СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ СВАРКИ И РЕЗКИ

Оборудование для диффузионно-вакуумной сварки

Основные типы установок ДСВ. На предприятиях применяют установки типа СДВУ, ДСВ-901, А306, П-115, отличающиеся конструктивным исполнением и габаритными размерами (рис. 8.5 и 8.6, табл. 8.1). В компоновочном отношении они состоят из кор­пуса с вакуумной камерой; системы вакуумирования; системы для

Рис. 8.5. Установка для диффузионной сварки типа МВТ-1601 с нагре­вом за счет джоулевой теплоты и рычажно-пневматическим приводом

сжатия:

1 — корпус; 2 — крышка вакуумной камеры; 3 — пульт управления вакуумной системой; 4 — электроды; 5 — вакуумная камера; 6 — пульт управления сжатием и нагревом; 7 — привод сжатия; 8 — устройство для автоматического регулиро­вания цикла сварки; 9 — силовой трансформатор; 10 — отсек вакуумных насосов

сжатия свариваемых деталей; источника нагрева; системы водя­ного охлаждения вакуумной камеры; индуктора; механического и диффузионного пароструйного вакуумного насосов; аппаратуры управления и контроля.

По значению разрежения в сварочной камере установки под­разделяют на три основные группы: с низким (до 1,3-10 1 Па), средним (1,3 • 10“'... 10_3 Па), высоким (свыше 1,3 • 10“3 Па) разре­жением. Во всех установках для ДСВ применяют динамический принцип вакуумирования сварочной камеры (постоянная откачка в процессе всей сварки).

Рис. 8.6. Установка для диффузионно-вакуумной сварки типа ННВ-66 с нагревом в поле тлеющего разряда и гидравлическим приводом сжатия:

1 — источник питания; 2 — ионно-катодная головка; 3 — привод сжатия; 4 — вакуумная камера; 5 — крышка камеры; 6 — глазок для наблюдения за сваркой; 7 — шкаф управления; 8 — блок вакуумных насосов; 9 — баллон с аргоном

Для нагрева деталей наибольшее распространение получили высокочастотный индукционный (90 %), радиационный, или печ­ной (8 %), и контактный способы (за счет джоулевой теплоты).

При индукционном нагреве детали, помещенные в магнитное поле индуктора, по которому протекает высокочастотный ток, нагреваются индуктированными в них вихревыми токами (токами Фуко).

Величина тока Фуко /ф = 4,44 • (Y*w<$>f/R пропорциональна чис­лу витков w индуктора, магнитному потоку Ф вокруг него, частоте тока / в индукторе и обратно пропорциональна сопротивлению R свариваемых деталей.

Глубина проникновения токов Фуко в материал, в которой выделяется около 90 % теплоты, определяется соотношением И = = 5 • Ю4[р/(Ді)]0’5, где р — удельное сопротивление; ц — магнит­ная проницаемость материала свариваемых деталей.

Для индукционного нагрева при ДСВ используют ламповые генераторы токов высокой частоты, работающие в диапазоне

60.. .500 кГц мощностью до 20 кВт для небольших деталей и ма­шинные генераторы с частотой тока 500... 10000 Гц мощностью до 200 кВт для толстостенных изделий.

Отличительной особенностью индукционного нагрева являет­ся бесконтактная передача энергии от индуктора к детали через зазор 1... 20 мм. При этом теплота генерируется непосредственно в самих деталях как результат преобразования электромагнитной энергии.

Отличительной особенностью радиационного нагрева, при ко­тором детали нагреваются внешним источником теплоты, явля­ется возможность нагрева как металлических, так и неметалли­ческих материалов — стекла, керамики, полупроводников.

Часто только радиационный муфельный нагрев обеспечивает бы­стрый и равномерный нагрев. Такой способ используют для ДСВ крупногабаритных изделий.

Для сжатия свариваемых деталей применяют пневматические, гидравлические, пневмогидравлические, механические и элект­ромагнитные приводы сжатия. Питание гидроприводов произво­дится от насосных масляных станций, а электромагнитных — от источника постоянного тока безопасным напряжением 36 В. В пневмогидравлическом приводе вместо гидронасосной станции применяют пневмогидропреобразователь.

Пневматический привод сжатия с элементами воздухоподго­товки и управления (электропневматические клапаны, регулято­ры давления, лубрикаторы, фильтры) используют во всех пнев- могидравлических системах установок для ДСВ.

Пневматический привод обеспечивает плавное регулирование рабочего хода в пределах 10...30 мм и усилия сжатия в пределах

200.. .2 000 Н, быструю установку раствора электродов до 150 мм, плавную скорость опускания верхнего пуансона со скоростью 5... 30 мм/с, быстродействие до 120 сварок/мин, универсальность.

Для серийного производства крупногабаритных изделий прак­тическое применение находят в основном схемы распределенного пневмомеханического сжатия, использующие конструкции муфеля с «холодной» подвижной крышкой-пуансоном (установки типа АДСК-1, рис. 8.7). В основу конструктивной схемы АДСК-1 поло­жена установка ДСВ для изготовления центробежных колес диа­метром 300...500 мм, внедренная на Казанском компрессорном заводе. Отличительной особенностью установки является наличие холодильных камер, подставок и подъемников для монтажа дета­лей под сварку. В процессе нагрева вакуумного муфеля исключает­ся случайное окисление деталей при их нагреве в муфеле за счет использования газового пламени печи, настроенного на недоста­ток кислорода. При таком пламени печи несгоревшие продукты

горючего газа предотвращают окисление внутренней полости му­феля и свариваемых деталей в случае разгерметизации муфеля.

