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.
Наиболее высокую производительность при ЭЛС обеспечивают установки со шлюзовыми системами непрерывного действия. Фирмой Техмета (Франция) разработана установка со шлюзовой системой для сварки полос из двух или трех заготовок: биметаллических полос медь—сталь, медь—серебро для электрических контакторов, магнитный сплав — сталь для реле и др.
Установки для сварки крупногабаритных изделий. Установки этой группы известны трех типов: камерные (с герметизацией всего изделия), с локальным и мобильным вакуумирова-нием (частично герметизирующие изделие). Камерные установки отличаются многообразием конструкций. В зависимости от размеров и конфигурации свариваемого изделия, его массы, особенностей сварочной оснастки вакуумная камера может иметь форму куба (параллелепипеда) с верхней откидной крышкой, цилиндра, шара.
Установка имеет прямоугольную камеру (объем 42 м3). В ней сварка обечаек выполняется при их вертикальном расположении с наращиванием соединяемых элементов. Для снижения деформаций сварка может выполняться одновременно двумя пушками, установленными в диаметрально противоположных точках. Катодная пушка установлена на двухкоординатном манипуляторе с пределами перемещений 2800 мм по вертикали и 1000 мм по горизонтали. Изделие устанавливается на тележку с вертикальным вращателем. При необходимости для перемещения изделия могут быть использованы и другие механизмы. Установка У736 имеет камеру объемом 20 м3 с откидывающейся верхней крышкой, что весьма удобно в эксплуатации. Установки УЛ предназначены для сварки диафрагм и пакетов лопаток мощных паровых турбин. Камеры установок могут поворачиваться на 180°, что обеспечивает сварку в любом пространственном положении. На днищах камеры с двух сторон закреплены приставки, внутри которых размещены сварочные пушки и механизмы их перемещения. Внутри камеры установлена планшайба для вращения свариваемых изделий. Следует отметить также специальные установки УЛ и УЛ680М для сварки в высоком вакууме труб с трубными решетками теплообменных аппаратов. В установке УЛ сваривают изделия длиной 2300 мм, диаметром трубной решетки 130 мм и свариваемой трубки 3…10 мм, а в установке У680М — изделия длиной 3200 мм, диаметром трубной решетки 1200 мм и свариваемой трубки 8… 16 мм.
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.
