Установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций

Полезная модель относится к оборудованию для диффузионной сварки в вакууме слоистых титановых конструкций и может быть использована, прежде всего, при изготовлении тонкостенных конструкций. В пневмомагистрали установки в отводе на участке, размещенном в термокомпрессионной камере, установлен газоадсорбирующий вкладыш в виде патрубка, например, из трубы титана или титановых сплавов. Внешний диаметр d_в патрубка выбирается из условия размещения в отводе с зазором, площадь поперечного сечения которого равна или превышает площадь проходного сечения патрубка не более чем в 8 раз. Длина L и внутренний диаметр d патрубка выбираются из условия: L=k·d, где k=(3,15-3,16)·10¹³ ·t^-4,15 - эмпирический коэффициент, t - численное значение температуры сварки. В системе обеспечения рабочего вакуума установки используется форвакуумный насос, выполненный с возможностью получения вакуума (10^-1 - 10^-2)мм рт.ст. Технический результат - упрощение и удешевление установки, снижение энергетических и материальных затрат на осуществление процесса диффузионной сварки в вакууме слоистых титановыхконструкций. 1 н.п., 2 з.п. ф-лы, 3 илл.

Полезная модель относится к оборудованию для диффузионной сварки в вакууме слоистых титановых конструкций и может быть использована, прежде всего, при изготовлении трехслойного титанового корпуса лазерного генератора, а также теплообменников, панелей с сотовым заполнителем и т.п.

Создание рабочего вакуума и подержание необходимой степени вакуумирования в установках диффузионной сварки, являются одним из необходимых условий, при которых исключается проникновение остаточного воздуха в зону формирования сварного соединения и устраняется одна из причин непровара.

Известным путем создания рабочего вакуума в установках диффузионной сварки является использование системы обеспечения вакуума, состоящей из из форвакуумного насоса, создающего предварительный вакуум, диффузионного насоса и запорной арматуры для вакуума. (Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. - М.: Машиностроение, 1976 г., стр.78-102).

Основные недостатки использования в известных установках диффузионных насосов - замасливание вакуумной системы, их высокая стоимость, а также большие затраты времени и энергии на достижение рабочего вакуума.

Несовершенство запорной арматуры для вакуума является причиной притока воздуха в вакуумную камеру и полость свариваемых деталей в процессе диффузионной сварки вследствие активных газоадсорбционных процессов во внутренней полости свариваемых поверхностей титановых деталей в условиях высокотемпературного нагрева и возникающего перепада давлений.

Известна установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций, включающая термокомпрессионную камеру с системой обеспечения рабочего вакуума, в которой несовершенство запорной арматуры вакуумного насоса компенсируется размещением в пневмомагистрали последнего газоадсорбирующего устройства в виде нагреваемого переходника с газопоглощающим вкладышем (описание к патенту RU 47798 U1, МПК 7 В23К 20/00, 10.09.2005).

Известное техническое решение позволяет повысить степень вакумирования, но при этом не исключается необходимость использования диффузионного и форвакуумного насосов. Кроме того, использование нагреваемого газоадсорбирующего устройства связано с дополнительными энергозатратами.

Задача полезной модели - усовершенствование системы обеспечения вакуума в установке для диффузионной сварки преимущественно трехслойного титанового корпуса лазерного генератора, в котором титановая фольга заключена между опорными решетками, полученными просечкой окон на тонколистовом титановом материале.

Технический результат от использования полезной модели заключается в упрощении и удешевлении установки, снижение энергетических и материальных затрат на осуществление процесса диффузионной сварки в вакууме слоистых титановых конструкций.

Технический результат достигается тем, что в установке для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций, включающей термокомпрессионную камеру с системой обеспечения рабочего вакуума, имеющей вакуумный насос и пневмомагистраль с газоадсорбирующим вкладышем, последний выполнен в виде патрубка, закрепленного в отводе пневмомагистрали на участке, размещенном в термокомпрессионной камере, причем внешний диаметр d_в патрубка выбирается из условия размещения в отводе с зазором, площадь поперечного сечения которого равна или превышает площадь проходного сечения патрубка не более, чем в 8 раз, а длина L и внутренний диаметр d патрубка выбираются из условия: L=k·d, где k=(3,15-3,16)·10¹³ ·t^-4,15 - эмпирический коэффициент, t - численное значение температуры сварки.

