Установка для лучевой обработки трубчатых изделий

Установка для лучевой обработки трубчатых изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)5 В 23 K 37/04 !5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ а «т ч чал чааа °; °

j Вааау в

j ;,„«а»" юа; ;а °:- -ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГННТ СССР

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.06.93. Бюл. Р 23 (2!) 4222337/27 (22) 06.04.87 (72) В.A.Ñåðü¸ýíîç, A.А.Агеев и N.Ï.Êóýíåöîâ (56) Авторское свидетельство СССР

У 1372766, кл. В 23 К 15/00,28.07.86.

Авторское свидетельство СССР

В 1327385. кл. В 23 К 15/00, 01,11.85 (непублик.). (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБЧАТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к сварке, в частности к оборудованию для электронно-лучевой сварки трубчатых изделий иэ тугоплавких металлов монокристаллической структуры с предварительной ионной очисткой, и может быть применено в энергетнчеcKoN машиностроении. Цель иэобрете„.SU„„1446809 ния — повышение качества сварки трубных изделий монокристаллической структуры путем повышения точности сборки заготовок под сварку и исключения их присутствия в процессе манипулирования вне зоны защиты, повышение производительности процесса эа счет сокращения межоперационного вре.мени. Введение в состав установки подподпружиненной цанги 16 на каретке !

7, снабжение цанги. 34 механизма загрузки и выгрузки стаканом 42, насаженным ца цангу 34 с возможностью перемещения, и концевыми упорами 46, 47 а также нонной пушки 48, позволяет повысить точность сборки под а сварку заготовок различной длины, враааааатк коваув очистку в автомата- Q) ческом или ручном режиме. 2 э.паф-лы, 5 ил.

1446809

Изобретение относится к сварке, в частности к оборудованию для электронно=лучевой сварки трубчатых изделий иэ тугоплавких металлов монокристаллической структуры с предв;зри- . тельной ионной очисткой, и может быть применено в энергетическом машиностроении.

Цель изобретения - повышение качества сварки трубчатых изделий монокристаллической структуры путем . повышения точности сборки заготовок под сварку и исключения их присутствия в процессе манипулирования вне зоны защиты, повышение производительности процесса эа счет сокращения межоперационного времени.

На .фиг, 1 показана кинематическая схема предложенной установки для лу- 20 ,невой обработки трубчатых изделий;на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-5 на фиг.1;на фиг.4конструкция цакги механизма загрузки и выгрузки изделия из вращателя с 25 концевыми упорами; иа фиг.5 — вид по стрелке Б на фиг.4 (цанга механизма загрузки и выгрузки иэделия из вращателя) .

Установка содержит (см. фиг.1) вакуумную камеру 1, на которой закреплена электронно-лучевая пушка 2.

К!о одну сторону от пушки 2 выполнен люк 3 для размещения заготовок 4 в механизме поштучной подачи - магазине . 5 перед сваркой, а с противоположной стороны в боковой стенке камеры выполнен другой люк 6 для выгрузки готового изделия 7 из этой -камеры 1.

Напротив электронно-лучевой пушки 4О

2 в стенке камеры выполнено смотровое окно 8, с внешней стороны которого установлен видеодатчик 9 положения заготовок 4 иэделия 7 на позициях ионно-лучевой очистки и электронно-лучевой аварки. Для поворота заготовок 4 изделия 7 в процессе сборки, ионной очисткИ и зЛЕКтронно-лучевой сварки в камере 1 установлен вращатель, выполненный в виде цанги !О, которая в камере закреплена неподвижно в продольном направлении и через зубчатое зацепление связана с приводом 11 ее вращения в направляющих 12, а через двуплечий рычаг 13 и систему кулачков 14 - с приводом 15 механизма эа" жима н дополнительной цанги 16, ко .",орая размещена на каретке 17, эа".крепленной н камере 1 с возможностью продольного перемещения по направляющим 18. Дополнительная панга

16 соосна с цангой 10 и подобно ей через днуплечий рычаг 19 и систему кулачков 20 связана с приводом

2 1 другого механизма зажима, а через эубчатое зацепление 22 и вал

23 — с приводом !1 вращения цанги

10. Иагазин 5 для размещения трубчатых заготовок 4 иэделия 7 выполнено в виде набора дисков, закрепленных на приводном валу 24 (фиг.3), в каждом из которых выполнены гнез" да 25 с прорезями 26 для перемещения подпружиненного пружиной 27 ко. нусного толкателя 28 механизма загрузки. Толкатель 28 перемещается соосно с прорезями 26, цангами

