Установка для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою

Установка для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою, яка містить станину, змонтовані на ній пристрої подачі у зону зварювання деталей, що зварюються, корпуси-напрямні з каналами в кожному з них, виконаними СПІВВІСНО, в одному з яких розташований основний затискач для трубчастої оболонки, який містить цангу, а в іншому затискач електрода-тримача заглушки, виконаний у вигляді повзуна і зв'язаний із приводом створення зварювального зусилля, герметичну рознімну зварювальну камеру, яка містить меру, яка містить стаканоподібний корпус, закріплений на корпусі-напрямній основного затискача СПІВВІСНО його каналу, і розміщену усередині стаканоподібного корпусу цангу додаткового затискача трубчастої оболонки, упорний елемент, що охоплює повзун електрода-тримача і закріплений на корпусі-напрямній останнього з боку зварювальної камери, ущільнювальний елемент, що охоплює повзун електрода-тримача, а також джерело зварювального струму, яка відрізняється тим, що цанги основного і додаткового затискачів з'єднані між собою за допомогою тяг, у каналі корпуса-напрямної цанги основного затискача розташовано пружний елемент, контактуючий з торцем цанги основного затискача з боку пелюсток, а ущільнювальний елемент, що охоплює повзун електрода-тримача, розміщено на торцевій поверхні упорного елемента t Установка має відношення до машинобудування, а саме до устаткування для контактного стикового зварювання опором, і може бути використаний переважно для герметизації трубчастих оболонок стрижневих тепловиділяючих елементів (твелів) енергетичних ядерних реакторів Твели енергетичних ядерних реакторів і їхні зварені вузли тривалий час працюють у складних експлуатаційних умовах під дією радіаційних факторів, термомеханічних і гідравлічних навантажень у присутності агресивного, стосовно матеріалу оболонки і зварених швів, середовища і повинні забезпечувати корозійну та ерозійну СТІЙКІСТЬ, витримувати вібраційні й ударні навантаження без порушення герметичності Останнім часом усе більша КІЛЬКІСТЬ твелів герметизується зварними швами, виконаними методом контактного стикового зварювання у твердій фазі без розплавлення металу Відома установка для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою [патент України № 57589А, В23К11/00, 2003] [1] Установка містить станину, змонтовані на ній корпуси-напрямні з каналами в кожному з них, виконаними СПІВВІСНО, в одному з яких розташовані повзун і основний затискач для трубчастої оболонки, який містить цангу, а в іншому - електродтримач для заглушки, зв'язаний із приводом створення зварювального зусилля Установка має також герметичну рознімну зварювальну камеру, яка включає стаканоподібний корпус, закріплений на корпусі-напрямній основного затискача СПІВВІСНО його каналу, із розміщеною усередині нього, цангою додаткового затискача, упорний елемент, а також джерело зварювального струму При цьому повзун із боку зварювальної камери має хвостовик, що охоплює цангу основного затискача, яка прикріплена до стаканоподібного корпусу Повзун If) S О) 6154 з'єднано з упорним елементом цанги додаткового затискача. Така конструкція обумовлює значну швидкодію установки. Недоліком даної установки є невисока надійність роботи, яка викликана такими причинами. Під час фіксації трубчастої оболонки спрацьовування затискачів відбувається спільно, але основний затискач, прикріплений до корпусу камери, обжимає оболонку, залишаючись на місці, а додатковий, переміщуючись слідом за повзуном убік привода, одночасно обжимає оболонку і сковзає по ній. У результаті цього, особливо в місцях розрізів цангових затискачів, може відбуватися ушкодження поверхні трубчастої оболонки у вигляді подряпин або задирків, що являє собою концентратори напруг оболонки, а також погіршує її корозійні властивості. Крім того, в установці є громіздким вузол передачі зварювального зусилля, який складається зі штока електрода-тримача і корпусанапрямної, що приводить до витрат зварювального зусилля на їхнє переміщення і, як наслідок, до зниження якості зварного з'єднання. Поряд з цим, в установці використовується досить складна конструкція вузла цанги основного затискача, яка складається з її привода, повзуна й хвостовика, що веде до зниження надійності роботи установки. Відома установка для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою, обрана як прототип [патент України № 65292А, В23К11/00, 2004] [2]. Установка містить станину, змонтовані на ній корпуси-напрямні із каналами в кожнім із них, виконаними співвісно, в одному з яких розташований основний затискач для трубчастої оболонки, що містить цангу, а в іншому - затискач електрода-тримача заглушки, зв'язаний із приводом створення зварювального