Столик служит для установки на нем зажимных устройств для крепления детали, к которой должна быть приварена проволока. Подъем столика осуществляется педалью сварочной установки К. В верхнем положении он удерживается защелкой, открываемой вручную. Столик опускается до упора в грибок , вертикальное положение которого регулируется по шкале. Тем самым определяется длина привариваемой проволоки. Электромагнит служит для автоматического сброса штока с выдержкой времени после подачи напряжения конденсаторов на соединяемые детали. Сброс штока можно осуществить и вручную, оттянув рычаг .
Установка первоначального зазора между свариваемыми деталями производится подъемом ползуна с закрепленным на нем ударным механизмом. В заданном положении ползун фиксируется рукояткой . Ориентация места приварки на плоскости детали по отношению к оси проволоки производится перемещением столика .
Головка для УКС проволок встык представляет собой ударный механизм, аналогичный ударному механизму, описанному выше, который расположен в горизонтальной плоскости по одной оси с подобным же штоком с зажимом проволоки, неподвижным во время сварки. Неподвижный зажим имеет только перемещения, предназначенные для выемки сваренной детали и подачи заготовки в зону сварки.
На рис. представлена электрическая схема полуавтомата для приварки стале-медного вывода к танталовому выводу конденсатора.
Напряжение на схему подается после включения выключателя. При этом загорается сигнальная лампа ЕЗ “сеть” на пульте управления, напряжение подается на стабилизатор У, автотрансформатор Т и трансформатор, питающий цепи управления. При включении тумблера 82 зажигаются лампы освещения Е1 и Е2. При замкнутых крышках станины полуавтомата и кожуха на механизме подачи вывода и наличии проволоки в механизме подачи (іУ6) включается реле К4, которое подготавливает к включению цепи заряда конденсаторов, о чем сигнализирует отключение лампы Е4.
При нажатии кнопки 813 “Высокое напряжение, пуск” включается реле К2, первичная обмотка зарядного трансформатора, лампа Е5 (высокое напряжение) и отключается цепь разряда конденсаторов С1—СЗ на резистор R5. При замкнутом контакте .570, связанном с кулачковым валом полуавтомата, напряжение выпрямителя V12—V15 подается на управляющий электрод тиристора VIO, который открывается. Начинается заряд конденсаторов С1—СЗ, емкость которых устанавливается переключателем 816. Напряжение заряда регулируется автотрансформатором Т2 и контролируется вольтметром PU при включенном тумблере. Токоограничивающим элементом в цепи зарядки служит резистор R4.
Кнопкой S14 (автоматический пуск) включается реле КЗ, которое включает двигатель и подготавливает к включению реле Кб, управляющее работой кулачкового вала полуавтомата. После нажима кнопки 815 (пуск) срабатывает реле Кб, включает электромагнитную муфту УС, и кулачковый вал совершает один оборот. При этом контактор S10 переключается, разрывая цепь управления тиристором VIO (прекращается заряд конденсаторов С1—СЗ) и замыкая цепь разряда этих конденсаторов. Подается напряжение на маятниковый механизм соударений. После возбуждения дуги между стыкуемыми поверхностями в цепи разряда конденсаторов появляется сварочный ток, значение которого устанавливается резистором. При размыкании микропереключателя кулачковый вал после одного оборота останавливается.
Для работы полуавтомата в циклическом режиме достаточно замкнуть тумблер. В этом случае кулачковый вал можно остановить, только выключив двигатель нажатием кнопки (стоп) в цепи питания реле.
Кроме уже указанных блокировок, в полуавтомате предусмотрена остановка двигателя при изгибе проволоки в канале ее подачи в зажимные губки. Для этой цели служит контактный хомутик ., включающий реле . Последнее своим контактом размыкает цепь питания реле К4, что приводит к обесточиванию реле и включению лампы Е4 (авария). Реле КЗ снимает напряжение с обмотки двигателя, а реле К2 выключает цепь зарядки конденсаторов и подключает конденсаторы С1—СЗ к резистору Я5. Для повторного включения необходимо нажать кнопку 813 (пуск), которая прерывает цепь питания К5 и восстанавливает рабочее состояние схемы. Для аварийного выключения схемы служит кнопка 812. Остальные блокировки действуют непосредственно на реле К4.
