Увеличить производительность сварочных установок можно за счет сокращения времени на откачку камеры, ускорения процессов загрузки заготовок и съема готового изделия, упрощения процесса герметизации камеры и наполнения камеры воздухом. Особенно важно сократить время вакуумирования камеры, что может быть достигнуто в первую очередь за счет уменьшения объема камеры, использования высокопроизводительного вакуумного оборудования и бустерных насосов.
Немаловажную роль в процессе увеличения производительности играет надежность работы электронно-оптической системы, упрощение смен катода пушки и легкость юстировки пушки после смены катода и т. п.
Рис. 84. Установка типа УЗ Института электросварки им. Е. О. Патона
Рис. 85. Установка типа А3О6-05
В случае сварки нескольких швов на изделии рациональна установка нескольких пушек в камере, особенно если швы находятся на большом расстоянии друг от друга или расположены в различных плоскостях.
Установки с магазином для последовательной сварки нескольких изделий начинают широко использовать в промышленности, имеют повышенную производительность — они снабжены магазинными устройствами. В таких установках в рабочих камерах размещен поворотный стол, на котором закреплено несколько свариваемых деталей.
Обычно такие магазинные устройства используют при сварке цилиндрических изделий — при сварке в них донышек, патрубков и т. п. Использование магазинных устройств позволяет несколько повысить производительность электроннолучевой установки. К последним относится электроннолучевая сварочная установка ЭЛУ-1 с магазинным устройством, в котором размещено 10 изделий, свариваемых последовательно автоматически.
Техническая характеристика установки ЭЛУ-1
Длина свариваемых изделий, мм | До 2000 |
Диаметр свариваемых изделий, мм | 5—55 |
Электроннолучевая пушка:максимальная мощность пучка, кВ | 1,5 |
максимальное ускоряющее напряжение,кВ | 22 |
Габаритные размеры установки, мм | 6000X 3500X 2400 |
Магазинные устройства, размещаемые внутри рабочей камеры, имеют и свои отрицательные стороны, поскольку стремление к увеличению количества изделий, загружаемых в рабочую камеру для сварки, приводит к увеличению ее объема и, следовательно, увеличению времени на откачку камеры. Кроме этого, увеличивается время на загрузку и съем изделий. В результате перерывы между сварочными циклами значительно возрастают. Использование магазинных устройств не решает полностью проблемы увеличения производительности установок электроннолучевой сварки.
Автоматические установки с непрерывной подачей изделий в вакуумную камеру имеют наибольшую производительность. Ввод изделия в камеру не изменяет величины вакуума в основном объеме рабочей камеры.
В зависимости от формы и размеров свариваемых изделий, видов сварных соединений и требуемой производительности в настоящее время появились установки, в которых использованы вакуумные вводы различных конструкций для загрузки изделий в рабочие камеры без значительного нарушения вакуума. Это позволило резко увеличить коэффициент использования сварочных камер, и, таким образом, повысить выпуск изделий электроннолучевыми сварочными установками.
Вакуумный ввод наиболее простой конструкции, подобный вильсоновскому уплотнению, может быть использован в ограниченном числе случаев. Наличие на поверхности детали различного рода выступов, отверстий, расположенных вдоль оси, или даже недостаточная степень чистоты обработки поверхности детали нарушают вакуумное уплотнение и исключают возможность его использования для непосредственного ввода детали в рабочую камеру.
Использовать наиболее простое и эффективно действующее вакуумное уплотнение типа вильсоновского можно, применяя специальные контейнеры. Для того чтобы форма изделия и состояние боковой поверхности не оказывали влияния на перемещение изделия через вакуммный ввод, изделие помещают в металлический Контейнер цилиндрической формы. Контейнеры могут быть изготовлены с точными допусками и иметь полированные поверхности.
На рис. 86 представлена автоматическая установка, предназначенная для сварки малогабаритных изделий. В установке процесс загрузки изделий из атмосферы в рабочую камеру и выгрузка изделий из камеры производятся автоматически без нарушения вакуума. При использовании таких вакуумных камер цикл сварки мало отличается от цикла сварки на воздухе. Промышленность выпускает электроннолучевые установки для сварки изделий крупных размеров, например установка У86, рабочая камера которой имеет диаметр 2000 мм и длину 4000 мм. В камере с объемом более 10 м3 использованы мощные откачивающие устройства, в том числе и бустерные насосы, позволяющие получить рабочий вакуум 10 4—10~Б мм рт. ст. (133-10-4 ÷133.-10-Б Н/м2) за 20—25 мин откачки.
В целях сокращения времени сварки в установке предусмотрены три сварочные электронные пушки (рис. 87). При использовании нескольких пушек на рабочей камере значительно уменьшились ее габаритные размеры и вследствие этого сократилось время откачки камеры и сварки изделия, появилась возможность сваривать кольцевые швы на изделии с минимальной затратой воемени на настройку.
Рис. 86. Автоматическая установка
Механизация операций загрузки и выгрузки изделий, особенно крупногабаритных, играет существенную роль в повышении производительности уста новок. Для таких изделий рационально использовать несколько монтажных тележек для сборки и подготовки изделий под сварку вне камеры и затем загружать тележки в сварочные камеры.
Для электроннолучевой сварки крупногабаритных изделий перспективны установки с камерами, которые герметизируют изделие только в местах сварки.
Рис.87. Установка У86 для сварки крупногабаритных изделий
Размеры вакуумной камеры такой установки относительно малы поэтому значительно ускоряется процесс их откачки. В камерах, построенных по этому принципу, можно сваривать стыки стержней и труб большой лнны, стыки проволоки в процессе ее изготовления, стыки колец больших диаметров и т. п.
На рис. 88 представлена схема установки фирмы SciaKy для сварки шпангоутов ракет диаметром до 10 м, имеющих четыре сварных стыка. В этой установке камера накладывается на место соединения и соответствующим образом герметизируется. Камера имеет две сварочные пушки, размещенные в вакууме и передвигающиеся вдоль свариваемого стыка. Наличие двух пушек, работающих по определенной программе, позволяет сваривать стыки шпангоута ракеты, имеющего сложную форму сечения.