Сварочные диффузионные установки имеют следующие основные узлы: сварочную камеру, вакуумную систему, механизм давления, приводимый в действие гидравлическим насосом, пульт управления электрической и вакуумной системами. Величину давления контролируют манометром. Для уменьшения нагрева стенок сварочной камеры на ней имеется водяная рубашка и охлаждаемый промежуточный шток. В качестве источника нагрева в установках обычно используют генератор т. в. ч.
На рис. 41 представлена вакуумная система установки СДВУ-6М, которая состоит из сварочной камеры 1 с вентилем 2 для пуска воздуха. К камере через высоковакуумный затвор 3 присоединен паромасляный насос 4.
Предварительное разрежение в системе создается двумя механическими вакуумными насосами 6, которые могут работать как последовательно, так и параллельно, что обеспечивается переключением вентиля 9 и других вакуумных вентилей 10. Механические насосы подключают к вакуумпроводам 8 через сильфонные компенсаторы 7. Разрежение в сварочной камере и в патрубке паромасляного насоса замеряется вакуумметрическими датчиками 5.
Для сварки деталей и узлов электровакуумных приборов используют установку А306-04, позволяющую сваривать в вакууме и контролируемой атмосфере при нагреве деталей с помощью т. в. ч. с одновременным прижатием соприкасающихся поверхностей свариваемых деталей. Рабочая камера имеет диаметр 350 мм и высоту 440 мм.
Рис.41. Принципиальная вакуумная схема диффузионной установки
Рис.42. Установка типа А306-06 для диффузионной сварки в вакууме и контролируемой газовой среде
На установке можно сваривать изделия диаметром до 120 мм, высотой до 180 мм. Усилие сжатия свариваемых деталей достигает 10 тс (198 кН). Максимальная температура нагрева свариваемых деталей 1300° С (1573 К). Продолжительность сварки регулируют ступенчато в пределах 22—25 мин. Остаточное давление воздуха в камере 2-lO-4 мм рт. ст. (266,6 lO-4 Н/м2). Воздух из рабочей камеры откачивается вакуумными насосами ВН-2 и Н5С,
На рис. 42 показана двухпозиционная установка А306-06, которая предназначена для диффузионной сварки металлических и металлокерамических узлов электровакуумных приборов в вакууме. Установка состоит из двух блоков, работающих независимо друг от друга. В каждый блок входит вакуумная камера, система откачки, механизм перемещения дна камеры, гидравлическая система, система охлаждения и электроаппаратура, управляющая работой всех узлов.
Механизм сжатия свариваемых деталей — гидравлический с широким диапазоном изменения силы сжатия. Электрическая схема установки обеспечивает дистанционное управление откачкой вакуумных камер, механизмами перемещения дна камер, системой охлаждения. Система откачки вакуумных камер снабжения электромагнитными вакуумными кранами. Температура нагрева свариваемых деталей поддерживается электронным терморегулятором. Продолжительность сварки задается электронным реле времени.
В отличие от установки типа А306-04 установка А306-06 имеет две рабочие камеры. Это позволяет повысить коэффициент использования высокочастотного генератора и производительность установки.
Основные технические данные установки типа А306-06 аналогичны данным установки А306-04.
Полуавтоматическая сварочная диффузионная вакуумная установка СДВУ-12 (рис. 43) предназначена для диффузионной сварки в вакууме при давлении 1 кгс/мм2 (9,8 МН/м2) деталей с площадью сечения не более 18 см2 из разнородных металлов: сталь—чугун, сталь—медь, сталь—никель и др.
Рис.43. Схема полуавтоматической установки СДВУ-12
Техническая характеристика установки СДВУ-12
Производительность, шт/ч | До 15 |
Принцип работы | Прерывный |
Температура нагревва, 0С (К) | 400—1400 (673—1673) |
Потребляемая мощность (с генератором ЛГЗ-10А), кВА | 20 |
Расход охлаждающей воды (с генератором ЛГЗ-10А), м3/ч | 1 |
Габаритные размеры, мм | 1272X721X1408 |
Масса, кг | 664 |
Потребляемая мощность генератора ЛГЗ-10А 17,5 кВА, частота 380—400 кГц, размеры 1130x1100x2120 мм, масса 750 кг.
