Устройство л.е.федорова для сварки

 

Использование: изготовление сварных изделий из особо тонких материалов. Сущность изобретения: устройство для сварки содержит прижим с отверстиями для прохода в зону сварки теплового луча и второе отверстие, соединенное с каналом для подачи газа. Устройство имеет систему охлаждения с теплообменником и каналом, расположенным по периметру прижима, ось которого параллельна поверхности прижима. Система охлаждения имеет два источника охлаждения, емкость со сжатым аргоном и емкость с жидким азотом, и теплообменник, в котором установлены трубопроводы для подачи охлаждающей среды. Устройство обеспечивает возможность сварки деталей из особо тонких материалов без прожогов, а также предотвращает образование заметной зоны термического влияния. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Предполагаемое устройство относится к технологии лучевой сварки и может быть использована для изготовления сварных изделий из особо тонких материалов.

Известно устройство для лазерной обработки, содержащее прижим с отверстием для прохода в зону обработки лазерного луча. Прижим выполнен в виде блока. В блоке перпендикулярно отверстию для прохода лазерного луча выполнен канал для подачи газа, соединенный с отверстием для прохода луча. Это устройство не обеспечивает высокое качество свариваемых изделий из тонких и особо тонких материалов.

Конструктивное выполнение устройства для сварки представлено на чертежах, где на фиг. 1 показан общий вид устройства в разрезе по линии разметки (по осевой), на фиг. 2 приведен вид в плане, на фиг 3 показан вид на устройство сбоку, а на фиг. 4 приведена фотография сечения сварного шва, полученного при сварке деталей из стальной фольги.

Устройство для сварки содержит прижим 1, выполненный в виде монолитной платформы и предназначенный для фиксации свариваемых кромок (на чертеже не показаны). В прижиме 1 выполнено сквозное отверстие 2, предназначенное для пропускания теплового луча, например, лазера (на чертеже на показан) в зону сварки.

В платформе 1 выполнены в виде проточек канал 3, расположенный по периметру, и канал 4, расположенный по продольной оси платформы. На входе канала 4 установлен дроссель 5, выполненный в виде заглушки с отверстием, диаметр которого существенно (в 10 и более раз) меньше, чем диаметр канала 4. Дроссель 5 предназначен для обеспечения резкого расширения объема полости, через которую проходит охлаждающий газ. Канал 4 соединен отверстием 6, предназначенным для прохождения охлаждающего газа из канала 4 в зону сварного шва 7. Канал 4 трубкой 8 соединен также с окном 2. Каналы 3 и 4 соединены с теплообменником 9, связанным с источниками (на чертеже не показаны) охлаждения. В качестве источников охлаждения использованы емкости с жидким азотом и сжатым аргоном. При этом канал 3 входом соединен с концом трубопровода 10 теплообменника 9, а выходом соединен с концом трубопровода 11, другим концом соединенного с емкостью (на чертеже не показана) для сбора отработанного жидкого азота, причем другой конец трубопровода 10 соединен с источником жидкого азота. Канал 4 через дроссель 5 соединен с концом трубопровода 12, другим концом соединенного с емкостью со сжатым аргоном. Трубопроводы 10, 11, 12 выполнены из медных трубок, скреплены (спаяны) по части боковой поверхности и закрыты снаружи теплоизолирующим кожухом 13.

На поверхности платформы прижима 1 сверху нанесена разметочная линия 14, проходящая через центры отверстий 2 и 6. Профиль прижимной поверхности 15 платформы выполнен соответствующим форме свариваемых деталей, например для трубы, сечение профиля выбрано в виде части окружности (показано пунктиром на фиг.3).

Устройство для сварки работает следующим образом: Заготовку устанавливают таким образом, чтобы линия кромок проходила через отверстия 2 и 6 прижима 1. Такую установку осуществляет с помощью разметочной линии 14.

Затем из источников охлаждения через трубопроводы 10 и 12 теплообменника 9 в устройство для сварки подают жидкий азот и под давлением аргон. Протекающая по каналу 3 парогазовая смесь кипящего азота охлаждает платформу прижима 1 до температуры порядка -190^oC. Аргон, охлажденный в теплообменнике 9, проходит через дроссель 5, резко расширяется в канале 4 и переходит (в значительной части поступившего количества) в жидкое состояние, после чего через отверстие 6 он затекает в зазор кромок. Здесь он испаряется, создавая качественную защиту нижней поверхности шва 7 от окисления. Одновременно аргон, находящийся в канале 4 в газообразном состоянии, через трубку 8 обдувает сварочную ванну, создаваемую с помощью лазерного луча, сверху.

Лазерный луч для сварки формируют через примерно 5^oC10 сек после начала охлаждения кромок шва и через отверстие 2 подают в зону сварки, где образуют ванну расплава. Охлажденная прижимная поверхность 15 охлаждает зону сварки и обеспечивает получение мелкозернистой структуры сварного шва. Этому также способствует находящийся в зазоре жидкий аргон. При перемещении устройства для сварки посредством разметочной линии контролируют положение кромок относительно центров отверстий 2 и 6.

Отрицательная температура вокруг сварочной ванны препятствует распространению тепла по свариваемым деталям, предотвращает образование заметной зоны термического влияния и исключает прожоги, но не препятствует сплавлению кромок, обеспечиваемому воздействием теплового лазерного луча.

Формула изобретения

1. Устройство для сварки, содержащее прижим с отверстием для прохода в зону сварки теплового луча, соединенный с каналом для подачи газа, отличающееся тем, что оно снабжено системой охлаждения, выполненной с теплообменником и с каналом, расположенным по периметру прижима, ось которого параллельна поверхности прижима, и соединенной с каналом для подачи газа, прижим выполнен со вторым отверстием, причем второе отверстие соединено с каналом для подачи газа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прижим выполнен в виде монолитной платформы, а каналы выполнены в виде проточек в платформе.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы выполнены в виде трубопроводов, установленных на прижиме.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что система охлаждения выполнена с двумя источниками охлаждения и собирающей емкостью, теплообменник выполнен в виде теплоизолирующего кожуха с размещенными в нем трубопроводами, стенки которых установлены в контакте одна с другой, при этом одни концы двух трубопроводов соединены с источниками охлаждения, а другие концы - соответственно с входными отверстиями каналов прижима, при этом третий трубопровод одним концом соединен с выходным отверстием канала, расположенного по периметру прижима, а другим с собирающей емкостью.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве источников охлаждения использованы соответственно емкость со сжатым аргоном и емкость с жидким азотом.

6. Устройство по пп.1-5, отличающееся тем, что оно выполнено с разметкой в виде линии, нанесенной на поверхности прижима и проходящей через центры отверстий прижима.

7. Устройство по пп.1-6, отличающееся тем, что соотношение диаметров отверстия для прохода в зону сварки теплового луча и второго отверстия выбрано в пределах 1:2-50.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4