УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЕТОЛУЧЕВОЙ ПАЙКИ И СВАРКИ МЕТАЛЛОВ И НЕМЕТАЛЛОВ Российский патент 1999 года по МПК B23K1/05 B23K28/00 

Изобретение относится к области получения неразъемного соединения металлов и неметаллов пайкой или сваркой, в частности к устройству для светолучевой пайки и сварки.

Нагрев деталей световым лучом позволяет его регулировать и управлять процессом в контролируемой атмосфере и в вакууме. При бесфлюсовой пайке может быть применена общая защита от окисления в потоке инертного или активного газов для светолучевой пайки изделий.

Устройство, осуществляющее концентрацию энергии оптического излучения, используется для реализации различных технологических процессов, связанных с локальным нагревом поверхности обрабатываемого изделия.

Известно устройство для пайки световым лучом, содержащее эллипсоидный отражатель, источник света, установленный в излучающем фокусе отражателя. Отражатель выполнен в виде соединенных между собой отдельных эллипсоидных элементов, каждый из которых установлен с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через излучающий фокус эллипсоидных элементов (1).

Устройство позволяет оперативно управлять процессом нагрева паяемых деталей, повысить плотность лучистого потока.

Однако при использовании данного устройства невозможно использовать защитный газ в процессе нагрева под пайку или сварку.

Известно устройство для пайки световым лучом, содержащее эллипсоидный отражатель, источник света, расположенный в излучающем фокусе отражателя, механизм регулирования светового потока, выполненный в виде цилиндра и установленный коаксиально источнику света (2).

Известное устройство позволяет регулировать только выходной поток, поступающий на отражатель и выходные параметры светового потока. В данном устройстве невозможно использовать защитный газ и тем самым обеспечивать защиту соединяемого материала от воздействия окружающей среды.

Целью изобретения является повышение эффективности нагрева, обеспечение защиты соединяемого материала от воздействия окружающей среды, расширение технологических возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для светолучевой пайки или сварки, содержащее эллипсоидный отражатель, источник света, установленный в излучающем фокусе отражателя, и механизм регулирования светового потока, выполненный в виде цилиндра и установленный внутри отражателя коаксиально источнику света, снабжено соплом, расположенным между источником света и рабочим фокусом отражателя в его теневом конусе, цилиндр выполнен с днищем, имеющим отверстие для выхода газа, сопло закреплено на днище цилиндра.

Цилиндр может быть выполнен из материала, прозрачного или частично прозрачного для световых лучей.

Для получения частично прозрачного цилиндра на части его поверхности может быть нанесено покрытие, поглощающее световой поток.

Цилиндр может быть выполнен из прозрачного для световых лучей материала.

Наличие в устройстве для светолучевой пайки и сварки сопла, закрепленного на днище цилиндра, позволяет подавать в зону соединения защитный газ, который нагревается в процессе перемещения между цилиндром и источником света. Защитный газ обеспечивает защиту соединяемого материала от воздействия окружающей среды, а также передает дополнительное тепло в зону соединения.

Выполняя цилиндр из материала, прозрачного для световых лучей, в зону соединения поступает световой поток, отраженный от внутренней поверхности отражателя, и горячий газ, нагретый световым потоком при прохождении его через цилиндр. Горячий газ поступает в зону соединения через сопло. При этом поступающий в цилиндр газ дополнительно используется для охлаждения газоразрядной лампы.

В таком варианте устройство можно использовать для резки металлов, а также для сварки пластмасс, преимущественно белой пластмассы.

В данном случае устройство позволяет совместить лучистый и конвективный теплообмен при нагреве.

При выполнении цилиндра частично прозрачным для световых лучей часть излучения, проходящая через цилиндр, идет на освещение зоны соединения, а часть излучения проходит сквозь прозрачные для него части цилиндра и, отражаясь от внутренней поверхности отражателя, поступает в зону соединения. Непрозрачные для светового потока части цилиндра, полученные преимущественно за счет напыления слоя, поглощающего световой поток, нагреваются и отдают тепло газу, проходящему через цилиндр.

При использовании в устройстве цилиндра из непрозрачного для светового потока материала нагрев зоны соединения осуществляется только горячим газом, нагревающимся за счет отдачи тепла нагретым цилиндром и световым потоком.

При таком варианте выполнения цилиндра устройство может быть использовано для резки черной пластмассы.

При резке черной пластмассы световой поток использовать нельзя, т.к. он поглощается черной пластмассой, что приводит к ее обугливанию, а в шве и околошовной зоне могут происходить структурные изменения.

Устройство для пайки и сварки металлов и неметаллов поясняется чертежом.

Устройство содержит эллипсоидный отражатель 1, в излучающем фокусе которого установлен источник света 2. Коаксиально источнику света 2 расположен механизм регулирования светового потока, выполненный в виде цилиндра 3 с днищем 4, имеющем отверстие 5.

