УНИВЕРСАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ И ПАЙКИ В ВАКУУМНЫХ ПЕЧАХ

Полезная модель относится к области вакуумной техники, а именно к диффузионной сварке и пайке.
Известно устройство для сжатия деталей при диффузионной сварке за счет разности коэффициентов термического расширения материалов устройства и свариваемых деталей, содержащее кольцевые опорные плиты, стяжки и установленный в контакте с ними распорный элемент. При этом стяжки выполнены в виде коаксиально расположенных втулок с внутренними на одном и наружными на другом конце кольцевыми буртиками, а распорный элемент выполнен в виде цилиндров, расположенных между втулками в контакте с их буртиками (Патент SU 1727296).
Однако применение такого устройства связано с рядом недостатков:
- Трудная в изготовлении конструкция устройства;
- Зависимость параметра давления от скорости нагрева;
- Невозможность точного предсказания величины давления;
- Сложность подбора режима нагрева, не приводящего к разрушению малогабаритных керамических деталей во время процесса диффузионной сварки в вакууме и вакуумной пайки;
- Неопределенность истинного значения времени изотермической выдержки, которое для диффузионной сварки в вакууме и вакуумной пайки ферритовых деталей с металлами должно быть достаточно большим (30-40 мин).
Известны устройства для соединения материалов с применением технологии диффузионной сварки, содержащие в качестве основных узлов: корпус, вакуумную камеру, вакуумную систему, механизм сжатия, приборы контроля и управления (см. КАЗАКОВ Н.Ф. Диффузионная сварка материалов, M., Машиностроение, 1976, с. 89-99). Установки могут быть однопозиционными и многопозиционными.
Однако применение такого устройства связано с рядом недостатков:
- Трудная в изготовлении конструкция устройства;
- Большие размеры оборудования.
Наиболее близким аналогом является устройство для сдавливания деталей при диффузионной сварке (Патент SU 1051823) с созданием сварочного давления за счет разницы коэффициентов термического расширения материалов оснастки и свариваемых деталей, в боковых стенках которого установлены нажимные элементы и винты. При этом нажимные элементы выполнены в виде клиньев с углом 5-8°, в боковых стенках оснастки выполнены пазы, и клинья установлены в этих пазах.
Однако применение такого устройства связано с рядом недостатков:
- Зависимость параметра давления от скорости нагрева;
- Невозможность точного предсказания величины давления;
- Сложность подбора режима нагрева, не приводящего к разрушению малогабаритных керамических деталей во время процесса диффузионной сварки в вакууме и вакуумной пайки;
- Неопределенность истинного значения времени изотермической выдержки, которое для диффузионной сварки в вакууме и вакуумной пайки ферритовых деталей с металлами должно быть достаточно большим (30-40 мин).
Задача настоящей полезной модели заключается в разработке конструкции, обеспечивающей реализацию большого спектра режимов диффузионной сварки в вакууме и вакуумной пайки.
Технический результат заключается в получении стабильного значения создаваемого усилия сжатия на протяжении всего технологического цикла диффузионной сварки и пайки и в уменьшении процента брака.
Поставленная задача решается тем, что в универсальной технологической оснастке для диффузионной сварки и пайки в вакуумных печах, содержащей сборный корпус, установленный на подставку в рабочей зоне вакуумной печи и состоящей из центральной втулки, соединенной с верхним и нижним наконечниками, штифтами; двух клиньев, согласно заявляемому техническому решению в корпусе установлены верхний и нижний штоки, между которыми установлен набор соединяемых деталей; содержит груз, расположенный на втулке, который выполнен с возможностью создания усилия сжатия на нижнем штоке через клиновую выточку во втулке и клинья.
Полезная модель поясняется чертежами: на фиг. 1 - представлен общий вид универсальной технологической оснастки, на фиг. 2 - представлена конструкция универсальной технологической оснастки.
Позициями на чертежах обозначены: 1 - центральная молибденовая втулка, 2 - верхний наконечник, 3 - нижний наконечник, 4 - штифт, 5 - клин предварительной регулировки зазора, 6 - верхний шток, 7 - нижний шток, 8 - набор соединяемых деталей, 9 - втулка, 10 - груз, 11 - клин, 12 - подставка.
Универсальная технологическая оснастка для диффузионной сварки и пайки в вакуумных печах содержит сборный корпус, состоящий из центральной втулки 1, соединенной с верхним 2 и нижним 3 наконечниками штифтами 4; двух клиньев 5 выполненных с возможностью предварительной регулировки зазора в загрузке соединяемых деталей 8, расположенных, в верхнем наконечнике 2. Центральная втулка 1 должна быть выполнена из материала, имеющего низкий коэффициент термического линейного расширения (КТЛР), например, из молибдена. В корпусе установлены верхний 6 и нижний 7 штоки, между которыми загружается набор соединяемых сваркой или пайкой деталей 8; на втулке 9 расположен груз 10, который через клиновую выточку во втулке 9 и клинья 11 создает усилие сжатия на нижнем штоке 7; вся конструкция установлена на подставку 12 в рабочей зоне вакуумной печи.
Устройство работает следующим образом.
Набор свариваемых или паяемых деталей устанавливают в корпусе 1, между штоками 7 и 6. Клинья 11 устанавливают в пазы наконечника 3 и фиксируют втулкой 9, на которую устанавливают груз 10. Зазоры в загрузке соединяемых деталях выбирают клиньями 5 расположенными в верхнем наконечнике 2. После сборки оснастка устанавливают на подставку 12 и загружают в рабочую зону вакуумной печи.
Производят откачка рабочего объема камеры и осуществляют нагрев всей оснастки со скоростью 5-20°С/сек до температуры диффузионной сварки в вакууме или вакуумной пайки (500-1200°С). После этого под действием усилия создаваемого грузом 10 через клиновую передачу 11 происходит процесс диффузионной сварки в вакууме или вакуумной пайки соединяемых деталях 8.