УСТАНОВКА ДЛЯ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ СЛОИСТЫХ ТИТАНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Полезная модель относится к оборудованию для диффузионной сварки в вакууме слоистых титановых конструкций и может быть использована, прежде всего, при изготовлении трехслойного титанового корпуса лазерного генератора, а также теплообменников, панелей с сотовым заполнителем и т.п.
Создание рабочего вакуума и подержание необходимой степени вакуумирования в установках диффузионной сварки, являются одним из необходимых условий, при которых исключается проникновение остаточного воздуха в зону формирования сварного соединения и устраняется одна из причин непровара.
Известным путем создания рабочего вакуума в установках диффузионной сварки является использование системы обеспечения вакуума, состоящей из из форвакуумного насоса, создающего предварительный вакуум, диффузионного насоса и запорной арматуры для вакуума. (Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. - М.: Машиностроение, 1976 г., стр.78-102).
Основные недостатки использования в известных установках диффузионных насосов - замасливание вакуумной системы, их высокая стоимость, а также большие затраты времени и энергии на достижение рабочего вакуума.
Несовершенство запорной арматуры для вакуума является причиной притока воздуха в вакуумную камеру и полость свариваемых деталей в процессе диффузионной сварки вследствие активных газоадсорбционных процессов во внутренней полости свариваемых поверхностей титановых деталей в условиях высокотемпературного нагрева и возникающего перепада давлений.
Известна установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций, включающая термокомпрессионную камеру с системой обеспечения рабочего вакуума, в которой несовершенство запорной арматуры вакуумного насоса компенсируется размещением в пневмомагистрали последнего газоадсорбирующего устройства в виде нагреваемого переходника с газопоглощающим вкладышем (описание к патенту RU 47798 U1, МПК 7 В23К 20/00, 10.09.2005).
Известное техническое решение позволяет повысить степень вакумирования, но при этом не исключается необходимость использования диффузионного и форвакуумного насосов. Кроме того, использование нагреваемого газоадсорбирующего устройства связано с дополнительными энергозатратами.
Задача полезной модели - усовершенствование системы обеспечения вакуума в установке для диффузионной сварки преимущественно трехслойного титанового корпуса лазерного генератора, в котором титановая фольга заключена между опорными решетками, полученными просечкой окон на тонколистовом титановом материале.
Технический результат от использования полезной модели заключается в упрощении и удешевлении установки, снижение энергетических и материальных затрат на осуществление процесса диффузионной сварки в вакууме слоистых титановых конструкций.
в
13
-4,15
Технический результат достигается тем, что в установке для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций, включающей термокомпрессионную камеру с системой обеспечения рабочего вакуума, имеющей вакуумный насос и пневмомагистраль с газоадсорбирующим вкладышем, последний выполнен в виде патрубка, закрепленного в отводе пневмомагистрали на участке, размещенном в термокомпрессионной камере, причем внешний диаметр d патрубка выбирается из условия размещения в отводе с зазором, площадь поперечного сечения которого равна или превышает площадь проходного сечения патрубка не более, чем в 8 раз, а длина L и внутренний диаметр d патрубка выбираются из условия: L=k·d, где k=(3,15-3,16)·10·t - эмпирический коэффициент, t - численное значение температуры сварки.
-1
-2)
При этом патрубок может быть выполнен из титана или титановых сплавов, в системе обеспечения рабочего вакуума может быть использован форвакуумный насос, выполненный с возможностью получения вакуума (10 - 10 мм рт.ст.
На фиг.1 - схематично изображена установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - вид Б-Б фиг.2.
Установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций состоит из термокомпрессионной камеры 1, включающей нагревательные элементы 2, тонкостенную герметичную оболочку 3 из пластичного тонколистового металла для размещения в ней деталей 4 свариваемой конструкции и систему обеспечения рабочего вакуума, имеющую форвакуумный насос 5 и пневмомагистраль 6 с газоадсорбирующим вкладышем 7. Газоадсорбирующий вкладыш выполнен в виде патрубка 7, например, трубы из титана или титановых сплавов. Патрубок 7 установлен с зазором коаксиально в отводе 8, соединяющем пневмомагистраль 6 с герметичной оболочкой 3, и, размещенном в термокомпрессионной камере 1.
в
13
-4.15
Длина L и внутренний диаметр d патрубка 7, внешний диаметр d и внутренний диаметр D отвода 8 выбираются из условия предотвращения проникновения активных газов из пневмопровода 6 в полость герметичной оболочки 3 в процессе сварки. Условие выполняется при размещении патрубка 7 в отводе 8 с зазором, площадь поперечного сечения которого равна или превышает площадь проходного сечения патрубка 7 не более чем в 8 раз, и при L=k·d, где k=(3,15-3,16)·10·t - эмпирический коэффициент, t - численное значение температуры сварки.
с
В таблице приведены примеры выбора параметров газоадсорбирующего патрубка в установке для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций в диапазоне температуры сварки Т=(800-1000)°С.
Таблица
Т<sub>с</sub>
t
D, мм
k
L, мм
d<sub>в</sub>, мм
d, мм
Материал патрубка
1000°С
1000
11
11,17
83,78
8
7,5
ВТ1-0
950°С
950
12
13,82
109,18
9
7,9
OT4
900°С
900
12,5
17,35
107,57
7
6,2
ПТ-1М
850°С
850
13
22,06
121,3
6
5,5
ВТ1-0
800°С
800
14
28,5
136,8
5,8
4,8
OT4
Принцип работы установки заключается в следующем.
-1
-2
Перед проведением процесса диффузионной сварки внутреннюю полость герметичной оболочки 3 с деталями 4 свариваемой конструкции через пневмомагистраль 6 вакуумируют форвакуумным насосом 5 до заданной степени разряжения, например, 10 - 10 мм рт.ст. Далее в термокомпрессионной камере 1 осуществляют диффузионную сварку деталей 4 с проведением нагрева и изотермической выдержки, в процессе которых во внутренней полости свариваемой титановой конструкции 4 и внутренней полости 8 патрубка 7 протекают идентичные газоадсобрционные процессы. При этом, вследствие выбранных параметров газоадсорбирующего патрубка 7, последний выполняет одновременно функцию диффузионного насоса, обеспечивая отток активных газов из полости свариваемых деталей и рабочий вакуум, и, функцию затвора проникновению активных газов из пневмопровода 6 в полость герметичной оболочки 3.