Специализированные установки с групповой загрузкой изделий и универсальные установки со специализированными многоместными манипуляторами для той же цели получили достаточно широкое распространение. Среди них можно назвать установки УМ, У, установки МSЕ и МSJ (Франция), которые принципиально не отличаются от рассмотренных выше.
В последние годы широкое распространение получили установки “тактового типа”, у которых время выполнения всех вспомогательных операций сокращено до минимума за счет уменьшения объема камер, времени откачки, в том числе за счет выполнения сварки в промежуточном вакууме. Такие установки начали применяться на заводах автомобильной промышленности, в частности при изготовлении деталей автоматических коробок скоростей и трансмиссий. Установки имеют в большинстве случаев разъемные камеры. Одна часть камеры (обычно верхняя), в которой смонтирована пушка, неподвижно закрепляется на станине и снабжается по разъему вакуумным уплотнением. Другая часть — несущая гнездо для закрепления изделия (или изделий), может перемещаться относительно неподвижной части, что создает удобство перезагрузки свариваемых деталей и доступ к механизмам их перемещений. Совмещение пучка со свариваемым стыком достигается благодаря точности изготовления и монтажа механизмов перемещения изделия и стабильности положения пучка. Ручные механизмы корректировки положения стыка используются при наладке установки или при сварке разнотипных изделий. Наблюдение ведется через смотровые окна в камере или через оптическую систему соосно с пучком, которые используются только при настройке установки. Системы управления у таких установок, как правило, полностью автоматизированы.
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.
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.
Промышленное применение для ЭЛС в высоком вакууме крупногабаритных изделий нашли установки УЭЛС. Они производят электронно-лучевую сварку продольных, кольцевых и круговых швов изделий диаметром менее 2500 мм (в первых трех установках) и менее 3500 мм в установке СУЭЛС. Рабочий объем сварочной камеры первых двух установок 30 м3, в установке УЭЛС — 15 м3 и в установке СУЭЛС - 70 м3.
Известна установка с камерой в виде шара для сварки изделий аэрокосмической, ядерной и судостроительной промышленности. Внутренний диаметр камеры 10 м. Пушка перемещается внутри камеры.
В установке УЛ193 камера объемом 450 м3 смонтирована из полимерных блоков, которые соединены между собой в монолитную конструкцию. Для создания необходимой плотности и качества поверхностей внутренняя и наружная стенки камеры покрываются специальным компаундом. Давление в камере поддерживается равным 6,65 Па и достигается за 30 мин.
В установках для ЭЛС крупногабаритных изделий с локальным вакуумированием герметизируется и откачивается до рабочего давления сравнительно небольшой объем в зоне стыка. Наиболее рационально герметизировать весь стык, а не отдельные его участки из-за сложности качественного перекрытия начала и конца швов. Для сварки шпангоутов ракеты “Сатурн” была применена установка с разъемной камерой . Шпангоут выполнен в виде трех заготовок, которые свариваются между собой в кольцо диаметром 10 м, высотой 580 мм и максимальной толщиной 114 мм. Секции шпангоута устанавливаются на поворотном роликовом стенде так, чтобы свариваемый стык находился внутри вакуумной камеры, состоящей из двух раздвигаемых половин. Секции зажимаются специальным устройством, обеспечивающим точную стыковку кромок. После установки секций обе полукамеры сводятся и их стык герметизируется. Отверстия в боковых стенках каждой полукамеры, выполненные по форме поперечного сечения шпангоута, герметизируются по периметру уплотнителями специальной конструкции.
В установках для сварки кольцевых швов на трубках вакуум создается в зоне стыка и благодаря применению заглушек герметизируется весь внутренний объем трубки. Создано несколько типов пистолетов для сварки трубок в трубные доски теплообменных аппаратов, бобышек и штуцеров в корпусные изделия. Сварочные пистолеты герметизируют и сваривают один стык за цикл. В этом случае трубы предварительно развальцовываются в трубной доске или герметизируются уплотнением. Центрирующая оправка сварочного устройства вводится внутрь трубки и герметизирует ее внутреннюю полость. Сварочное устройство при этом своим уплотнителем устанавливается на трубную доску и герметизирует свариваемый стык с наружной стороны. Перемещение пистолета от трубы к трубе осуществляется с помощью различных устройств или вручную по направляющей рамке, закрепленной на трубной доске. Для больших объемов производства разработаны автоматические манипуляторы.
При ЭЛС протяженных продольных швов в локальном вакууме сварочная камера выполняется в виде плиты с продольным сквозным пазом в ее центральной части или в виде колпака. В первом случае по плите перемещается каретка, на которой смонтирована сварочная пушка. Стык сварочной камеры с изделием герметизируется уплотнителями. Обратная сторона стыка герметизируется дополнительной камерой, а торцовые части стыка — выводными планками. Продольный паз сварочной камеры, вдоль которого перемещается каретка со сварочным блоком, герметизируется стальной лентой или трапецеидальным резиновым уплотнением. Во втором случае сварочный блок с пушкой и механизмы его перемещения расположены под накидным колпаком.
В описанных установках длина свариваемого стыка обычно превышает длину камеры. Сварка выполняется по участкам с перерывами сварочного процесса при переносе камеры на новый участок, что связано с рядом трудностей. Поэтому сварка протяженных стыков по участкам с перестановкой сварочной камеры распространения не получила. Более перспективны в этом плане сварочные тракторы (мобильное вакуумирование) со скользящим по изделию уплотнителем. Они выполняются обычно в виде каретки, на которой размещаются сварочная пушка, система откачки, механизм подачи присадочного материала и др. Сварочная пушка снабжена дифференциальной откачкой и клапаном, отделяющим область катодного узла от сварочной камеры. Каретка со сварочной головкой может быть как самоходной, так и- неподвижной. В последнем случае сварочные перемещения сообщаются изделию. И в том, и в другом случае каретка сварочного блока в месте контакта с изделием снабжается уплотнительным блоком, который может иметь различные конструкции.
В лабораторном образце трактора (Германия) использована мощная система ступенчатой откачки. Для герметизации обратной стороны стыка используется подвижная контркамера, которая перемещается синхронно со сварочной. Начало и конец шва выполняются с помощью выводных планок. Уплотнительный узел сварочной камеры и контркамеры можно выполнить для сварки как плоских, так и цилиндрических изделий.
Основным недостатком современных сварочных тракторов является трудность герметизации стыка поверхности изделия с уплотнителями трактора вследствие отклонений от заданной формы поверхности изделия, наличия местных дефектов и загрязнений. Форма и температура валика сварочного шва оказывают существенное влияние на герметичность сварочной камеры.