Оборудование для конденсаторной приварки шпилек, несмотря на принципиальное подобие установкам для ударной конденсаторной приварки тонкой проволоки имеет ряд существенных отличий, главные из которых: электромагнитный привод взведения и пружинный привод осадки; большая емкость (до 0,1 Ф) и низкое напряжение зарядки конденсаторов (менее 300 В); малая длина свободного хода подвижного зажима со шпилькой. Это связано как с необходимостью увеличения КПД при разряде конденсаторов, так и с условиями возбуждения дуги и образования сварного соединения при сварке шпилек.
Установки для конденсаторной приварки шпилек выпускаются с диаметром привариваемых шпилек менее 8 мм (длина сварочного кабеля от источника питания до пистолета не превышает 3 м).
Откачные системы в установках с выводом пучка в атмосферу имеют несколько независимых ступеней откачки. Схема каждой ступени выбирается в зависимости от давления в ней, причем для ступени с давлением, близким к атмосферному, выбирают насосы типа РВН или водокольцевые, которые длительное время могут работать при высоком давлении с высокой производительностью, а для откачки полости катодного узла пушки предпочтительны турбомолекулярные насосы.
Сварочные манипуляторы. Сварочные, установочные и транспортные перемещения свариваемого изделия и электронной пушки осуществляются в соответствии с конфигурациями сварных швов, в числе которых характерными являются линейные, кольцевые и круговые в основном на горизонтальной и вертикальной плоскостях, а иногда на наклонных, конусных или сферических поверхностях, а также при различных их комбинациях. В соответствии с этим в состав манипуляторов входят различные механизмы и устройства.
На рис. представлена классификация манипуляторов установок для электроннолучевой сварки и их основных механизмов и устройств, согласно которой манипуляторы делятся на две основные группы: манипуляторы изделия и манипуляторы пушки . Первые являются непременным элементом практически любой установки, а вторые используются в тех случаях, когда сварочная пушка перемещается внутри вакуумной камеры.
По конструктивному исполнению сварочные манипуляторы подразделяются на универсальные с большим числом степеней свободы и специализированные — с ограниченным числом степеней свободы. Первые обеспечивают широкие технологические возможности, но имеют сложную конструкцию, что обусловливает их высокую стоимость. Применение универсальных манипуляторов целесообразно при единичном и мелкосерийном производстве с частой сменой типа свариваемых изделий. Специализированные манипуляторы намного проще по конструкции. Они предназначены для конкретного изделия (или группы однотипных изделий) и применяются как сменные манипуляторы. Основным их недостатком являются дополнительные затраты времени (иногда довольно значительные) на переналадку, установку дополнительных устройств и пр. Однако при крупносерийном и массовом производстве сменные устройства для сварки различных изделий позволяют получить максимальный эффект.
Использование сменных устройств предусмотрено во многих конструкциях отечественных установок У и др. Манипуляторы со сменными устройствами широко применяются и за рубежом. Такие фирмы как Эдварде (Великобритания), Юнион Карбайд (США) и другие разработали и рекомендуют сменные манипуляторы для промышленных установок. Манипуляторы изделия чаще всего выполнены в виде тележек, вращателей, двухкоорди-натных столов и других устройств с электромеханическим приводом. Манипуляторы сварочной пушки имеют вид шарнирно-рычаж-ных устройств, направляющей траверсы, по которой перемещается каретка с шарнирно закрепленной на консоли сварочной пушкой, двух- и трехкоординатных механизмов прямолинейного перемещения, а также различных самоходных портальных механизмов приводятся в действие от электромеханического привода.