зусилля. Установка має також герметичну рознімну зварювальну камеру, яка містить стаканоподібний корпус, закріплений на корпусі-напрямній основного затискача співвісно його каналу, і розміщену усередині стаканоподібного корпусу цангу додаткового затискача, упорний елемент, який має можливість переміщення уздовж осі стаканоподібного корпусу з боку його відкритого торця, ущільнювальний елемент, що охоплює повзун електродатримача, а також джерело зварювального струму. При цьому затискач електрода-тримача виконаний у вигляді повзуна, а упорний елемент виконаний охоплюючим повзун електрода-тримача і закріплений на корпусі-напрямній останнього з боку зварювальної камери. Даний варіант виконання затискача електрода-тримача та розташування упорного елемента цанги додаткового затискача сприяє підвищенню якості зварного з'єднання. Проте, як і в установці [1], механізм фіксації трубчастої оболонки має різний принцип дії основного й додаткового затискачів. Дія додаткового затискача здійснюється вже після основного. При цьому переміщення його уздовж жорстко закріпленої оболонки ще більш збільшує імовірність ушкодження її поверхні, що приводить до зниження якості й виходу придатних виробів. До того ж кожний із затискачів має власний привід, що ускладнює конструкцію установки і знижує надійність її роботи. В основу корисної моделі поставлена задача створити таку установку для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою, яка у порівнянні з установкою, обраною як прототип, дозволяла б підвищити вихід придатних виробів, була б більш простою і надійною. Поставлена задача вирішується в установці, яка містить станину, змонтовані на ній пристрої подачі деталей, що зварюються, у зону зварювання, корпуси-напрямні з каналами в кожному з них, виконаними співвісно, в одному з яких розташований основний затискач для трубчастої оболонки, який містить цангу, а в іншому - затискач електрода-тримача заглушки, виконаний у вигляді повзуна і зв'язаний із приводом створення зварювального зусилля. Установка має також герметичну рознімну зварювальну камеру, яка містить стаканоподібний корпус, закріплений на корпусі-напрямній основного затискача співвісно його каналу і розміщену усередині стаканоподібного корпусу цангу додаткового затискача трубчастої оболонки, упорний елемент, що охоплює повзун електродатримача, і закріплений на корпусі-напрямній останнього з боку зварювальної камери, ущільнювальний елемент, що охоплює повзун електродатримача, а також джерело зварювального струму. Згідно з корисною моделлю цанги основного і додаткового затискачів з'єднані між собою за допомогою тяг, у каналі корпуса-напрямній цанги основного затискача розташовано пружний елемент, контактуючий з її торцем із боку пелюстків, а ущільнювальний елемент, що охоплює повзун електрода-тримача, розміщено на торцевій поверхні упорного елемента. З'єднання цанг основного та додаткового затискачів за допомогою тяг безпосередньо один з одним дозволяє діяти їм синхронно, одночасно затискуючи трубчасту оболонку, переміщатися разом із нею, лише охоплюючи оболонку, не ушкоджуючи її поверхні, що веде до підвищення якості та виходу придатних виробів. Наявність пружного елемента, розташованого у каналі корпуса-напрямній цанги основного затискача, який контактує з її торцем, дозволяє повертати з'єднані затискачі у початкове положення після завершення зварювального процесу й виходу їх із контакту з упорним елементом. Це дозволяє виключити використання в установці привода та повзуна цанги основного затискача і приводить до спрощення установки й підвищення надійності її роботи. Розміщення ущільнювального елемента, на торцевій поверхні упорного елемента дозволить йому при герметизації зварювальної камери одночасно контактувати з торцем цанги додаткового затискача та повзуном електрода-тримача, що веде до спрощення конструкції упорного елемента. На кресленні наведена схема пропонованої установки для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою. Установка містить станину 1, на якій розташовані нерухомий корпус-напрямна 2 основного затискача оболонки, закріплений через ізоляційну прокладку 3, і рухливий корпус-напрямна 4 із приводом 5. Корпуси-напрямні 2 і 4 мають співвісні 6154 канали 6 і 7 відповідно. У каналі 6 розташовані цанга 8 основного затискача трубчастої оболонки 9 та пружний елемент 10 повернення (наприклад, тарілчаста чи гвинтова пружина). У каналі 7 розташовано затискач змінного електрода-тримача 11 заглушки 12, виконаний у вигляді повзуна 13, зв'язаного з приводом 14 створення зварювального зусилля. На корпус-напрямній 2, співвісно його каналу 6, закріплено стаканоподібний корпус 15 зварювальної камери з центральним отвором 16 у днищі. У корпусі 15 розміщена цанга 17 додаткового