Следует отметить, что увеличение размеров камеры решали путем пристыковки к фронтальной стенке основной камеры специальной удлиняющей камеры-приставки по форме и размерам свариваемого изделия. При этом пушка устанавливалась в основной камере горизонтально, чтобы пучок через специальное окно в фронтальной стенке проходил в дополнительную камеру и сваривал установленное там изделие. Такое сложное переоборудование универсальной установки для сварки изделий, габариты которых превышают размеры сварочной камеры, имеет смысл только в том случае, если такие работы являются эпизодическими.
В основу конструкции установки с секционными сварочными камерами заложена, например, типовая универсальная установка УЛ со стандартной камерой 1. Камера установки в верхней части имеет дополнительную камеру-приставку, в которой размещен двух-координатный манипулятор стандартной сварочной пушки. Величина хода сварочной пушки вдоль камеры составляет 575 мм, поперек 840 мм. Конструкция манипулятора позволяет устанавливать пушку вертикально, горизонтально или под углом, что значительно расширяет технологические возможности установок. Установка снабжена двумя монтажными и двумя загрузочными тележками, что позволяет работать по “челночному” принципу: пока одна из тележек находится в камере, на другой ведется монтаж под сварку очередного изделия.
Для сварки толстолистовых конструкций на базе установки УЛ созданы две специализированные установки УЛ, состоящие соответственно из четырех и трех состыкованных камер УЛ. Установки комплектуются перемещаемой в вакууме пушкой мощностью пучка менее 60 кВт или стационарной пушкой мощностью пучка 120 кВт
В промышленности используются установки УВЛ, в промежуточном вакууме и установки ЭЛУ для сварки в высоком вакууме .
Весьма перспективны установки с от-качными системами, позволяющими выполнять сварку как при высоком, так и при низком вакууме в зависимости от свойств свариваемых материалов, и сменными сварочными манипуляторами, обеспечивающими выполнение на одной и той же установке самых разнообразных сварочных операций.
Наиболее широкие технологические возможности у установок, имеющих агрегатную (модульную) конструкцию, с набором сварочных манипуляторов и обеспеченных системами автоматического слежения за свариваемым стыком и системами программного управления сварочным процессом. Использование таких установок наиболее эффективно при сварке деталей сложной формы. Они легко могут быть приспособлены к изменяющимся условиям производства. Следует отметить, что автоматизированные системы откачки камеры и дифференциальная откачка пушки — непременные признаки лучших образцов современных универсальных установок, причем время откачки камеры до рабочего давления сведено к минимуму благодаря применению мощных откачных средств и введения обратной связи по давлению.
Основным недостатком универсальных установок является их сравнительно низкая производительность. Применение многопозиционных сварочных манипуляторов не всегда решает проблему ее повышения. Рассматривая вопрос повышения производительности применительно к установкам для сварки малых, средних и крупных изделий, необходимо отметить следующее. Высокая производительность, как правило, достигается только в специализированных или высокопроизводительных установках с различного типа шлюзовыми системами.
Время цикла для электронно-лучевой сварочной установки по аналогии со станкостроением. Основное время для всех типов сварочных установок, при прочих равных условиях (длина шва, тип материала, глубина проплавле-ния, параметры пучка, скорость сварки и др.) одинаковое, а вспомогательное изменяется в очень больших пределах в зависимости от конструкции установок, что существенно влияет на производительность. Для универсальных установок периодического действия, предназначенных для сварки одного изделия за одну откачку сварочной камеры, основное время составляет приблизительно 5%. Остальное время затрачивается на выполнение вспомогательных операций. Увеличить производительность установок можно двумя путями: сокращением времени выполнения каждой вспомогательной операции или выполнением вспомогательных операций параллельно со сваркой изделия.
Установка такого типа предназначена для работы в составе линии электронно-лучевой сварки блоков шестерен автомобилей. В состав линии входят: моечная машина; пресс, на котором производится сборка блоков; нагреватель с размагничивающим устройством, предназначенный для подогрева запрессованных блоков до температуры 423…473°С с последующим размагничиванием; установка для ЭЛС блоков шестерен; установка для проверки блоков на крутящий момент; транспортирующая система, предназначенная для межоперационной передачи изделий в линии. Установка для ЭЛС позволяет производить сборку и сварку изделий, близких по конструкции при минимальных переделках оснастки.
Установка представляет собой сварочную камеру, на которой сверху расположена пушка с напряжением иу — 60 кВ и мощностью 15 кВт с дифференциальной откачкой, с возможностью поперечного настроечного перемещения в пределах 100 мм, что позволяет перенастроить пушку на любой диаметр сварного шва в пределах 50…250 мм. Настройка пучка на стык производится с помощью прибора “Прицел-2″. Электронный прожектор пушки откачивается турбомолекулярным насосом до давления 5 • Ю-3 Па и отсекается от сварочной камеры промежуточным клапаном пушки. Сварочная камера откачивается двух-
роторным насосом до давления 5* 10-1 Па и отсекается от наружной среды трехпозицион-ным поворотным клапаном (диском), который может последовательно переключать различные элементы вакуумной системы для создания рабочего вакуума в полости сварки. Под сварочной камерой расположен шестипо-зиционный поворотный стол, в каждой позиции которого свободно лежит камера, выполненная по конфигурации свариваемого изделия с минимальным зазором между изделием и камерой.
