УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАЙКИ И СВАРКИ СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ Российский патент 1997 года по МПК B23K1/05 B23K28/00 H05B31/30 

Изобретение относится к области получения неразъемных соединений пайкой или сваркой, в частности к устройству для пайки и сварки световым лучом изделий, которое может быть использовано для реализации различных технологических процессов, связанных с локальным нагревом поверхности обрабатываемого материала.

Известно устройство, используемое для нагрева и освещения, состоящее из цилиндрического корпуса с вогнутой полостью, имеющей криволинейную отражающую стенку. Корпус выполнен из непрозрачного диэлектрического материала и выполняет функции отражателя. Внутри корпуса расположены электроды, обеспечивающие нагрев при зажигании дуги [1]
Известное устройство используется для получения сфокусированного потока лучистой энергии небольшого сечения.

Для повышения мощности излучения известно использование устройства, содержащего металлический отражатель, охлаждаемый водой, и кварцевый экран для выхода излучения. Электроды анод и катод расположены внутри отражателя и установлены стационарно [2]
Недостатком известного устройства является стационарное размещение электродов в отражателе, что это снижает КПД его работы в процессе износа электродов. При этом в процессе работы устройства требуется герметизация внутренней полости отражателя и заполнение газом под высоким давлением.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности и безопасности работы установки.

Поставленная задача решается тем, что устройство для пайки и сварки световым лучом, содержащее размещенный в охлаждаемой рубашке отражатель с расположенными в нем катодом и анодом, прозрачный экран, для возбуждения дугового разряда снабжено дополнительным анодом, выполненным в виде сопла и установленном в охлаждаемом корпусе с каналами для подачи плазмообразующего газа, катод размещен в сопле с возможностью перемещения, в основном аноде выполнен кольцевой канал для подачи защитного газа.

Такое конструктивное расположение катода в сопле, выполняющем функции дополнительного анода, позволяет получить систему поджига для возбуждения дугового разряда за счет образования узкого потока плазмы и при этом требуется высокое напряжение для получения дуги между электродами и высокого давления газа, как в газоразрядных лампах.

Электроды в отражателе могут быть установлены с возможностью перемещения вдоль его оси для юстировки дугового промежутка относительно излучающего фокуса отражателя.

Устройство для светолучевой пайки и сварки может содержать держатель катода, закрепленный на корпусе, в котором расположено сопло, шток с упором, установленный внутри держателя и закрепленный на катоде. При этом узел, включающий сопло с корпусом и держатель катода, может быть установлен в отражателе с возможностью перемещения.

Отражатель и корпус в устройстве могут быть выполнены с коническими поверхностями и отражатель установлен в корпусе с возможностью перемещения для регулировки положения отражателя.

Внутренняя поверхность отражателя может состоять из нескольких частей эллипсоидной и сферической формы для увеличения коэффициента использования лучистого потока источника света, уменьшить величину свободного выхода пучка света за пределы отражателя, уменьшить его габариты и устройства в целом.

Согласно изобретению, прозрачный экран в устройстве для светолучевой пайки и сварки может быть выполнен вогнутым внутрь отражателя, в частности в виде сферы с центром, совпадающим с фокусом отражателя, что также дает возможность уменьшения потери лучистого потока, выходящего из отражателя.

На фиг. 1 изображено устройство в общем виде; на фиг. 2 конструкция отражателя с насадкой.

Устройство для пайки и сварки световым лучом содержит металлический отражатель 1, внутри которого расположены электроды катод 2 анод 3. Отражатель 1 установлен в охлаждаемой рубашке 4. Для возбуждения дугового разряда в устройстве предусмотрена система поджига. Устройство содержит дополнительный анод, выполненный в виде сопла 5, в котором расположен катод 2 с возможностью перемещения в нем, возвратная пружина 6 обеспечивает возврат катода 2 в исходное положение. Сопло 5 располагается в охлаждаемом корпусе 7 с каналом 8 для подачи газа. Катод 2 установлен в стакане 9, к которому крепится шток 10 с упором 11. Шток размещается в держателе 12, внутри которого также расположены охлаждаемые токоподводы 13 для подачи напряжения на катод 2 и сопло 5.

В основном аноде выполнен кольцевой канал 14 для подачи защитного газа. Газ подается в кольцевой канал 14 по патрубку 15. В рубашке 4 устройства выполнен клапан 16 для охлаждающей среды. Прозрачный экран 17 выполнен вогнутым в сторону отражателя. В частном случае он может быть выполнен в виде сферы с центром, совпадающим с рабочим фокусом F отражателя. С внешней стороны держателя 12 катода 2 расположены охлаждаемые токоподводы 18 для подачи напряжения на анод 3. Пространство между держателем 12 и токоподводами 19 для предотвращения выхода защитного газа из отражателя в сторону, противоположную выходу светового потока. Внутренняя отражающая поверхность отражателя 1 может состоять из нескольких частей.