затискача трубчастої оболонки, яка має торцевий виступ 18 і з'єднана за допомогою тяг 19 із цангою 8. Упорний елемент 20 виконано охоплюючим повзун 13 електрода-тримача 11 і закріплений через ізоляційну прокладку 21 на корпусі-напрямній 4 співвісно його каналу. На торцевій поверхні упорного елемента 20, зверненої до зварювальної камери, розташоване кільцеве ущільнення 22, установлене на тонкостінній втулці 23 із твердого пластику, наприклад, фторопласта. Між торцем цанги 17 із боку пелюстків і днищем корпуса 15 розташоване кільцеве ущільнення 24, а між бічними поверхнями корпуса 15 і цанги 17 - ковзне ущільнення 25. У стінці стаканоподібного корпусу 15 виконано отвір 26, з'єднаний патрубком 27 із вакуумним насосом 28 і джерелом 29 подачі інертного газу. Установка містить привід ЗО подачі заглушки та привід (на малюнку не показаний) подачі трубчастої оболонки у зварювальну камеру, а також джерело 31 імпульсного струму. Установка працює так. У початковому стані рухливий корпуснапрямна 4 розташовано у крайньому правому положенні й електрод-тримач 11 знаходиться на деякій відстані від зварювальної камери для можливості встановлення заглушки. Упорний елемент 20 не контактує з цангою 17 додаткового затискача, яка з'єднана з цангою 8 основного затискача і, отже, обидва затискачі утримуються пружним елементом 10 у розкритому стані. Кільцеві ущільнення 22 і 24 знаходяться в не підтисненому стані. Таким чином, зварювальна камера знаходиться в розкритому положенні, а установка - у готовності до проведення циклу зварювання. Трубчасту оболонку 9 через канал 6 у корпусінапрямній 2 і центральний отвір 16 у днищі корпусу подають рольгангом (на кресленні не показано) у зварювальну камеру на задану відстань. У цей же час за допомогою привода ЗО в електродтримач 11 подають заглушку 12. Після закріплення заглушки 12 в електроді-тримачі 11 вмикають привод 5 корпуса-напрямній 4, і заглушка подається у зварювальну камеру до заданого положення, так щоб між торцем оболонки 9 і торцем заглушки 12 залишався зазор рівний 1,0...1,5мм, необхідний для вакуумування і наступного заповнення оболонки інертним газом. Далі за допомогою привода 5 упорний елемент 20 рухається у бік цанги 17 додаткового затискача до стикання з нею і переміщає її разом із цангою 8 основного затискача уздовж осі корпусу-напрямної 2. В результаті цього затискачі одночасно фіксують трубчасту оболонку 9. При цьому одночасно відбувається і герметизація зварювальної камери за рахунок того, що виступ 18 на торці цанги 17 стискає кільцеве ущільнення 22, розташоване на торцевій поверхні упорного елемента 20, яке за допомогою втулки 23 обжимає повзун 13 електрода-тримача, а цанга 18 додаткового затискача стискає кільцеве ущільнення 24, яке обжимає трубчасту оболонку 9. Після цього за допомогою вакуумного насоса 28 здійснюють відкачку зварювальної камери і трубчастої оболонки 9 до необхідного залишкового тиску. Потім відкачку припиняють і у відкочений простір здійснюють напуск інертного газу від джерела 29 до заданого тиску. Після витримки виробу протягом 2...З секунд під тиском вмикають привід 14 зварювального зусилля і торець заглушки 12 приводять в контакт із торцем оболонки 9. Одночасно вмикають джерело 31 і через трубчасту оболонку 9 та заглушку 12 проходить імпульс зварювального струму. Під дією зварювального зусилля та нагрівання струмом заглушка 12 просувається повзуном 13 в оболонку 9, у результаті чого відбувається зварювання металу й утворюється герметичне зварене з'єднання. По закінченні зварювального процесу привод 14 зварювального зусилля перемикають на зворотний хід і повзун 13 з електродом-тримачем 11 повертається у початкове положення. Подачу інертного газу припиняють, а газ, що залишився в камері, випускається в систему вентиляції. Потім привод 5 перемикають у положення зворотного ходу, внаслідок чого корпус-напрямна 4 повертається у початкове положення. При цьому упорний елемент 20 від'єднується від цанги 17 додаткового затискача, і вона разом із цангою 8 основного затискача під дією пружного елемента 10 переміщається у початкове положення. Пелюстки цанг 8 і 17 одночасно розкриваються, звільняючи трубчасту оболонку 9 і ущільнення 24. Після цього готовий виріб виймають із зварювальної камери і починають новий цикл зварювання. Таким чином, конструкція пропонованої установки для контактного стикового зварювання трубчастої оболонки із заглушкою є більш простою та надійною, ніж установка, яка обрана як прототип. При цьому істотно підвищується якість і вихід придатних виробів. 6164 ЗО V////A 9 6 10 8 16 24 17 19 15 25 12 11 20 21 7 13 14 /Л/ 1 2 18 22 23 3 26 27 Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Підписне /\/ 4 / 5 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ-42, 01601 /