При этом патрубок может быть выполнен из титана или титановых сплавов, в системе обеспечения рабочего вакуума может быть использован форвакуумный насос, выполненный с возможностью получения вакуума (10^-1 - 10^-2) мм рт.ст.

На фиг.1 - схематично изображена установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - вид Б-Б фиг.2.

Установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций состоит из термокомпрессионной камеры 1, включающей нагревательные элементы 2, тонкостенную герметичную оболочку 3 из пластичного тонколистового металла для размещения в ней деталей 4 свариваемой конструкции и систему обеспечения рабочего вакуума, имеющую форвакуумный насос 5 и пневмомагистраль 6 с газоадсорбирующим вкладышем 7. Газоадсорбирующий вкладыш выполнен в виде патрубка 7, например, трубы из титана или титановых сплавов. Патрубок 7 установлен с зазором коаксиально в отводе 8, соединяющем пневмомагистраль 6 с герметичной оболочкой 3, и, размещенном в термокомпрессионной камере 1.

Длина L и внутренний диаметр d патрубка 7, внешний диаметр d_в и внутренний диаметр D отвода 8 выбираются из условия предотвращения проникновения активных газов из пневмопровода 6 в полость герметичной оболочки 3 в процессе сварки. Условие выполняется при размещении патрубка 7 в отводе 8 с зазором, площадь поперечного сечения которого равна или превышает площадь проходного сечения патрубка 7 не более чем в 8 раз, и при L=k·d, где k=(3,15-3,16)·10 ¹³·t^-4.15 - эмпирический коэффициент, t - численное значение температуры сварки.

В таблице приведены примеры выбора параметров газоадсорбирующего патрубка в установке для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций в диапазоне температуры сварки Т_с=(800-1000)°С.

Принцип работы установки заключается в следующем.

Перед проведением процесса диффузионной сварки внутреннюю полость герметичной оболочки 3 с деталями 4 свариваемой конструкции через пневмомагистраль 6 вакуумируют форвакуумным насосом 5 до заданной степени разряжения, например, 10^-1 - 10^-2 мм рт.ст. Далее в термокомпрессионной камере 1 осуществляют диффузионную сварку деталей 4 с проведением нагрева и изотермической выдержки, в процессе которых во внутренней полости свариваемой титановой конструкции 4 и внутренней полости 8 патрубка 7 протекают идентичные газоадсобрционные процессы. При этом, вследствие выбранных параметров газоадсорбирующего патрубка 7, последний выполняет одновременно функцию диффузионного насоса, обеспечивая отток активных газов из полости свариваемых деталей и рабочий вакуум, и, функцию затвора проникновению активных газов из пневмопровода 6 в полость герметичной оболочки 3.

1. Установка для диффузионной сварки слоистых титановых конструкций, включающая термокомпрессионную камеру с системой обеспечения рабочего вакуума, имеющей вакуумный насос и пневмомагистраль с газоадсорбирующим вкладышем, отличающаяся тем, что газоадсорбирующий вкладыш выполнен в виде патрубка, закрепленного в отводе пневмомагистрали на участке, размещенном в термокомпрессионной камере, причем внешний диаметр d_в патрубка выбран из условия размещения в отводе с зазором, площадь поперечного сечения которого равна или превышает площадь проходного сечения патрубка не более чем в 8 раз, а длина L и внутренний диаметр d патрубка выбраны из условия:

L=k·d,

где k=(3,15-3,16)·10 ¹³·t^-4,15 - эмпирический коэффициент,

t - численное значение температуры сварки.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что патрубок выполнен из трубы из титана или титановых сплавов.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в системе обеспечения рабочего вакуума использован форвакуумный насос, выполненный с возможностью получения вакуума (10^-1 -10^-2) мм рт. ст.