Установки для микросварки и размерной обработки. Установки этой группы предназначены для сварки и размерной обработки малогабаритных деталей радиоэлектроники, приборостроения, точной механики, для которых характерны сложность геометрических форм, различные сочетания материалов и их толщин, большое количество операций, необходимых для получения готового изделия. К микросварке в настоящее время принято относить соединения изделий с толщиной стенки менее 1 мм, а также выводов толщиной 0,05…0,3 мм с контактными площадками печатных плат и микросхем. Размерная обработка охватывает ряд технологических приемов по резке, испарению, зонной и вакуумной очистке, фрезерованию и сверлению.
Установки для микросварки и размерной обработки, как правило, универсальны. Требования к точности выполняемых операций на деталях малых размеров обусловили следующие особенности установок этой группы: наличие высоковольтных энергоблоков, формирующих пучок с минимальным диаметром 10… 100 мкм при высокой стабильности параметров; сканирование пучка по изделию на небольшой площади с высокой степенью точности; работу электронной пушки как в непрерывном режиме, так и в импульсном; высокую точность перемещения изделия; использование для наблюдения за процессом оптических систем с увеличением в 50… 100 раз; создание в высоком вакууме при объеме сварочной камеры (даже при групповой загрузке деталей) не более 0,5 м3; применение автоматизированных систем управления, работающих в комплекте с программирующими устройствами или вычислительными машинами.
К числу установок для микросварки относятся разработанные в ИЭС им. Е. О. Патона установки У. Установка имеет ускоряющее напряжение, силу тока пучка , длительность одиночного сварочного импульса до 50 мс, минимальный диаметр электронного пучка на изделии 25 мкм. Установка в комплекте с вычислительной машиной “Электра-13″ предназначена для приварки контактов интегральных схем (100 контактов в 1 мин) и сварки контактов микроразъемов.
Установка предназначена для сварки различных материалов, в том числе и тугоплавких толщиной 0,05… 1 мм непрерывным и импульсным электронным пучком. Ускоряющее напряжение установки регулируется дискретно: 30, 40, 50, 60, 70 кВ. Нестабильность ускоряющего напряжения в диапазоне 30…70 кВ за 15 мин непрерывной работы не ниже 0,05%. Сила тока электронного пучка в постоянном режиме регулируется в пределах 0…5 мА, а в импульсном достигает 10 мА. Нестабильность тока пучка в диапазоне 0…5 мА составляет 0,3%. Длительность сварочного импульса регулируется в пределах 1…50 мс.
К рассматриваемой группе относятся также следующие установки. Установка, предназначенная для микросварки и размерной обработки тонких пленок и засветки фоторезиста, работает при ускоряющем напряжении до 180 кВ. Сила тока пучка до 2 мА, диаметр пучка менее 0,015 мм. Специализированная установка УЛ предназначена для герметизации корпусов приборов, автоматизированная установка УЛ191 — для микросварки корпусов приборов, а установка У — для сварки полупроводниковых гибридных микросхем и др. На базе установки УЛ разработана установка, предназначенная для микро-сварки тонкостенных металлических корпусов приборов. Установки серийно изготовляются в двух модификациях: УЛС-3 с безмасляным вакуумом и с применением традиционных пароструйных вакуумных агрегатов.
Установка CW предназначена для микросварки и размерной обработки малогабаритных деталей в условиях серийного и массового производства. Установка используется для сварки микромодулей, представляющих собой пакет плат прямоугольной формы. Всего в каждом пакете выполняется 396 сварных точек за одну откачку камеры, причем время сварки каждой сварной точки не превышает 10 мс.
Институтом Манфреда фон Арденне (Германия) для микросварки и размерной обработки создана установка ESB и мощностью электронного пучка меньше 200 Вт С помощью этой системы можно производить резку феррито-вых сердечников диаметром 2 и 3 мм, сверление отверстий диаметром 30 мкм, точечную сварку и выравнивание (фрезерование) пленочных резисторов. Установка снабжена системой программного управления и псевдонепрерывной шлюзовой системой подачи изделий.
