Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf

По тем же данным чрезвычайно большую роль в газовыделении резин и пластмасс играет рабочая темпе­ ратура. Так, при изменении температуры от +6 до —25°С, т. е. всего на 31 °С, предельный вакуум, полу­ ченный в испытательной установке с захолаживаемыми эластичными уплотнителями, улучшался при проклад­ ках, изготовленных из: бутила в 4—6 раз; натуральной резины в 4 раза; неопрена до 10 раз; резины Буна в 7— 8 раз; витона А в 2 раза; тефлона в 4 раза.

Это указывает на значительное уменьшение газопро­ ницаемости и газовыделения с понижением темпера­ туры.

Глава пятая

ЗАГОТОВКИ И ДЕТАЛИ

5-1. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

В основном специфика изготовления вакуумных аппаратов касается соединений — сварных, паяных и разъемных, а также чистоты поверхностей и аккурат­ ности сборки.

Но удовлетворить всем требованиям вакуумной тех­ ники могут только те установки, которые собраны из правильно заготовленных и отделанных деталей. С са­ мого начала (с заготовок) технолог, мастер, рабочий должны иметь в виду специфические требования ва­ куумной техники и подготавливать все для их соблю­ дения.

Качественные аппараты можно создавать, соблюдая неотступно весь комплекс технических решений, указан­ ных в чертежах и технических условиях.

Так как большинство высоковакуумных установок являются сварными конструкциями, материал, из кото­ рого режутся заготовки, должен строго соответствовать маркам, назначенным в чертежах. Склад металла дол­ жен принимать и выдавать металл обязательно по сер­ тификатам. Пересортица металла совершенно недопус-

77

тпма. Для обеспечения этого лучше всего организовы­ вать резку заготовок непосредственно на складе с тем, чтобы остатки металла немедленно возвращались в ту самую ячейку, откуда был взят для раскроя лист или прут. Иначе неизбежно образование значительных ко­ личеств остаточного металла с утраченной маркировкой.

5-2. МЕТОДЫ РЕЗКИ ЗАГОТОВОК

Кислородная резка. Чрезвычайно высокие требо­ вания, предъявляемые к сварным и паяным соединениям, и широкое применение нержавеющих сталей, никелевых сплавов и цветных металлов ставят перед технологами нелегкие задачи по раскрою металла на заготовки.

Обычная кислородная резка пригодна только для малоуглеродистой стали, по и тут нужно иметь в виду, что в вакуумной технике пс допускается сварка кромок, обработанных каким-либо тепловым методом.

Кромки под сварку обязательно должны быть обра­ ботаны механически, т. е. резцом, пилой, фрезой. Сле­ довательно, раскрой, если ои производится кислородной резкой, необходимо вести с припусками на механичес­ кую обработку кромок с тем, чтобы везде ома захваты­ вала не менее 2 мм металла, оплавленного кислородным резаком.

Ручная кислородная резка стали значительных тол­ щин обычно оставляет крайне неровные, изъеденные пламенем кромки с большими прожогами и наплывами. Это приводит к необходимости последующего большого съема металла на станках, к большим припускам па ме­ ханическую обработку кромок и к перерасходу металла. Выгодно поэтому применять кислородно-резательные автоматы, которые даже на самых больших толщинах металла дают аккуратный, экономный рез. Капитальные затраты на приобретение автоматов окупаются даже на малых производствах за 1—2 года.

Мы не описываем этого оборудования, так как оно общеизвестно.

Значительно сложнее обстоит дело с резкой нержа­ веющих сталей, жаропрочных сплавов и цветных метал­ лов. Попытки резать их, даже при небольших толщинах, кислородом или электрической дугой с применением сварочных или угольных электродов приводят к порче заготовок и преждевременному износу оборудования,

78

Так как приходится работать на форсированных режи­ мах. При этом металл прожигается плохо, крайне не­ аккуратно, перерасход металла, дорогого и дефицитно­ го, получается весьма значительный.

