УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВАРКИ СВЕТОВЫМ ЛУЧОМ Российский патент 1999 года по МПК B23K28/00 B23K1/05 

Настоящее изобретение относится к области получения неразъемных соединений сваркой или пайкой изделий, используемых в приборостроении, машиностроении. В частности, изобретение относится к устройству для сварки световым лучом.

Устройства, осуществляющие концентрацию энергии оптического изучения, используются для реализации технологических процессов, связанных с локальным нагревом поверхности обрабатываемого материала.

Известно устройство, содержащее металлический отражатель, охлаждаемый водой, и кварцевый экран для выхода излучения. Электроды с электрододержателями расположены внутри отражателя и установлены стационарно [1].

Известно устройство для сварки световым лучом, содержащее отражатель с расположенными в нем электродами катодом и анодом в электрододержателях, охлаждаемый корпус, экран, прозрачный для светового потока, узел перемещения анода [2].

Известное устройство позволяет повысить мощность излучения. Однако узел перемещения анода имеет такую конструкцию, которая не обеспечивает плавное, с регулируемой скоростью перемещение анода к катоду и обратно. В известной конструкции перемещение анода осуществляется за счет поворота эксцентрика, который в процессе работы может заклинить весь механизм перемещения из-за того, что ему приходится преодолевать сжатие сильфонов при большом давлении газа во внутренней полости сильфонов. Это приводило к отрыву сильфонов в зонах паяных соединений этих элементов с корпусом, длительному контакту анода с катодом. При быстром отводе анода от катода наблюдался произвольный обрыв дуги, что требовало многократного перемещения анода к катоду для возбуждения дуги. Все это, в свою очередь, вызывало повышенный износ катода и снижало срок службы электродов.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства и его эксплуатационной стойкости, а также обеспечение плавного с регулируемой скоростью перемещения анода.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для сварки световым лучом, содержащем отражатель с расположенными в нем электродами катодом и анодом в электрододержателях, охлаждаемый корпус, экран, прозрачный для светового потока, узел перемещения анода выполнен в виде соленоида, сердечник которого расположен в камере, сообщающейся с внутренней полостью отражателя, возвратной пружины, размещенной внутри камеры, тяги, соединенной одним концом с анодом, а другим с сердечником соленоида, установленным в камере с возможностью перемещения, и размещенного в корпусе за соленоидом электромотора, выходной вал которого соединен с соленоидом для обеспечения возвратно-поступательного перемещения соленоида внутри корпуса.

Отражатель в устройстве для сварки световым лучом может быть установлен в корпусе с возможностью перемещения для совмещения катодной области дугового разряда с излучающим фокусом отражателя.

Выполнение узла перемещения анода в виде соленоида, сердечник которого установлен в камере, сообщающейся с внутренней полостью отражателя, возвратной пружины, размещенной в камере, тяги, соединенной одним концом с анодом, а другим с сердечником соленоида, установленным в камере с возможностью перемещения, и размещенного в корпусе за соленоидом электромотора, вал которого соединен с соленоидом, позволяет уменьшить и регулировать скорость перемещения анода при поджиге за счет совместного с помощью электромотора перемещения соленоида относительно корпуса и сердечника относительно камеры. Наличие в узле перемещения анода соленоида и электромотора, установленных с возможностью взаимодействия, обеспечивает плавное с регулируемой скоростью перемещение анода к катоду и обратно.

Устройство для сварки световым лучом поясняется чертежом.

Устройство для сварки световым лучом содержит металлический отражатель 1, внутри которого расположены катод 2 и анод 3 в электрододержателях 4 и 5. Отражатель 1 размещен в водоохлаждаемом корпусе 6. Прозрачный экран 7 закреплен в отражателе 1 и позволяет герметизировать внутреннюю полость отражателя при заполнении инертным газом. Электрододержатель 5 анода 3 установлен стационарно.

Устройство для сварки световым лучом содержит узел перемещения анода 3, состоящий из соленоида 8, сердечника 9, размещенного в камере 10, сообщающейся с внутренней полостью отражателя 1, возвратной пружины 11, один конец которой касается сердечника 9, а другой камеры 10. Узел перемещения анода содержит также электромотор 12, выходной вал 13 которого соединен с соленоидом 8. Перемещение анода осуществляется с помощью тяги 14, одним концом жестко соединенной с анодом 3, а другим с сердечником 9 соленоида 8. Отражатель 1 установлен в корпусе 6 с возможностью перемещения для совмещения катодной области дугового разряда с излучающим фокусом отражателя 1.