Установки для сварки малогабаритных изделий. В установках этой группы для сварки в высоком вакууме применяются малогабаритные сварочные пушки мощностью меньше 3 кВт, а в особых условиях — меньше 6 кВт с ускоряющим напряжением Uy - 30…60 кВ. Объем сварочных камер (как правило, сменных) не превышает 0,2 м . Сменные манипуляторы позволяют работать с одиночной и групповой загрузкой изделий и сваривать кольцевые и прямолинейные швы в различных пространственных положениях. Откачные системы автоматизированы, позволяют откачать
камеру до давления 10-2 Па не более, чем за 20…60 с. Используются моно- и бинокулярные оптические системы наблюдения с увеличением 1:10.
Установка У616 укомплектована сварочной пушкой, работающей при ускоряющем напряжении менее 30 кВ и мощности пучка до 2 кВт. Размеры сварочной камеры 200 х 200 х 200 мм. Сварка выполняется в высоком вакууме. В числе установок, разработанных для сварки малогабаритных изделий, известны также установки У и др.
Для ЭЛС в промежуточном вакууме в промышленности применяют установки УВЛ. К этой группе относится гамма установок , комплектуемых прямоугольной камерой 203 х 152 х 177 Мм с передним открывающимся люком. В основании и боковых стенках камеры предусмотрены окна диаметром 100 мм для присоединения сварочных манипуляторов или удлинительных камер. Привод сварочного манипулятора устанавливается за пределами сварочной камеры, а его выходной вал вводится в камеру через герметичный ввод. На этом валу внутри камеры устанавливают сменные зажимные патроны, держатели или многоместные приспособления для групповой загрузки изделий. Цикл сварки как при одиночной, так и при групповой загрузке полностью автоматизирован, причем все параметры процесса задаются оператором заранее с помощью ступенчатых переключателей на панели управления. Установки снабжены соос-ной с пучком оптической системой наблюдения с увеличением 1:4. Система имеет сетку для точной настройки пучка на стык и легко доступна для очистки от конденсата.
Базовой моделью гаммы является установка В20 со сварочной пушкой, работающей при ускоряющем напряжении Щ = 30 кВ и силе тока пучка (мощность пучка до 0,6 кВт). Диаметр электронного пучка на изделии 0,1___1 мм. В камере создается давление 10-3 Па за 70 с. Сварочный манипулятор с горизонтальной осью вращения выполнен в виде кассеты для групповой загрузки миниатюрных реле. Другой манипулятор выполнен в виде планшайбы с вертикальной осью вращения. К ней крепятся свариваемые изделия типа сильфонов. Для удобства герметизации камера установлена наклонно. Источник питания, откачная система и система управления смонтированы в станине установки, а панели управления расположены по бокам камеры.
Установка ВW5010a снабжена пушкой примерно той же мощности (0,5 кВт), но с более высоким ускоряющим напряжением (50 кВ). Регулировка ускоряющего напряжения ступенчатая (через 10 кВ). Установка позволяет сваривать стальные детали толщиной менее 2,5 мм, диаметр электронного пучка на изделии 0.1… 1 мм. Откачная система имеет насос предварительного разрежения со скоростью откачки 210 л/мин и диффузионный насос со скоростью откачки 350 л/с. С помощью этой системы в камере создается давление 10-3 Па за 70 с.
Установка В10 отличается более мощной откачной системой и уменьшенным (до 45 с) временем откачки сварочной камеры. Кроме того, установка снабжена системой дифференциальной откачки пушки и стабилизированным источником питания. Такие же системы у установки ВW6010 (60 кВ, 0,6 кВт). Установки ВW кроме более мощной пушки снабжены телевизионными системами наблюдения с замкнутым контуром.