К днищу 4 цилиндра 3 прикреплено сопло 6, канал которого соосен отверстию в днище 4 цилиндра 3.

Ток к источнику света 2 газоразрядной лампе подается к одному из электродов 7 через водоохлаждаемый токоподвод 8. К отражателю подсоединен патрубок 9 для подачи сжатого газа в цилиндр 3.

Устройство работает следующим образом.

Включают газоразрядный источник света, световой поток попадает на стенки цилиндра 3. В случае выполнения цилиндра из материала, прозрачного для световых лучей, световой поток проходит через него и попадает на внутреннюю поверхность отражателя 1, отражаясь от которой, концентрирует затем в рабочем фокусе F₂ отражателя 1.

В этой зоне располагают обрабатываемое изделие.

Через патрубок 9 в полость цилиндра 3 подают сжатый газ. В зависимости от требований технологий и свойств обрабатываемого изделия может подаваться кислород, аргон, гелий, воздух.

Сжатый газ, проходя между газоразрядной лампой 2, находящейся внутри цилиндра 3, нагревается световым потоком и через сопло 6, закрепленное в днище 4 цилиндра 3, поступает в зону соединения.

Сопло 6 расположено в теневом конусе и на него соответственно световые лучи не попадают.

При использовании цилиндра, выполненного из прозрачного для световых лучей материала, например из кварца, нагрев осуществляется как световым лучом, так и нагретым газом.

В данном случае совмещается лучистый и конвективный теплообмен при нагреве.

Если через патрубок 9 подавать кислород, то устройство можно использовать для резки металлов и белой пластмассы.

Если подавать аргон или гелий, то устройство осуществляет сварку или пайку металлов и неметаллов с защитой зоны соединения от воздействия окружающей среды с одновременным подогревом зоны соединения горячим газом.

Цилиндр 3 может быть выполнен частично прозрачным. На часть поверхности цилиндра 3 может быть нанесено покрытие, поглощающее световой поток.

Цилиндр 3 нагревается и отдает тепло проходящему через него газу. Часть излучения, проходящая через цилиндр, идет на освещение зоны соединения.

Обрабатываемое изделие в основном нагревается горячим газом, выходящим из сопла 6.

При выполнении цилиндра целиком из непрозрачного материала нагрев осуществляется только горячим газом. Световой поток поглощается цилиндром, он нагревается и отдает тепло проходящему газу.

В этом варианте устройство может быть использовано для обработки материалов, поглощающих световой поток, таких как черная пластмасса.

Устройство согласно изобретению позволяет регулировать тепловую энергию при изменении скорости подачи и температуры газа, интенсивности излучения.

Устройство может быть использовано для пайки, сварки, резки металлов и неметаллов, за счет изменения доли участия лучистого потока в процессе нагрева, что позволяет расширить его технологические возможности.

Варьирование источниками нагрева (световой луч, горячий газ) и соотношения доли их участия в нагреве позволяет расширить номенклатуру обрабатываемых деталей и материалов.

Изобретение относится к пайке, сварке, резке световым лучом металлов и неметаллов, применяемых для изготовления изделий, используемых в различных областях промышленности. Сущность изобретения: устройство для светолучевой пайки и сварки металлов и неметаллов содержит эллипсоидный отражатель 1, источник света 2, установленный в излучающем фокусе отражателя, механизм регулирования светового потока, выполненный в виде цилиндрического трубного элемента 3 и установленный внутри отражателя коаксиально источнику света, сопло 6, расположенное между источником света 2 и рабочим фокусом отражателя в его теневом фокусе. Элемент 3 выполнен с днищем 4, имеющим отверстие 5 для выхода газа. Сопло 6 закреплено на днище элемента 3. Элемент 3 может быть выполнен из различных материалов прозрачных, частично прозрачных или непрозрачных для световых лучей. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для светолучевой пайки и сварки металлов и неметаллов, содержащее эллипсоидный отражатель, источник света, установленный в излучающем фокусе отражателя и механизм регулирования светового потока, выполненный в виде цилиндрического трубного элемента и установленный внутри отражателя коаксиально источнику света, отличающееся тем, что оно снабжено соплом, расположенным между источником света и рабочим фокусом отражателя в его теневом конусе, цилиндрический трубный элемент выполнен с днищем, имеющим отверстие для выхода газа, а сопло закреплено на днище. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрический трубный элемент выполнен из материала, прозрачного для световых лучей. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрический трубный элемент выполнен с участками, непрозрачными для световых лучей. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что на участки на цилиндрическом трубном элементе, непрозрачные для световых лучей, выполнены в виде покрытия из материала, поглощающего световой поток. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрический трубный элемент выполнен из материала, непрозрачного для световых лучей.