Работает установка следующим образом. Изделие при помощи захватов укладывается в камеру изделия на шестипозиционном столе, который поворачивается затем на одну позицию. Через два такта (шага) камера с изделием останавливается под сварочной камерой, которая в это время перекрыта поворотным клапаном. При помощи штока пневмоцилиндра, расположенного под поворотным столом, камера с изделием поднимается и прижимается опорными поверхностями к сварочной камере. После этого поворотный клапан соединяет внутреннюю полость камеры изделия с насосом предварительного разрежения. Следующим поворотом клапана эта полость соединяется со сварочной камерой, давление в камерах выравнивается и достигает рабочего.
После включения пушки происходит сварка кольцевого шва изделия. По завершении сварки и вывода кратера пучок выключается, клапан отсекает сварочную камеру и она заполняется воздухом. Камера изделия тем же пневмоцилиндром опускается в гнездо поворотного стола, который поворачивается на следующую позицию, цикл повторяется. Все операции на установке, кроме загрузки и выгрузки, автоматизированы и происходят без участия человека. Производительность установки 50…80 изделий в 1 ч.
Специализированное оборудование повышенной производительности используется и для сварки более крупных изделий, в частности корпусов мостов автомобилей [18].
Одним из путей развития оборудования высокой производительности являются установки со шлюзовыми системами подачи изделий под сварку. Эти установки имеют наиболее высокую производительность вследствие выполнения вспомогательных операций, таких как загрузка и выгрузка свариваемых деталей, откачка и другие, параллельно со сварочным процессом. Шлюзовые системы могут быть периодического и непрерывного действия. Выбор той или иной системы зависит от свариваемых изделий. При сварке штучных изделий применяются системы периодического действия, у которых подача очередного изделия на сварочную позицию или перемещение сварочной пушки (или пучка) к очередному изделию требуют, как правило, остановки сварочного процесса. Шлюзовые системы непрерывного действия используются обычно при сварке изделий бесконечной или достаточно большой длины: полотен ленточных пил, триметаллической ленты для держателей маски кинескопов и др.
Конструкции шлюзовых устройств периодического действия весьма разнообразны. Необходимость исключения из конструкции поточно-вакуумной системы часто срабатывающих и недостаточно надежных вакуумных затворов привела к созданию установок, в которых в качестве затворов используются свариваемые изделия или “спутники”, в которых находятся изделия. В установках такого типа загрузка и выгрузка производятся проталкиванием или протягиванием изделий через уплотнения. При этом наружная поверхность изделий или “спутников” плотно прилегает к внутренней поверхности кольцевых уплотнителей. В месте контакта изделия или “спутника” с уплотнителем достигается герметичность. Кольцевые уплотнители и соответствующее количество свариваемых изделий образуют в устройствах загрузки и выгрузки своеобразные шлюзовые камеры между двумя соседними изделиями. Откачка из этих камер по мере продвижения изделия в рабочую камеру осуществляется отдельными насосами. Подобные установки (типа У579) созданы для сварки кольцевых швов на корпусах реле, для сварки малогабаритных изделий радиоэлектроники.
В ряде случаев через шлюзовые окна свариваемые изделия и спутники могут проходить без трения с гарантированным зазором (0,05…0,1 мм). При этом значительно повышается надежность установки вследствие резкого снижения усилий проталкивания заготовок, исключения вакуумной смазки и износа уплотнителей. Недостатком такой системы является необходимость высокой точности изготовления устройств. Установки, построенные по схеме проталкивания свариваемых изделий через вакуумные уплотнения, имеют производительность до 500 изделий в 1 ч, т. е. вполне приемлемую для серийного или массового производства.
Установка УЛ со шлюзовой системой на основе скользящих вакуумных уплотнителей предназначена для изготовления поршней с масляной полостью охлаждения применительно к мощным двигателям внутреннего сгорания. Она имеет пятипозиционный поворотный стол, на рабочей поверхности которого закреплен уплотнитель, а на противоположной — гнезда для сварочных камер. Стол с уплотнителем прижат к неподвижной плите, в которой выполнены сквозные отверстия, форма, число и расположение которых соответствуют гнездам поворотного стола. Свариваемый поршень загружается в сварочную камеру, которая специальным механизмом на позиции загрузки выводится из-под стола для удобства обслуживания. Поворотный механизм возвращает камеру с заготовкой в рабочее положение и поднимает ее до стыковки с гнездом поворотного стола. Тем же ходом поворотного механизма на позицию перегрузки подается следующая камера со сваренным изделием. Камера с заготовкой после позиции загрузки попадает на позицию предварительной откачки, затем на позицию форвакуумной откачки. Время откачки камер на этих позициях не превышает 15 с. Время сварки одного шва диаметром 120… 125 мм при двух проходах составляет 25…30 с. При этих условиях производительность установки достигает 120 деталей віч.
На основе скользящего уплотнения выполнена и шлюзовая система установки Патон. Установка предназначена для сварки блоков шестерен. Конструкции стола и оснастки позволяют выполнять сварку деталей диаметром менее 170 мм и высотой до 300 мм.
В некоторых конструкциях шлюзовых систем на основе скользящих уплотнителей вместо поворотных столов применены поворотные барабаны. На этом принципе создана установка УЛ барабанного типа со шлюзовой системой для сварки изделий 2 средних и крупных габаритов . Неподвижным корпусом служит цилиндр диаметром 600 мм, внутренняя полость которого соединена с атмосферой. Внутри этого цилиндра размещены сварочная пушка 1 и патрубки откачной системы, а снаружи смонтирован поворотный барабан. Сварочные камеры закрепляют на наружной поверхности барабана, причем их форма может быть самой разнообразной, а размеры, особенно по длине, могут превышать размеры поворотного барабана.