10, 16 и через зубчатое зацепление

29 и вал 30 связан с приводом 31 его продольного перемещения.,Усилие пружины 27 в два раза больше усилия пружины 32 и направлено в сторону каретки 17, которая отжата пружиной

32 в сторону, противоположную дей ствию усилия пружины 27. Иеханиэм поштучной подачи заготовки 4 в цангу 10 вращателя и выгрузки иэ-нее выполнен в виде другой подпружиненной пружиной 33 цанги 34, соосной цанге -10 и закрепленной во втулке

35, которая закреплена в камере 1 с возможностью поворота в колвцевых направляющих 36 и продольного перемещения по направлякю!им 37 и валу

38 (см.фиг.4), связанном через плавающую гайку 39 с втулкой 35, а че" рез зубчатое зацепление 40 — с приводом 41.. На цангу 34 во втулке

35 свободно насажен стакан 42, в донной части которого со стороны ко" нуса цанги 34 выполнено отверстие, ответное этому конусу. В зоне упорной поверхности 43 втулки 35 и упорной поверхности 44 на хвостовнке цанги 34 между стаканом 42 и хвостовиком цанги 34 размещена пружина 33.

Кроме того, во втулке 35 выполнена упорная поверхность 45 для ограниче ния продольного перемещения в ней стакана 42 с цангой .34, В камере концентрично цанге 34 по обе стороны от нее закреплены концевые кольцевые упоры 46 и 47, контактные в крайних положениях один с торцем втулки 42, а другой - с ее хвостовиком, При этом

I внутренний диаметр кольцевого упора

3 1446809

46 (см. фиг. 4) больше диаметра больmer о основания конусной цанги 34, а внешний — равен или болене большег диаметра ответного конусного отверстия в стакане 42, но меньше диаметра донной части этого стакана. Внутренний диаметр кольцевого упора 47 больше диаметра цилиндрической части цанги 34, а внешний диаметр.его мень ше диаметра ответного отверстия во втулке 35. Кроме того, в стенке камеры 1 (см. фиг.2) закреплена пушка

48 для ионной очистки свариваемого стыка, продольная ось которой находится от продольной оси пушки 2 для электронно-лучевой сварки на расстоянии.L/2,ãäå Ь вЂ” ход пружины 32 возврата каретки 17 в исходное положение. Датчик 49 фиксирует наличие заготовок 4 или готового иэделия 7 в цанге 34, а датчик 50 дает информацию о величине и месте прогиба изделия 7 после-сварки. Для установления каретки 17 в исходное положение в камере 1 выполнена упорная поверхность 51 а для осуществления перемещения стакана 42 вдоль цанги

34 во втулке 35 выполнена упорная ,поверхность 52. Приводы 11, 15, 21, 24, 31 и 41 и датчики 9, 49 и 50 свя заны между собой через систему управления.

Устройство работает следующим обI разом.

Через. открытый люк 3 (см, фиг;1) камеры 1 в магазин 5 загружают заготовки 4 изделия 7. Затем люк 3 закрывают, герметизируют и начинают откачку. камеры 1 до высокого вакуума, кбторый подцерживают до окончания процесса обработки, Приводом

31 устанавливают толкатель 28 в крайнее левое положение (исходное).

Цанги 16, 10 и 34 разжаты, при этом цанги 16 и 34 находятся в крайнем левом (исходном) положении, для чего цанга 16 перемещена до упорной поверхности 51 выполненной на камере

1 .по ее ходу, а цанга 34 — pa ynopa

46, к которому (см. фиг.4) через упорную поверхность 44 хвостовой ча сти цанги 34 и упорную поверхность

43 поджат рабочий торец стакана 42.

Включают привод 31, который через зубчатое зацепление 29 и вал 30 перемещает толкатель 28 вправо. Проходя

:через прорезь 26 (см.фиг.1, 3) гнезда 25, толкатель 28 входит в контакт и подает загo10BKv 4 чеpf дополнительную цангу 16 в цангу 10 лращатео, ля и цаигу 34 (механизма выгрузки изделия 7 из камеры i}. При этом толкатель 28 персмещается цо упора в цангу 16 (крайнее правое положение толкателя 28). Если заготовка 4 оказалась по длине недостаточной и не — 10 прошпа в цангу 34, о чем сообщает датчик 49 наличия ее, то снова вклю- чают привод 31, который возвращает толкатель 28 в крайнее левое положе" ние, включается приводной вал 24 магазина 5„ вал которого поворачивается и напротив толкателя 28 устанавливается следующее гнездо 25 со следующей заготовкой 4. Снова включают привод 3 1,.и толкатель 28 перемещается вправо, проходит через прорезь 26 гнезда 25 и подает уже вторую заготовку ч. в цангу 16 враща теля до соприкосновения с первой заготовокй 4, которая теперь уже

