатия 14 из жаропрочного сплава. Регулировка усилия, путем сжатия пружины, осуществляется при помощи винтов 15, установленных в пластине 1 корпуса устройства. Корпус устройства зафиксирован относительно паяемых деталей с помощью тонкой ленты 16 из нержавеющей стали, охватывающей изделие через проставку 17. Лента 16 фиксируется с каждой стороны корпуса устройства при помощи планки 18, двух болтов 19, гаек 20 и ползуна 21, который в свою очередь может перемещаться вверх/вниз при помощи винтов 22, тем самым обеспечивая регулировку натяга ленты с каждой стороны корпуса устройства. Для исключения возможности заклинивания ленты 16 при ее натяжении в конструкции проставки 17 используются три ролика 23, через которые протягивается лента 16, которая при последующем натяжении ее винтами 22 натягивается между роликами 23. Проставка 17 устанавливается на паяемую деталь 10 через промежуточную вставку 24, которая имеет цилиндрическую поверхность сопряжения с проставкой 17 и позволяет компенсировать влияние отклонения параллельности между поверхностью паяемых деталей 9 и 10.
Осуществление полезной модели
Устройство с ленточным натяжителем для фиксации деталей в процессе индукционной пайки работает следующим образом.
На паяемые детали 9 и 10, подготовленные к проведению индукционной пайки, устанавливается устройство для фиксации. Вращая регулировочные винты 15, приводят пружины сжатия 14 в исходное недеформированное состояние. Устанавливают промежуточную вставку 24 и проставку 17 с протянутой между роликами 23 лентой 16 на паяемые детали и фиксируют свободные концы ленты 16 на ползунах 21 внутри корпуса устройства. Вращая поочередно регулировочные винты 22, выбирают слабину и натягивают ленту 16. Далее вращая поочередно регулировочные винты 15, сжимают пружины 14 до требуемого состояния с запасом не менее 15-20% от требуемого значения усилия. Сила, приложенная к каждой опоре, делится в равных долях на трех опорных площадках стоек 6 и 7. Таким образом, обеспечивается равномерный прижим паяемых деталей 9 и 10 до начала процесса пайки.
Паяемые детали 9 и 10 с установленными в требуемом количестве устройствами для фиксации помещают в зону, где проводится пайка. Включают источник индукционного нагрева и выполняют операцию пайки.
В процессе пайки, детали 9 и 10 нагреваются, что приводит к нагреву опор, установленных на деталях 9, за счет теплопередачи. Однако нагрев пружин сжатия 14 оказывается незначительным, так как длинный толкатель 12 обладает низкой теплопроводностью, благодаря малой площади поперечного сечения, нормального к направлению теплового потока.
Удерживающие ленты 16 из нержавеющей стали выполнены тонкими (менее толщины скин-слоя для высокочастотного поля индуктора), благодаря чему, в лентах индуцируются малые токи, что приводит к малому их нагреву. Как следствие, ленты не растягиваются в процессе пайки.
Тепловые расширения деталей 9 и 10 в процессе пайки, выражающиеся в неоднородных деформациях вследствие неравномерного нагрева и неравномерной жесткости поперечного сечения паяемых деталей, компенсируются элементами конструкции устройства для фиксации: подвижностью опор с тремя площадками относительно корпуса устройства, пружиной 14 сжатой с обеспечением запаса 15-20% от требуемого значения усилия, подвижностью проставки 17 относительной паяемой детали 10 за счет промежуточной вставки 24, однородностью натяжения ленты 16 за счет предварительного подтягивания концов ленты в зоне фиксации к корпусу устройства и использования роликов 23 в конструкции проставки 17. Таким образом, обеспечивается равномерный прижим паяемых деталей 9 и 10 в процессе пайки.
По окончании операции пайки, устройство для фиксации снимают с готового изделия, ослабляя удерживающую ленту 16.
Использование данного устройства обеспечивает получение стабильного усилия прижима (не менее 10 кг) деталей большой площади в процессе пайки, в условиях быстрого локального нагрева зоны пайки до 700-750°С и соответствующих неоднородных деформаций вследствие тепловых расширений паяемых деталей, в том числе приводящих к отклонениям от параллельности поверхностей паяемых деталей.