Ыа крупных производствах, где резка производится непрерывно и постоянно, имеет смысл применять кисло­ родно-флюсовые аппараты типа УРХС-4 с применением порошкообразных флюсов [Л. 21]. Однако следует пом­ нить, что для резки кислородно-флюсовым аппаратом необходимо специальное, утепленное и хорошо вентили­ руемое помещение, так как в процессе резки образуется очень много удушливого дыма, а порошкообразный флюс весьма чувствителен к сырости и при малейшей утрате сыпучести перестает правильно поступать к ре­ заку.

По этим же причинам резку должен производить по­ стоянно один и тот же человек, специально обученный и хорошо умеющий налаживать довольно сложное обору­ дование. При правильной работе кислородно-флюсового аппарата можно получить аккуратный рез как на не­ ржавеющей стали, так и на алюминиевых сплавах и меди.

Некоторых из перечисленных недостатков кислород­ но-флюсовой резки удается избежать, заменяя порошко­ образный флюс железной проволокой, вводимой в пламя кислородного резака с целью получения дополнительно­ го тепла и изменения химического состава разрезаемо­ го металла в расплавленной ванне реза, т. е. с той же целью, с которой вводится и порошковый флюс [Л. 22]. Но этот метод пригоден лишь для резки нержавеющей стали, и работать на такой резке должны два человека, так как специальной аппаратуры для нее не выпускает­ ся. Железную проволоку можно с успехом заменить и полосками титана (из отходов).

Воздушно-дуговая резка. Для разделительной резки нержавеющей стали и цветных металлов может быть применена резка электрической дугой (рис. 5-1), совме­ щенной с сильной воздушной струей, выдувающей рас­ плавленный дугой металл. Электрод из смеси угля с гра­ фитом зажимается в резаке, через рукоятку которого, снабженную воздушным краном (ручным или автома­ тическим), подводится сжатый воздух под давлением 4—6 кгс/см2. Электрод углубляется в щель реза на всю толщину разрезаемого металла плюс 2—3 мм (конец

79

электрода выступает снизу). Дуга горит между боковой поверхностью электрода и металлом, а воздух, выры­ ваясь из отверстий или щели, располагаемых около электрода, омывает последний и выдувает из реза рас­ плавленный металл [Л. 23].

Резка ведется на постоянном токе (плюс на элек­

для зажима электрода и ручным воздушным краном, рассчитанных на величину тока до 500 а.

Расход воздуха составляет 0,35—0,7 м3/мин.

К недостаткам этого метода следует отнести возмож­ ность науглероживания поверхности металла на кром­ ках реза при неправильно выбранных режимах работы

{Л. 23].

Резка проникающей дугой заключается в глубоком проплавлении металла по линии реза дуговым разрядом, направляемым потоком высокотемпературного ионизи­ рованного газа (плазмы). Одновременно газовая струя удаляет расплавленный металл. Газ приобретает необ­ ходимые свойства в головке резака, где он подвергается непосредственному действию мощного дугового разряда.

Рисунок 5-3 изображает схему головки резака с про­ никающей дугой. Между вольфрамовым электродом 1 и корпусом 2 возбуждается кратковременная дуга, кото­ рая затем увлекается струей ионизированного в ней

80

плазмы, зажигают уже рабочую, реЖуЩую дугу между вольфрамовым электродом и разрезаемым металлом.

Схема зажигания дуги при помощи осциллятора при­ ведена на рис. 5-4. Существуют также системы резаков, которые можно зажигать вспомогательной дугой, крат­ ковременно замыкая разрядный промежуток опусканием электрода до соприкосновения с корпусом и поднятием его. Можно зажигать вспомогательную дугу и путем замыкания разрядного промежутка временным введе­

нием в него проводящей вставки [Л. 23].

Для правильной работы и долговечности резака очень важна точность его изготовления и сборки, так как вольфрамовый электрод должен стоять строго соос­ но с отверстием сопла, иначе наступают односторонний перегрев сопла и быстрый выход его из строя.

