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

ной сваркой методом пластической деформации, а свар­ ка переходников (трубчатых или стержневых) из разно­

ствляться в одних случаях методом трения, а в других — методом диффузионной сварки в вакууме.

В вакуумной камере производится и сварка электрон­ ным лучом, которая применяется для соединения хими­ чески активных и тугоплавких металлов: титана, танта­ ла, циркония, вольфрама, молибдена и др. В последнее время в связи с разработкой крупногабаритных элект­ ронно-лучевых сварочных установок на них стали свари­ вать и довольно крупные узлы из специальной стали, меди, алюминиевых сплавов, титана.

В вакуумной лее камере выполняется и сварка упо­ мянутым выше диффузионным методом, заключающим­ ся в том, что свариваемые детали при нагреве, не дости­ гающем температуры плавления, в чреде вакуума спо­ собны свариваться при сравнительно небольших усили­ ях сжатия, не вызывающих заметного отклонения дета­ лей от запроектированных размеров.

Диффузионный метод ценен в случаях необходимости сварки разноименных материалов, резко отличающихся

можно соединять детали в некоторых сочетаниях с неме­ таллическими материалами. Однако этот способ сварки требует специальных приспособлений для каждого слу­ чая сварки.

6-3. УСЛОВИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВАКУУМНО-ПЛОТНЫХ ш в о в

Некоторые требования, так же как и некоторые сварочные приспособления, являются общими для всех (или нескольких) методов вакуумно-плотной сварки. По­ этому для краткости изложения мы познакомим с ними читателя в первую очередь.

Главнейшим условием, обеспечивающим вакуумную плотность сварных швов, является аккуратность работы, т. е. неуклонное и точное выполнение технологических требований и вакуумной гигиены. Она может быть со­ блюдена в достаточной степени только там прежде всего, где достаточно чисто.. Рабочее место сварщика, сварочный пост, все приспособления, детали и присадоч-

112

Ный Материал .должны быть чистыми: пыль, сор, Окали­ на недопустимы. Помещение сварочной мастерской должно .хорошо вентилироваться и иметь хорошее осве­ щение.

Вторым основным условием является удобство рабо­ ты 'сварщика. Сварщик должен при [ручной сварке рабо­ тать сидя, для чего сварочный пост снабжается поворот­ ным и регулируемым по высоте сидением. Для всех ме­ тодов вакуумно-плотной сварки обязательными являются следующие технологические требования.

1. Свариваемый металл должен быть очищен и тща­ тельно обезжирен.

Следы жиров, мыла, сорбированная влага, осевшая на поверхности основного металла пыль — все это в про­ цессе сварки образует газ, остающийся в швах в виде мельчайших или более крупных пор, а иногда ираковин.

2.Присадочный металл также должен быть тщатель­ но очищен и обезжирен.

3.Сварной шов должен накладываться по возмож­ ности от начала до конца непрерывно и во всяком слу­ чае с минимально возможным числом перерывов (каж­ дый перерыв в -сварке шва является местом возможного образования течи).

4.В случае перерыва в наложении шва, случайного пли необходимого (например, для смены электрода), конец уже наложенного шва должен быть тщательно за­ чищен от шлака или окалины (бойком, зубилом, сталь­ ной щеткой) и продолжение шва должно накладывать­ ся с перекрытием в 5—15 мм в зависимости от толщины материала.

-5. Сварка должна вестись с равномерной скоростью.

6.В -отличие от сварки общего назначения сварочная дуга для вакуумно-плотной сварки должна перемещать­ ся прямолинейно вдоль линий сварного шва.

7.Для вакуумной сварки детали небольших толщин

иразмеров собираются с зазором не более 0,3 мм, но без запрессовки.

8.Подварки крайне нежелательны. Нужно стремить­ ся варить весь шов одинаково качественно.

9.Особое внимание должно обращаться на стыки и

перекрещивания швов, в которых даже у опытных свар­ щиков обнаруживается наибольшее количество течей.

10. В обычной сварке на-груженных конструкций, про­ изводимой усиленным швом, вогнутый шов считается

дует руководствоваться правилом, которое гласит, что сварка механизированная или автоматизированная всег­ да лучше ручной.

6-4. ГАЗОВАЯ СВАРКА

Несколько внимательнее необходимо рассмотреть характер­ ные особенности некоторых видов сварки применительно к изготовле­ нию высоковакууммой системы.

Для вакуумной плотной газовой сварки малоуглеродистой стали небольших толщин (менее 1,5 мм) вполне пригодно ацетилено-кисло­ родное пламя. Ацетилен может применяться из баллонов, также может быть получен на месте сзаркп в любом ацетиленовом генера­ торе. Применяются обычные горелки малых номеров. В отношении подачи кислорода также никаких особых требований для вакуумной сварки не предъявляется.

