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

нне дуги вдоль шва, при его помощи можно сваривать алюминие­ вые сплавы толщиной от 1 мм.

На рис. 6-30 дана примерная схема соединений подобной уста­ новки с питанием не от выпрямителя, как это имеет место в уста­ новках ПДА и АДПГ, а от сварочного преобразователя.

Во многих случаях бывает выгодно применение плавящегося электрода в среде гелия. Во-первых, при сварке плавящимся электро­ дом не нужно беречь электрод от расплавления, а следует, наобо­ рот, быстро его плавить, следовательно, можно допускать гораздо большую плотность сварочного тока. Во-вторых, в гелии дуга вы­ деляет почти вдвое больше тепла, чем в аргоне.

В совокупности это дает значительно большие скорости сварки, а также позволяет сваривать металлы при больших толщинах за меньшее число проходов.

6-10. ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ АППАРАТОВ СВЕРХВЫСОКОГО ВАКУУМА

При изготовлении сверхвысоковакуумпой систе­ мы оказываются пригодными уже пе все виды сварки. Совершенно непригодна газовая, ацетилено-кислородная сварка, ограничена (применяется только в- отдельных случаях) ручная электродуговая сварка.

Лучшими -методами для получения сверхвысоковаку­ умных сварных соединении являются аргоно-дуговая и гелиево-дуговая сварка для металла малой и средней толщины, сварка автоматическая под слоем флюса для средних толщин и электрошлаковая сварка для металла больших толщин.

Для очень малых толщин (0,1—0,5 мм) следует при­ менять сварку в газонаполненных камерах, а для дета­ лей из активных и тугоплавких металлов можно поль­ зоваться сваркой электронным лучом в вакуумной ка­ мере.

В отдельных случаях для сверхвысоковакуумной сварки хороши и метод холодной сварки пластической деформацией и метод сварки трением и диффузионная сварка в вакууме.

При сварке под слоем флюса и электрошлаковым ме­ тодом конструктивные формы соединений остаются общими. Но следует внимательно следить за тем, чтобы нигде в соединениях не оставалось даже очень малых скоплений шлака. Если есть опасность его появления в корне шва, то заготовки должны делаться так, чтобы после сварки корень шва мог 'быть удален механической обработкой. Сварку под слоем флюса надо стараться

140

вести изнутри, из вакуумной полости. Это обеспечит получение 'Соединений без внутренних щелей или неров­ ностей, которые неизбежны на тыльной стороне шва. Если же необходимо варить наружным швом, то внут­ реннюю сторону соединения желательно обработать ре­ занием, даже если для этого будет необходимо сделать лишний шов или лишнее разъемное соединение, или же сварку вести на формирующих прокладках.

Аргоно-дуговую сварку также необходимо вести или изнутри, пли на формирующих подкладках сквозным проваром во избежание оставления с обратной стороны

шва хотя бы небольших щелей или неровностей. Помимо ранее сделанных рекомендаций в отношений

конетруктив'ных форм сварных соединений, считаем не­

2—2,5 мм. Ширина и глубина канав­ ки определяются обычно в зависимости от диаметра так,

чтобы проходил резец, но глубина канавки не должна быть меньше высоты вложенного кольца. Если плиту (фланец) неудобно ставить на токарный станок, то ка­ навку приходится делать на фрезерном станке.

141

Угловое соединение толстого металла с тонким де­ лается по схеме рис. 6-33 со стороны вакуума или сквоз­ ным проваром на формирующих шов подкладках, или с механической обработкой обратной стороны.

Наконец, приварку фланцев рекомендуется делать по схеме ргас. 6-34 на формирующей подкладке К, при­ чем толщина горловины Si должна быть па 1—1,5 мм

115 а.

больше толщины стенки. Зазор с не должен превышать 0,3 мм. Если же после сварки возможна обработка из­

замкового шва делается с присадкой. Присадочным ма­

углерода для стали, а для меди и алюминия с содержа­ нием раскислнтелей, которыми являются кремний, мар­ ганец, хром, цирконий.