На фиг. 2 показан отражатель 1, содержащий отражающую поверхность, состоящую из трех частей: двух отражающих поверхностей 20 и 21 и расположенной между ними сферической отражающей поверхности 22.

Предлагаемое устройство может содержать насадку 23, выполненную в виде сопла. Насадка 23 крепится к торцу охлаждаемой рубашки 4 через оправу 24 прозрачного экрана 17. В оправе 24 выполняются каналы 25 для прохода защитного газа в насадку 23.

Устройство для пайки и сварки световым лучом работает следующим образом. К источнику питания (не показан) подключается катод 2 с помощью токоподводов 13, основной анод 2 с помощью токоподводов 13, основной анод 2 с помощью токоподводов 18 и сопло 5, выполняющее функцию дополнительного анода.

В сопло 5 подается плазмообразующий газ через канал 8 выполненный в корпусе 7. при нажатии на кнопку 26 одновременно осуществляется перемещение катода 2 внутри сопла 5 до касания катода 2 со стенками сопла. Катод 2 перемещается с помощью штока 10, прикрепленного к стакану 9, в котором устанавливается катод. Кнопка 26 отпускается, срабатывает возвратная пружина 6, катод 2 дает обратный ход. При размыкании катода 2 со стенками сопла между ними возникает электрический разряд. При одновременной подаче плазмообразующего газа получается поток плазмы, направленный на основной анод 3. Поскольку анод 3 находится под напряжением, то между анодом 3 и катодом 2 возникает дуговой разряд, являющийся источником света.

Световой поток поступает на отражающую поверхность отражателя 1 и затем фокусируется в рабочем фокусе F₂. Излучающий фокус F₂ отражателя 1 находится в межэлектродной зоне между основным анодом 3 и катодом 2. После возбуждения дугового разряда начинают подавать защитный газ, проходящий через кольцевой канал 9 в аноде 3. Защитный газ обволакивает дугу и защищает ее и электроды от воздействия окружающей среды и окисления.

В процессе работы устройства защитный газ из внутренней полости отражателя 1 поступает через каналы 25, выполненные в оправе 24 прозрачного экрана 17, в насадку в насадку 23, выполненную в виде сопла, а затем на обрабатываемое изделие для его защиты от воздействия окружающей среды.

В данном устройстве для пайки и сварки световым лучом используется новая система поджига электродов с помощью газа. Сжатая дуга позволит получить большую плотность энергии и яркости.

Преимущество предложенной конструкции устройства в том, что не требуется герметизация внутренней полости отражателя и заполнение ее инертным газом под высоким давлением, а это в свою очередь дает возможность упростить изготовление устройства, улучшить эксплуатационные характеристики, увеличить безопасность его работы. При работе устройства не требуется высокое напряжение и высокое давление газа, как в газоразрядных лампах.

Использование; получение неразъемных соединений пайкой или сваркой локальным нагревом световым лучом. Сущность изобретения: устройство для пайки и сварки световым лучом содержит отражатель, размещенный в охлаждаемой рубашке. Внутри отражателя расположены электроды - катод и анод. Устройство содержит систему поджига электродов. Для этого оно имеет дополнительный анод, выполненный в виде сопла, в котором устанавливается катод с возможностью перемещения. Сопло помещено в охлаждаемый корпус, имеющий канал для подачи плазмообразующего газа. С торца отражатель закрыт прозрачным экраном. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для пайки и сварки световым лучом, содержащее размещенный в охлаждаемой рубашке отражатель с расположенными в нем электродами катодом и анодом, прозрачный экран, отличающееся тем, что для возбуждения дугового разряда оно снабжено дополнительным анодом, выполненным в виде сопла и установленным в охлаждаемом корпусе с каналами для подачи плазмообразующего газа, катод размещен в сопле с возможностью перемещения, в основном аноде выполнен кольцевой канал для подачи защитного газа. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электроды установлены в отражателе с возможностью перемещения вдоль его оси. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено держателем катода, закрепленным на корпусе с соплом, штоком и упором, расположенным внутри держателя и закрепленным на катоде, при этом сопло с корпусом и держатель катода установлены в отражателе с возможностью перемещения. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отражатель и охлаждаемая рубашка выполнены с коническими поверхностями, отражатель установлен в рубашке с возможностью перемещения. 5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что внутренняя поверхность отражателя состоит из нескольких частей эллипсоидной и сферической формы. 6. Устройство по пп.1 5, отличающееся тем, что прозрачный экран выполнен вогнутым внутрь отражателя. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что прозрачный экран выполнен в виде сферы с центром, совпадающим с рабочим фокусом отражателя. 8. Устройство по пп.1 7, отличающееся тем, что оно снабжено насадкой, выполненной в виде сопла и закрепленной на торце рубашки, через оправу прозрачного экрана, в которой выполнены каналы для прохода защитного газа в сопло.