Таким образом, для газовой вакуумно-плотной сварки все обо­ рудование и инструмент остаются обычными, стандартными. Мы счи­ таем ацетилено-кислородную аппаратуру и оборудование общеизвест­ ными и не будем на них останавливаться, заметим только, что для газовой сварки стали малых толщин, что чаще всего и встречается в изготовлении вакуумной системы, следует пользоваться ацетилено­ выми и кислородными шлангами облегченного типа. Это значительно облегчает .манипулирование горелкой и дает возможность сварщику уточнить свои движения, что особенно важно прн изготовлении тонких н сложных деталей (сварка трубок, ниппелей, рубашек охлаж­ дения, охлаждаемых ловушек и т. п.). Сварка ведется нейтральным пламенем обычными приемами как оплавлением кромок основного металла, так и с присадочным металлом.

Виды сварных соединений и соответственная подготовка деталей н сборка узлов под сварку — обычные.

Газовая сварка цветных металлов и нержавеющей стали в ва­ куумной технике не рекомендуется ввиду неизбежного интенсивного окисления или науглероживания металлов и выгорания некоторых компонентов из цветных сплавов, что делает шзы ненадежными з ва­ куумном отношении.

6-5. РУЧНАЯ ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА

В вакуумной технике, как и во всем машиностроении, рас­ пространенным видом сварки является ручная электродуговая сварка качественными обмазанными электродами. При достаточной квалифи­ кации сварщика, правильно подобранных режимах сварки и качест­ венных электродах ручная электродуговая сварка дает вакуумноплотные швы.

Ручной электродуговой сваркой можно сваривать как малоугле­ родистые стали, так м высоколегированные нержавеющие стали. Общие правила вакуумно-плотной сварки, -приведенные в начале гла­ вы, целиком относятся и к электродуговой сварке. Из них особенно важны: соблюдение чистоты, подбор высококачественных электродов, достаточная сила сварочного тока, короткая дуга, непрерывность го­ рения дуги, зачистка мест стыковки шво.в и зажигания дуги, прямо­ линейность перемещения сварочной дуги.

Сварку малоуглеродистых и нержавеющих высоколегированных сталей следует производить (постоянным током. Сварка этих сталей переменным током, особенно -при наличии осциллятора, возможна, но

117

результаты получаются далеко не столь надежными, да и сама свар­ ка более трудна п требует большого опыта сварщика.

Вакуумно-плотная сварка требует наибольшей плотности металла шва. Так как при обычной электродугоноп сварке шов образуется в основном за счет наплавления металла электрода, то необходимо соблюдать условия, при которых правильно подобранный металл электрода переходил бы в шов с наименьшей степенью окисления и азотирования. Это может быть достигнуто путем сварки наиболее короткой дугой.

Короткая дуга (2—3 лш) развивает достаточно тепла для глубо­ кого провара шва непосредственно в сварочной ванне, но не перегре­ вает металл электрода в капельной его фазе, когда он образует жид­ кую каплю на конце электрода и стекает в сварочную ванну. Жид­ кий металл при короткой дуге имеет меньшую поверхность соприкосновения с кислородом н азотом воздуха, уменьшается -ве­ роятность образования в шве окислов железа и включений МпО и SiOaГазовая защита, образовавшаяся при сгорании газообразующих компонентов обмазки, при короткой дуге достигает своего наиболее полного эффекта: при малой высоте столба дуги тот же объем за­ щитных газов образует более широкий и надежный защитный пояс.

Наоборот, -при длинной дуге металл электрода, расплавляясь, образует свободную каплю, сравнительно долго остающуюся в столбе дуги. Капля металла перегревается до попадания в сварочную ванну, причем имеется большая возможность соприкосновения расплавленно­ го металла с воздухом.

Таблица 6-1

Основные свойства отечественных электродов для сварки малоуглеродистых сталей

118

При длинной дуге, кроме того, металл шва легко может получить нерастворимые в железе включения и избыток газов, которые при быстром затвердевании и остывании шва приводят к образованию раковин и шлаков. Таким образом, вопрос о длине дуги в вакуумной

сварке приобретает первостепенную важность.

Электроды, пригодные для вакуумной сварки, должны обеспечи­ вать получение металла шза, обладающего высокой пластичностью, очень плотного, .не склонного к образованию трещин, с легко отделяе­ мой шлаковом коркой. Кроме того, они должны давать малое разбрыз­ гивание металла в процессе сварки, так как большое количество брызг способствует загрязнению и коррозии изделий в околошовной зоне.

Для малоуглеродистой стали следует рекомендовать электроды УОНИИ-13/45, ГОСТ 9467-60. Этими электродами .можно уверенно получать вакуумно-плотные швы. Менее пластичный шов, но доста­ точно надежный в отношении вакуумной плотности получается при сварке малоуглеродистой стали электродами УОНИИ-13-55, ГОСТ 9467-60. В табл. 6-1 приведены технические данные электродов обеих марок [Л. 55].

Из распространенных в нашей промышленности импортных элек­ тродов для сварки малоуглеродистой стали рекомендуются чехосло­ вацкие электроды марки ВН-48. Они дают весьма надежный чистый шов, и сварка ими незатрудиительна в различных положениях. Из шведских электродов надежной является марка ОК49Р. Все ука­ занные марки требуют постоянного тока с подключением (+ ) на электрод (обратная полярность).

При всех марках электродов сварка должна вестись по очищен­ ному до блеска металлу с обязательным соблюдением изложенных выше общих правил вакуумной сварки.

119