Сварка установок сверхвысокого вакуума требует осо'бо тщательного соблюдения чистоты и аккуратности в работе. Электродная проволока для сварки под флю­ сом и электрошлаковой сварки (или электродные стерж­ ни) должна -быть очищена, протравлена и тщательно промыта и просушена. Флюс должен быть просеян и просушен. Аргон необходимо брать только марки А. Не­ обходимо обращать самое серьезное внимание на серти­ фикаты свариваемого металла и присадочной прово­ локи.

142

играющих роль щ л ю з о ё для подачи и выдачи деталей и экономайзеров для аргона. Газ подается через -перфори­ рованный пол камеры, а выпускается через верхнее от­ верстие, что обеспечивает хорошую промывку камеры от воздуха. Камера имеет смотровые окна из плекси­

гласа.

Сварка вручную не может обеспечить особенно тон­ ких работ. Для их выполнения необходимо иметь каме­ ры с автоматизированной сварочной установкой. Такие камеры лучше делать металлическими, так как для успешной сварки достаточно давления защитного газа в 0,1—0,15 кгс/см2, что дает огромную экономию -газа,

заполняется инертным газом до указанного давления и производится сварка. Загрузка и выгрузка деталей че­ рез шлюзы возможна, но сложна. Обычно для за-грузки камера открывается (подъемом колпака пли снятием крышки) и для нового производственного цикла вновь откачивается и заполняется газом.

Для ускорения откачки в целях увеличения произво­ дительности имеет смысл заполнять пустоты в камере алюминиевыми пли стеклянными балластными -массива­ ми, что уменьшает объем откачиваемого воздуха. Для той же цели можно применить и вакуумный бак (рессивер), имеющий объем в 2—3 раза 'больше откачивае­ мой камеры и вакуумируемый темн же насосами в пе­ риод выгрузки и загрузки камеры, а в начале откачки переключаемый на откачку воздуха из камеры, благо­ даря чему быстро удаляется большая часть воздуха.

Сварка в газонаполненной камере резко отличается по качеству от обычной газодуговой и дает возможность проводить очень тонкие сварные работы па любых ме­ таллах.

В газонаполненных камерах хорошо свариваются алюминии, медь, титан, прецизионные сплавы.

6-12. СВАРКА В ВАКУУМНОЙ КАМЕРЕ

В высоком вакууме трудно зажечь сварочную ду­ гу. Для появления душ нужна ионизация газа, которо­ го в высоком вакууме слишком мало. Однако очень большими токами, которыми пользуются в процессе

144

I f

Рис. 6-37. Схема установки для сварки электронным лучом в вакууме.

вакуумной дуговой плавки, можно получить в месте- да-- жигания дуги облачко паров и газов, выделяющихся из расплавляемого металла, и в нем зажечь и поддерживать дугу. Но такой процесс малопригоден для сварки, так как оп слишком груб для тех конструкций, которые приходится сваривать в вакуумной камере.

В вакуумную камеру приходится помещать для свар­ ки детали из химически активных и тугоплавких метал­ лов (титан, цирконий, тантал, вольфрам, молибден и др.), которые в других условиях сваривать нельзя, а де­ тали из «их имеют обычно 'Небольшие размеры и тол­ щину стенок и требуют весьма тонкой технологии.

Такие детали могут с успехом свариваться в высо­ ком вакууме электронным лучом. Лучшие сорта защит­ ных газов имеют примеси кислорода, азота и влаги в ко­ личестве 0,01%, в то время как при давлении 10~5 мм рт. ст. в вакуумной камере этих примесей оста­ ется всего 0,0000013%. Кроме того, современное элект­ ронное сварочное оборудование (электронные пушки) позволяет фокусировать энергию на пятне диаметром