25 поступает в цангу 34, о чем сообщает датчик. 49. Б этот момент отключается привод 31 толкателя 28 и сразу включается привод 41, через зубчатое зацепление 40, випт 38 и гайку 39 перемещает втулку 35 по направляющим

37 вправо. При этом стакан "-2 под действием пружины 33 некоторое время остается прижаться к угору 46, а цанга 34 под действие1 той же npyEHHbl 33 начнет перемещаться вправо, зб следуя за втулкой 35, и зажимая при этом с помощью ответного конуса в стакане 42 первую заготовку 4. Как только заготовка 4 будет стаканом 42 зажата в цанге 34, втулка 35 своей

40 упорнои поверхностью 52 коснется стакана 42 и весь узел начнет перемещаться вправо до совмещения свободного торца этой заготовки с осью электроннo-лучевой пушки 2, о чем свидетель45

5 ствует видеодатчик 9 через окно 8.

Одновременно отключается привод 41 цанги Зч ° Далее включается привод

i5 мех-низма зажима и через систему

14 кулачков и двуплечий рычаг 13 зая0 жимают другой конец первой эаготов" ки 4 в цанге 10. Далее (см. фиг.1) включают двигатель 31 и продолжают толкателем 28 перемещение второй за-. готовки 4 через цангу 16 до совмещения торца второй заготовки 4 с заданным положением на расстоянии L от левого торца первой заготовки 4, при этом L/2 — равно расстоянию между продольными осями электронной 2

09 6 ствляют сварку стыка изделия 7. После окончания процесса сварки отключают пушку 2 и привод 11, а включают привод 21 механизма зажима, который через систему кулачков 20 и двуплечий рычаг 19 разжимает цангу

16, каретка 17 которой под действием пружины 32 перемещается вправо до упорной поверхности 51 и займет исходное положение, войдя в зацепление 22 привода 11. С помощью привода 31 отводят толкатель 28 влево до его исходного положения. В этот момент включается приводной вал 24 магазина 5, который поворачивается и против толкателя 28 останавливаI ет следующее гнездо. 25 с третьей . заготовкой 4, Затем операции повторяются: производится ионная очистка и электронно-лучевая сварка следующих двух стыков заготовок 4 до полу» чения изделия 7. Далее с помощью датчика 50 определяют поводки изде= лия 7 и в случае необходимости на ручном режиме и с помощью электронно-лучевой пушки направляют поводки на изделие 7. По окончании процесса сварки готовое иэделие 7 остается зажатым лишь в цанге 34. Включают привод 41 и через зубчатое зацепление 40, вал 38 и,гайку 39 . перемещают втулку 35 с цангой 34 до контакта хвостовика цанги 34 с упором.47. При этом втулка 35 со ста- . каном 42 с помощью гайки 39 и приводного вала 38 продолжают свое дви жение вправо до тех пор, пока упорные поверхности 43 стаканов 42 и 44 хвостовика цанги 34 не войдут в контакт, в результате которого лепест- ки цанги 34 будут освобождены стенками ответного конуса в стакане 42, изделие 7 разжато, а привод 41 отключен. Напускают в камеру 1 воздух, открывают.люк 6 для извлечения готового иэделия 7 иэ камеры. Теперь включают привод 41 и втулку 35 с цангой 34 перемещают влево до контакта стакана 42 с упором 46 с одной стороны и упорной поверхностью 45 втулки 35 с другой стороны. Далее ace повторяется.

При сварке трубчатых. иэделий монокристаллической структуры необходимо обеспечить чистоту стыков трубчатых заготовок, подлежащих сварке, путем их предварительной очистки ионным лучом в вакуумной камере с дальнейшей сборкой в той же каме»

5 14468 н ионной 48 пушками вдоль продольной оси установки. Пря этом ось ионной пушки 48 размещзе.-ся по середине расстояния. между торцамя первой и второй заготовок 4, подлежащих, 5 ионной очистке. Теперь включают привод 21 механизма зажима цанги 16 н через систему взаимосвязанных кулачков 20 и двуплечий рычаг 19, вторую заготовку 4 в цанге 1б зажимают, 10

Включают привод 11, который через вал 23 и зубчатое зацепление 22 одс новременно в напранляюших 12 вращает дополнительно цанги 16 и 10 вращателя и цангу 34 в направляющих 36

15 с первой и второй заготовками 4. При этом включается ионная пушка 48 и осуществляется ионная очистка торцов заготовок 4 и прилегающих к ним внешних и внутренних поверхностей на ширину не менее .величины зоны термического влияния, образующейся в процессе осуществления сварки, После окончания ионной очистки пушку

48 отключают, а вращение заготовок

25 продолжают до момента появления на видеодатчике 9 риски на второй заготовке 4. После чего привод 11 выклю" чают и цанги 16, 10 останавливаются.

