УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРУБЧАТОЙ ДЕТАЛИ К ПАЙКЕ В ВАКУУМЕ

Полезная модель относится к области пайки деталей в вакууме, в частности, к устройствам для подготовки внутренней поверхности труб подвода топливных компонентов сопел камер сгорания жидкостных ракетных двигателей перед пайкой сборочных единиц из труб в вакууме.
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 структуры, обогащенной дислокациями.
Известно устройство для подготовки деталей к пайке, содержащее барабан с ударными элементами и механизм вращение 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 взаимодействие 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, содержащее полый корпус с ударниками, имеющими ударные поверхности (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 внутренней поверхности трубчатой детали из-за невозможности контроля количества ударников подводимых к детали за цикл обработки, что не позволяет формировать требуемой структуры в металле внутренней поверхности трубчатой детали, и повышает вероятность нарушения его сплошности в виде микротрещин.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в повышении качества подготавливаемых к пайке трубчатых деталей путем формирования на их внутренних поверхностях, в местах последующей пайки в вакууме в пакете из трубчатых деталей, коаксиально размещенных одна внутри другой с зазором, кольцевых зон путем локальной пластической обработки этих зон в диапазоне упругого деформирования их материала, что формирует структуру обогащенную дислокациями, которая повышает диффузионную активность и капиллярность материала деталей и, как результат, увеличивает глубину двухстороннего проникновения материала припоя в металлы деталей и создает диффузионный характер их взаимодействия с припоем.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в устройстве для подготовки внутренней поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме, содержащем полый корпус с ударниками, имеющими ударные поверхностью, предназначенные для контакта с обрабатываемой поверхностью трубчатой детали, новым является то, что на корпусе имеется конический участок, на котором продольными прорезями образованы упругие лепестки, ударники закреплены на лепестках корпуса и выполнены со сферическими опорными поверхностями, предназначенными для контакта с конической поверхностью введенного в устройство штока, установленного в корпусе с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения и подпружиненного относительно корпуса.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлено устройство в разрезе.
Устройство для подготовки внутренней поверхности трубчатой детали к пайке в вакууме состоит из полого корпуса 1, один из концов 2 которого выполнен конической формы. На конической части корпуса 1 имеются продольные прорези 3, разделяющие коническую поверхность на несколько упругих лепестков. На упругих лепестках закреплены ударники 4, имеющие ударные поверхности A, предназначенные для контакта с внутренней поверхностью трубчатой детали, и опорные поверхности B, преимущественно сферической формы. В полости корпуса с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения установлен шток 5 с конической частью 6. Шток подпружинен относительно корпуса упругим элементом 7. Упругий элемент размещен в выемке 8 корпуса 1. Коническая часть штока имеет возможность контакта с опорными поверхностями ударников 4. Торец штока 5 имеет возможность контакта с бойком ударного механизма (не показан).
Заявленное устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе (шток 5 в крайнем правом положении на фиг.) размещают в детали (трубе) 9 в кольцевой зоне, предназначенной для последующей пайки деталей, расположенных коаксиально (одна внутри другой). К торцу штока 5 подводят боек ударного механизма до контакта с торцом стержня 5. При включении ударного механизма его боек, воздействуя на торец штока 5 с усилием Р, перемещают шток 5, сжимая упругий элемент 7 в полости корпуса 1 в сторону его конического участка 2. При движении штока 5 его коническая часть 6, контактируя со сферическими поверхностями В ударников 4, раздвигая лепестки конического участка 6 корпуса 1, вводят в контакт рабочие поверхности A ударников 4 с внутренней поверхностью детали (трубы) 9 в зоне пайки. При контакте с внутренней поверхностью трубы 9 ударная поверхность A ударников 4 упруго деформирует материал трубы 9, 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 удара ударниками формируются очаги деформации со знакопеременными схемами «сжатие-растяжение». При достижении штоком 5 крайнего положения, снимают усилие P и упругий элемент 7 возвращает шток в исходное положение, в результате чего лепестки упруго сжимаются отводя ударники 4 от обработанной поверхности, после чего корпус 1 поворачивают в трубе 9 и процесс повторяют.
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.