Установка СДВУ-12 (рис. 43) состоит из корпуса 2, в котором смонтированы гидроцилиндр 3, вакуумная камера 4, гидравлическая система 5 с масляным баком 1 и вакуумная система 6. На лицевой панели установки размещены переключатели реле времени, кнопки размещены переключатели реле времени, кнопки управления «Пуск» и «Стоп», сигнальная лампа, световые табло, манометр, амперметр и два потенциометра СПР-1. Один из них регулирует и записывает заданный тепловой режим сварки, а другой контролирует и записывает разрежение в вакуумной камере. Для высокочастотного нагрева свариваемых деталей установка СДВУ-12 подключена к генератору т. в. ч. ЛГЗ-10А или ЛЗ-37. Разрежение в вакуумной камере измеряется при помощи манометрической лампы ЛТ2 или ЛМ2, замер температуры нагрева деталей контролируется посредством платинородий-платиновой термопары, присоединенной к потенциометру.
Вакуумная камера, смонтированная на опорной плите, имеет патрубок для откачки воздуха, два штока для передачи давления от гидроцилиндра на свариваемые детали, ввод для термопары и индуктор для высокочастотного нагрева деталей. Детали загружают и выгружают через дверцу, уплотняемую эксцентриковыми прижимами. Для наблюдения за процессом сварки в дверце вставлено стекло. Опорная плита и вакуумная камера имеют рубашки водяного охлаждения.
Гидроцилиндр с двумя штоками, установленный на двух стойках, предназначен для создания давления на свариваемые детали.
Опыт показывает, что диффузионная сварка в вакууме в ряде случаев имеет определенные преимущества. При сварке этим способом металл не доводится до расплавления, что в некоторых случаях дает возможность получить более прочные соединения. Изделия, выполненные диффузионной сваркой, обладают высокой точностью размеров.
Преимущества этого способа состоят также и в том, что он позволяет сваривать разнообразные материалы: например сталь с алюминием, вольфрамом, титаном, металлокерамикой, молибденом; медь с алюминием и титаном; титан с платиной и т. п. Этот способ нашел применение на ряде промышленных предприятий радиоэлектротехники, электронной техники, приборостроения.
Детали и узлы вакуумных приборов сваривают в специальных многопозиционных приспособлениях или оправках из стали 12Х18Н9Т. Приспособления и оправки после их изготовления отжигают во влажном водороде при температуре 900—1000° С (1173—1273 К), чтобы получить на поверхности термостойкие пленки окиси хрома. Такая пленка исключает возможность сварки детали с приспособлением или оправкой. С этой же целью в некоторых случаях в качестве прокладки между оправкой и деталью используют обезвоженную слюду и керамику.
На рис. 44 показаны катод и его детали. Диффузионной сваркой соединены основания катода 1 с рубашкой 3 и диском 4. За один цикл сваривали восемь катодов.
Рис.44. Катод и его детали:1—основание катода; 2 — подогреватель; 3 — рубашка; 4 — диск; 5 — катод после сварки
Диффузионная сварка позволяет сваривать заготовки для получения биметаллических листов, состоящих из двух медных дисков, между которыми расположен диск из константана. На установке за одну загрузку сваривают 10—15 дисков. Чтобы избежать приварки биметаллических дисков к прижимным оправкам и между собой, их разделяли прокладками из обезвоженной слюды. После диффузионной сварки из дисков прокаткой изготовляли фольгу, из которой штамповали мембраны для механизмов настройки приборов.
Диффузионная сварка может быть использована для соединения неметаллических материалов. Изготовлены сварные высокотемпературные нагреватели из дисилицид-молибдена для электропечей сопротивления, работающих в окислительной атмосфере при температуре до 1650° С (1923 К).
Диффузионная сварка в вакууме найдет применение в первую очередь для деталей относительно небольших размеров, предназначенных для работы в сложных условиях, при необходимости получения высокоточных размеров деталей, для изделий из материалов, трудно соединяемых методами сварки плавлением.