Такие же последствия может вызвать неправильная эксплуатация резака: резка с чрезмерно большой ско­ ростью, отклоняющая режущую дугу от центрального положения, или касание наконечником разрезаемого металла, при котором дуга рабочего тока перескакивает внутрь сопла и, несмотря на водяное охлаждение, быст­ ро его сжигает. К этому же может привести работа без доступа или при недостаточном поступлении в резак охлаждающей воды.

Установка УДР-2М, как и некоторые другие, не ли­ шена существенного недостатка — плохого охлаждения сопла резака, благодаря чему резак быстро выходит из строя. Это учтено в модернизированной установке ИТЭФ-20М, общий вид которой показан на рис. 5-5. Система охлаждения ее резака исключает возможность образования паровых или воздушных мешков. Для рез­ ки крупных заготовок такая установка или подобные ей совмещаются с одной из известных газорезательных установок, например типа АСШ или СГУ-60-1. На схеме рис. 5-6 показана такая комбинированная установка типа УГЭР-500. Она состоит из станции управления 1, источника питания 2 типа ИПГ-500, поддерживающего шланги кронштейна 3, плазменной горелки 4 типа Т-18 и копировальной прямоугольно-координатной газореза­ тельной машины 5 [Л. 76]. На такой установке можно раскраивать листы металла шириной до 2 000 и длиной до 6 000 при толщине до 150 мм. В листах толщиной до 70 мм возможна пробивка начального отверстия при помощи той же горелки, для чего горелка устанавли­

82

до 70 мм. Желательно при этом питать их обмотки воз­ буждения от независимого источника, включая их по­ следовательно ![Л. 23] во избежание перемагничивания.

Сварочные выпрямители типов ВСС-300, ВСС-500 можно соединять последовательно по два и три в одной установке.

Резка плазменной струей. Отличие плазменной струи, применяемой также для резки металлов, плохо поддаю­ щихся кислородной резке, от проникающей дуги состоит в том, что здесь дуга горит не между электродом и раз­ резаемым металлом, а между электродом и наконечни­ ком, на выходном торце которого или в его канале рас­ полагается одно из дуговых пятен (второе — на воль­ фрамовом электроде), а наружу вырывается и режет металл только струя плазмы, образующей факел вне дуги.

Схемы устройства головок плазмогенераторов пока­ заны на рис. 5-8. Анодное пятно дуги не остается в од­ ной точке сопла, а быстро перемещается по кругу (дуга вращается), благодаря чему каждая точка получает немного энергии, отводимой материалом сопла в охлаж­ дающую воду, и сопло не сгорает в течение длительного времени. Таким образом, дуга здесь является внутрен­ ней, а газ под ее воздействием преобразуется в струю

Рис. 5-8. Схемы плазмогенераторов.

а — с каналом и соплом; б — с длинным каналом; в — с корот­ ким соплом.

/ — плазма; 5 —дуга; 3 — сопло; 4 — канал; 5 — электрод; 6 — подача газа.

85

плазмы. При работе на аргоне температура в струе плазмы достигает 10 000—15 000°С. Кроме аргона, воз­ можна работа на чистом азоте, водороде, гелии или па их смесях. Сруеп плазмы можно резать более толстый металл, чем проникающей дугой.

Плазменная струя не только плавит металл, но и выносит его расплавленные частицы из зоны реза, обла­ дая значительной кинетической энергией.

Плазменная струя образуется при более низких на­ пряжениях тока, нежели проникающая дуга, поэтому питание может осуществляться одним генератором ПС-500.

Установки плазменной струп комплектуются обычно из стандартной сварочной системы: генератора, пускорегулнрующих устройств, баллонов, смесительной и ре­ гулирующей газовой аппаратуры с добавлением к ним резака — плазмогенератора.

Резка плазменной струей может производиться вруч­ ную или резательной машиной (многих типов), табл.5-1-

Как плазменная струя, так и проникающая дуга дают очень аккуратный, экономный по расходу металла рез, а некоторое удорожание работы по сравнению с кисло- родно-флюсовой резкой вполне компенсируется высоким

8R