Снова включают привод 3 1 и толкателем 28, преодолевая усилие пружины

32 через вторую заготовку 4, зажатую в цакге 16„ по направляющим 18 перемещают вправо каретку 17 до некоторого зазора 1 между торцами первой и ЭВ второй заготовок 4 изделия 7, выводя цангу 16 яз зацепления с приводом

11.Ïoñëå чего привод 11 снова включа ют н вращают цангу 10 с первой заготовкой 4 до совмещения ее риски с . 40 ряской на второй заготовке 4, зажатой в цанге 16. После. совмещения рисок ,привод 11 выключают, а привод 31 включают к толкатель 28 продолжает свое движение вправо, преодолевая 4б усилия пружины 32 до соприкосновения торцов обеих заготовок 4 и уси" лия пружины 27 — до обеспечения тре буемого усиляя сжатия торцов заготовок 4. После этого привод 31 отклю- э0 чают и толкатель 28 останавливается.

Включают электронно-лучевую пушку 2 и выполняют прнхватку и некоторое время выдерживают стык до полного охлаждения прихваткн. Затем включают 55 привод 11, обеспечивая вращение цанги 10 н через изделие 7 - вращение цанг 16 н 34, Теперь включают электронно-лучевую пушку 2 и осуще! 4<46809

15 ре но рискам с целью co pat

Установка для лучевой обработки трубчатых изделий позволяет повысить производительность процесса сварки иэделий монокристаллической структуры из нескольких заготовок различной длины, за счет сокращения межоперационного времени, так как сборка всех стыков заготовок разной длины свариваемого иэделия под ионную очистку и сварку, ионная очистка, электронно-лучевая сварка, манипулирование заготовки в течение этих процессов, а также правка изделия после сва ки осуществляются в одной и той же камере в автоматическом или ручном режиме, обеспечивая при этом высокую тбчность сборки, качество очистки. При этом резко повышается и качество сварного соединения трубчатых изделий монокристалличе". ской структуры путем .предварительной очистки ионным лучом как наружных поверхностей стыков, так и внутренних их торцов, для чего в установке предусмотрена система разведе-. ния торцов заготовок на величину, равную ходу каретки с дальнейшим их сведением и выставкой по риске с целью сохранения структуры монокристалла металла после сварки электронным лучом. Кроме того, качество сварного соединения повьппается путем обеспечения точности сборки заготовок под сварку за счет двусторонне-., го центрирования свариваемых saroтовок и исключения присутствия очищенных ионным лучом заготовок перед сваркой вне вакуумной камеры, в результате чего исключается окисление поверхности металла околошовной эоны е

Воэможность свободного перемещения заготовок в осевом направлении при термическом расширении способствует свободной усадке швов и снижению внутренних сварочных напряжени и r T<; rto

1. Установка для лучевой обработки трубчатых изделий, содержащая

aarcyyrrr

35 упорами „выполяенньии кольцевыми и смантнрованньпьн в камере конц нтрично цанге механизма выгрузки иэделия, стаканом с конусным отвер" стием в дне, ответным конусу цанги

40 механизма выгрузки, на втулке и хвостовике цанги механизма выгрузки выполнены упоры, при этом стакан установлен на цанге механизма выгрузки с возможностью перемещения между

45 упорами втулки и хвостовика цангн, в каждом гнезде. поворотного магазин на выполйена прорезь для прохода толкателя, причем пружина толкателя выполнена с жесткостью, большей же50 сткости пружины дополнительной цанги, а пружина цанги механизма выгрузки размещена внутри стакана между его дном и хвостовиком цанги.

2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что дополнительная поворотная цанга кинематически связана с приводом вращателя.

1446809

3. установка по пп. 1 и 2, о тл н ч а в щ а я с я тем, что продольная ось ионной пушки смещена вдоль оси вращателя на половину хода каретки относительно продольной оси.эрек— тронно"лучевой пушки.

I /1, < (Я "i

Д вЂ”

Я

Ь 35 yg

„ Л.

Я

,,,, .,,,,, ji .". xggi 4k Xgt gX ; ", л=,,, у," 7,","- ",, ",г

l l

1446809

Составитель И.Фролов

Техред А.Кравчук Корректор С,йекмар

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Ь

Редактор Й.Лаикона.

Звкаэ 2378 Тираа Подписное

ВНИИА Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раувсквя иаб., д. 4/5