Устройство для герметизации капсул алюминиевых

Полезная модель относится к области сварочного оборудования и может быть использована для герметизации металлических изделий с малым замкнутым объемом газа в фармацевтической, химической, пищевой и атомной промышленности.
Известны установки для сварки различных изделий, применяемые в различных отраслях промышленности (Технология механизированной дуговой и электрошлаковой сварки. Учебное пособие для подготовки рабочих на производстве. Изд. 3-е, перераб. и доп., М., «Высшая школа», 1977, с.319-324). Конструкция и эксплуатационные данные этих установок зависят от типа применяемой сварочной аппаратуры и вида изготавливаемых сварных конструкций. Наиболее близким к заявляемому является установка для сварки (там же, с.322), содержащая подвесную или самоходную сварочную головку и центровой вращатель, применяемая для сварки сосудов небольших диаметров.
Недостатками установки для сварки является то, что она не обеспечивает высокого качества сварного шва при герметизации алюминиевых изделий с малым замкнутым объемом, имеет большие габаритные размеры и ограниченную функциональность и сложную конструкцию.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство и способ для герметизации изделий с малым замкнутым объемом газа типа радиоизотопных источников по А.С. СССР № 1693807, кл. B23K 9/16, 1994 г., содержащее привод вращения изделия, блок управления циклом сварки, источник питания сварочной дуги, источник защитного инертного газа, сварочную горелку, закрепленный на ней датчик измерения скорости истечения газа через соединение из внутреннего объема изделия или датчик силового воздействия этого потока на жидкий металл сварочной ванны, или спектральный датчик интенсивности излучения характерной составляющей газа этого потока, который выдает сигнал, соответствующий текущему значению одного из измеряемых параметров газового потока из внутреннего объема и критическому значению этого параметра, при котором образуется выплеск жидкого металла сварочной ванны. Предварительно на образцах определяют критическую интенсивность истечения газа через соединение из внутреннего объема изделия, при котором образуется выплеск жидкого металла сварочной ванны, а в процессе сварки постоянно контролируют текущее значение интенсивности и при увеличении ее до величины от 0,8 до 0,9 критической интенсивности процесс прекращают и выдерживают изделие до тех пор, пока значение текущей интенсивности истечения газа через соединение из внутреннего объема изделия не уменьшится до величины от 0,2 до 0,5 величины критической интенсивности, а затем заваривают следующий участок соединения.
Недостатками устройства для герметизации является сложность конструкции, высокая трудоемкость выполнения операции герметизации и повышенный риск возникновения брака.
Известно устройство для защиты обратной стороны сварного шва (авторское свидетельство СССР № 536020, опубликовано: 25.12.1976), содержащее подкладку с формирующей канавкой и каналами, соединяющими канавку с выполненной в подкладке продольной полостью для подачи защитного газа, и дополнительной полостью, соединенной каналами с формирующей канавкой и служащей для отвода газа.
Недостатками устройства является отсутствие возможности дополнительной защиты лицевой стороны шва и сложность конструкции.
Задачей настоящей полезной модели является создание автоматического устройства для герметизации малых замкнутых объемов, в частности, ампул и капсул, изготовленных из алюминиевых сплавов.
При автоматической герметизации малых замкнутых объемов методом электродуговой сварки возникает ряд трудностей, связанных с быстрым разогревом газовой смеси, находящейся внутри объема, ее тепловым расширением, повышением давления на стенки капсулы изнутри, соответственно, выход газа через щели и зазоры между капсулой и крышкой, а также выдавливании привариваемой крышки во время сварки, что приводит к негерметичности сварного шва. Кроме того, качество самого шва сильно зависит от объема защитного газа, находящегося в месте сварки.
Для устранения указанных трудностей предлагается данная полезная модель.
Технический результат - обеспечение качественной герметизации алюминиевых изделий с малым замкнутым объемом газа за счет дополнительного разогрева свариваемого образца и использования отражателя-концентратора защитного газа в месте сварки.
Указанный технический результат достигается посредством создания устройства для герметизации капсул алюминиевых, содержащего электродуговой сварочный аппарат, соединенный со сварочной головкой, закрепленной в механизме позиционирования сварочной головки, баллон с защитным газом и регулятором расхода защитного газа, сварочный патрон-держатель капсул алюминиевых с механизмом вращения и регулятором скорости вращения, при этом дополнительно снабженного отражателем-концентратором защитного газа в зоне сварки и термовоздушным нагревателем заготовки капсулы алюминиевой, причем устройство выполнено с возможностью измерения и регулирования температуры нагрева заготовки капсулы алюминиевой.
Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
- на фиг. 1 - общий вид устройства для герметизации капсул алюминиевых;
I
II
- на фиг. 2 - направление движения защитного газа  в процессе сварки и направление движения нагретого воздуха  в процессе нагрева капсулы термовоздушным нагревателем.
На корпусе 9 устройства для герметизации капсул алюминиевых крепится механизм позиционирования 1 сварочной головки 2, который обеспечивает линейное перемещение сварочной головки 2 по трем осям и ее поворот по двум осям. Сварочная головка 2 соединяется с электродуговым сварочным аппаратом и баллоном с защитным газом оснащенным регулятором расхода защитного газа. Также на корпусе 9 посредством подшипников установлен сварочный патрон-держатель 5 для закрепления свариваемых алюминиевых капсул 3. В нижней части устройства располагается блок 7 с размещенными внутри механизмом вращения патрона и регулятором скорости вращения. С целью обеспечения возможности предварительного подогрева алюминиевой капсулы 3 устройство оснащено термовоздушным нагревателем 6, закрепленным на штативе 10. Поток разогретого воздуха от нагревателя 6 направляется на капсулу алюминиевую. Для дополнительной защиты сварного шва от окисления в устройстве предусмотрена возможность установки на специальном держателе 11 отражателя-концентратора защитного газа 4, представляющего собой стакан с центральным отверстием под алюминиевую капсулу. Для обеспечения возможности измерения температуры заготовки капсулы в процессе нагрева, устройство оснащено пирометром 8, установленным на держателе 11.
Устройство работает следующим образом.
Алюминиевую капсулу 3 помещают в патрон 5 и фиксируют ее. При этом расстояние между чашей концентратора защитного газа 4 и местом сварки должно находится в пределах 4±0,5 мм. Сварочная головка 2 подводится к свариваемой заготовке таким образом, чтобы зазор между вольфрамовым электродом и алюминиевой капсулой 3 был 1,5 ± 0,5 мм. по касательной. А угол наклона относительно вертикали 15 - 25 градусов. Вращение заготовки - навстречу вольфрамовому электроду.
Включают тестовую подачу защитного газа - аргона. При достижении аргоном отражателя-концентратора 4, происходит его концентрация с образованием в месте сварки устойчивого слоя защитного газа, что обеспечивает более эффективную защиту сварного шва от окисления. При использовании отражателя концентратора снижается расход газа на 15 - 20 %. Отключают тестовую подачу газа. Затем включают электродвигатель, приводя в движение патрон с капсулой алюминиевой с частотой вращения 25÷30 об/мин. Для обеспечения герметичности сварного шва закрытого объема капсулы, производится предварительный разогрев алюминиевой капсулы термовоздушным нагревателем 6. Поток разогретого воздуха от термовоздушного нагревателя направлен на алюминиевую капсулу ниже уровня размещения отражателя-концентратора. Для этого нагреватель 6 закрепляют на расстоянии 2 - 3 мм от заготовки капсулы 3. Разогрев капсулы производят в течение 80 - 100 с до температуры 140 - 160 °С. Разогрев позволяет газу, находящемуся внутри капсулы, расшириться и удалить избыток газа из свариваемого объема. После чего термовоздушный нагреватель отводят в сторону. Отвод нагревателя позволяет резко изменить температурный режим капсулы, в которой газ начинает остывать, а следовательно, уменьшать свой объем и снижать давление на стенки и крышку внутри капсулы. Температуру контролируют при помощи пирометра 8. Внешним атмосферным давлением происходит вдавливание крышки в капсулу. В этом момент включают сварочный аппарат с подачей защитного газа. Процесс сварки производится до тех пор, пока образовавшаяся сварочная ванна не пройдет полный оборот на свариваемой детали. В среднем процесс сварки не превышает 3-4 с. После окончания процесса сварки отключают блок управления вращением электродвигателя, отводят сварочную головку, выдерживают время для остывания сваренной капсулы, если это необходимо, и извлекают готовое изделие.
Таким образом, устройство для герметизации капсул алюминиевых, обеспечивает высокое качество герметизации алюминиевых изделий с малым замкнутым объемом газа за счет дополнительного разогрева свариваемого образца и использования отражателя-концентратора защитного газа в месте сварки.