Технические характеристики установки АДСК-1

Производительность, колес в смену....................................... 6

Разовая загрузка, число колес.................................................. 3

Способ нагрева................................................................. Муфельный

в газовой печи

Способ сжатия.............................................................. Пневматический

Усилие сжатия, Н................................................................ До 50 000

Рабочая температура печи, °С........................................... 1 350

Стойкость муфеля при Т = 1 200 °С, число

загрузок....................................................................................... 200

Диаметр силового пуансона, мм.......................................... 620

Расход аргона, л, на колесо..................................................... 100

Охлаждение детали.................................................. Пневматическое,

обдувом

Габаритные размеры, мм................................ 1 500x4000x3 000

Установка АДСК-1 (см. рис. 8.7) включает в себя:

• газовую печь 2, имеющую три форсунки; отверстия, ведущие в дымоход; крышку и песчаный затвор;

• два муфеля 1, один из которых находится в холодильнике, другой — в печи.

К муфелю от распределительной колонны 5 подводят трубо­проводы из гибких шлангов, в том числе для подачи в муфель флюсующей слаботоксичной газовой смеси (Аг + BF3); подвода воздуха в пневматическую камеру; подвода воды, охлаждающей резиновое уплотнение крышки муфеля; подвода вакуумопровода от насоса к вакуумному коллектору; отвода отработавшей смеси газов в атмосферу через вытяжку или в накопитель.

В муфеле имеются детали с прокладками; экран, предохраняю­щий детали от прямого попадания натекающего в муфель горюче­го газа или воздуха.

Крышка муфеля — это камера с двумя стенками — верхней жесткой и нижней с мембраной с жестким центром. Жесткий центр представляет собой верхнюю часть пуансона 4 для передачи сва­рочного давления на деталь. Нижняя часть пуансона в виде герме­тичного цилиндра заполнена слоем шамотного порошка для теп­лоизоляции крышки муфеля и графитовым порошком для интен­сивной передачи теплоты в сторону детали.

Особое внимание уделяют конструкциям и материалу штоков приводов сжатия. Чтобы избежать схватывания механизма сжатия и промежуточных вставок, передающих усилие от штока на сва­риваемые детали, используют прокладки из слюды, разведенный мел или гидрофобную кремнийорганическую жидкость. Эти по­крытия, превращаясь при температуре 573 К в тугоплавкую плен­ку с термостойкостью выше 1 273 К, препятствуют схватыванию.

Требования безопасности при ДСВ. К работе на диффузионных сварочных установках допускают операторов не моложе 18 лет, прошедших медицинский осмотр, специальное обучение по об­служиванию установок с применением токов высокой частоты, ат­тестованных комиссией, имеющих допуск на право обслуживания электроустановок (с квалификацией не ниже II группы) и прошед - ших"инструкгаж по правилам безопасности на рабочем месте.

Диффузионная сварка в вакууме на установках с высокочас­тотными источниками нагрева характеризуется высокой темпера­турой и электрическим напряжением, излучением электромагнит­ных полей, а также использованием сжиженных газов. При нару­шении правил безопасной работы это может вызвать ожоги, по­ражение электрическим током, возникновение пожара, функцио­нальные изменения со стороны нервной и сердечно-сосудистой систем, ослабление зрения и помутнение хрусталиков глаз.

Поэтому установку диффузионной сварки в больших помеще­ниях огораживают для обеспечения отдельного рабочего места. На рабочем месте, где проводят работы по диффузионной сварке, хранение и использование легковоспламеняющихся жидкостей и материалов (бензин, спирт, ацетон, бумага и т. п.) запрещено.

Помещение, в котором производят диффузионную сварку в вакууме, оборудуют общеобменной вентиляцией, а в особых слу­чаях системой кондиционирования и создания микроклимата с заданными параметрами. Вытяжку осуществляют из верхней зоны помещения: приточный воздух, подаваемый в рабочую зону, дол­жен быть очищен от газов, аэрозолей и испарений.

Обезжиривание свариваемых деталей перед поступлением их в установку для диффузионной сварки производят в отдельном по­мещении. Оборудование, применяемое для проведения операций обезжиривания, должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003 — 91 «ССБТ. Оборудование производственное. Общие тре­бования безопасности».

Производственное помещение, в котором производят обезжи­ривание органическими растворителями (ацетоном, этиловым спиртом), оборудуют согласно требованиям СП 2.2.1.1312 — 03 «Гигиенические требования к проектированию вновь строящихся и реконструируемых промышленных предприятий» и противопо­жарных норм. Помещение обязательно оборудуют приточно-вы­тяжной вентиляцией, мощность которой рассчитывают на 15-крат­ный обмен воздуха в час. Периодически, по графику, согласован­ному с отделом охраны труда, производят контроль состава воз­духа на содержание вредных веществ. Предельно допустимая кон­центрация ацетона в воздухе рабочего помещения согласно тре­бованиям ГН 2.2.5.1313 —03 «Предельно допустимые концентра­ции (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» не должна превышать 200 мг/м3, этилового спирта — 1 ООО мг/м3. Ванны с ацетоном оснащают закрывающимися крышками, оборудуют ме­стной вытяжкой и выполняют в искробезопасном исполнении из алюминиевого сплава. Работающих с органическими раство­рителями снабжают спецодеждой и защитными средствами (био­логическими перчатками, очками, нарукавниками). В помеще­нии категорически запрещено курить, пользоваться электрона­гревательными приборами; выполнять работы, связанные с це­нообразованием; хранить промасленную спецодежду, обтироч­ные материалы.