Узел перемещения анода 3 крепится к корпусу 6 с помощью фланца 15 и гайки 16. К фланцу 15 жестко подсоединен электрододержатель 4 катода 2. Совмещение катодной области дугового разряда с излучающим фокусом отражателя 1 осуществляется с помощью юстировочных прокладок 17.

Устройство содержит защитное стекло 18 для предохранения экрана 17 от повреждений и паров металлов при сварке.

Устройство для сварки световым лучом работает следующим образом.

Предварительно осуществляется юстировка дугового промежутка, а именно совмещение катодной области дугового разряда с излучающим фокусом отражателя 1 путем его перемещения относительно корпуса 6 за счет перестановки юстировочных прокладок 17. Затем осуществляется подача напряжения холостого хода на электроды 2 и 3. Одновременно подается напряжение на обмотку соленоида 8 и электромотор 12. При этом происходит как совместное плавное перемещение сердечника 9 в камере 10 относительно соленоида 8, так и самого соленоида 8 внутри корпуса 6 при воздействии на него выходного вала 13 электромотора 12. В это время осуществляется сжатие возвратной пружины 11, и тяга 14, расположенная внутри электрододержателя 5 анода 3, перемещает анод 3 до соприкосновения с катодом 2.

Этот момент является сигналом для реверсирования электромотора 12. Это действие электромотора 12 возвращает соленоид 8 и тягу 14 с анодом 3 в исходное состояние. В момент отхода анода 3 от катода 2 загорается дуга. Скорость отвода анода 3 от катода 2 регулируется числом оборотов электромотора 12.

В процессе работы устройства электроды катод 2 и анод 3 охлаждаются. Для этого в них предусмотрены каналы для протекания охлаждающей среды
Устройство для сварки световым лучом содержит водоохлаждаемый токоподвод 19, который подает напряжение и охлаждающую жидкость к аноду 3, водоохлаждаемый токоподвод 20 для катода 2. Токоподводы 19 служат направляющими для соленоида в процессе перемещения для предотвращения проворота соленоида 8 относительно камеры 10.

В устройстве предусмотрен блокировочный механизм 21 для ограничения хода соленоида 8 во избежании поломок электродов при касании и блокировочный механизм 22 для отключения напряжения питания соленоида 8 и электромотора 12 при возврате анода 3 в исходное положение после возбуждения дуги.

При возбуждении дугового разряда образующийся световой поток попадает на внутреннюю отражающую поверхность отражателя 1 и, отражаясь от него, фокусируется в рабочем фокусе, в зоне которого устанавливается, свариваемое изделие. Изменяя конфигурацию отражающей поверхности отражателя 1, т.е. выполняя ее из нескольких частей сферической и/или эллипсоидной формы, можно получать в рабочем фокусе световой луч различной плотности и мощности, при этом предотвращать потерю светового потока, а также изменять расстояние между излучающим и рабочим фокусами.

Предлагаемая конструкция устройства для сварки световым лучом позволяет повысить эксплуатационную стойкость устройства и его эффективность в процессе работы, получать дуговой разряд с повышенной мощностью и регулируемой яркостью дуги в катодной области и плотностью лучистой энергии в рабочем фокусе, уменьшить износ электродов в процессе работы.

Предложенное техническое решение может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуется получение неразъемного соединения любых конструкций и материалов.

Источники информации
1. Лопатина Г. Г. и др. " Оптические печи", изд. Металлургия, 1960 г., стр. 92-93.

2. Патент РФ N 2060120, кл. B 23 K 1/005, 27.09.94.

Устройство может быть использовано для получения неразъемных соединений пайкой или сваркой в приборостроении и машиностроении. В охлаждаемом корпусе размещен отражатель с расположенными в нем электродами (катодом и анодом) в электродержателях и с прозрачным для светового потока экраном. Узел перемещения анода выполнен в виде соленоида. Сердечник соленоида расположен в сообщающейся с внутренней полостью отражателя камере. В камере размещена возвратная пружина и тяга. Тяга соединена одним концом с анодом, а другим - с сердечником соленоида для обеспечения возможности его перемещения. В корпусе за соленоидом размещен электромотор. Выходной вал электромотора соединен с соленоидом. Отражатель установлен в корпусе с возможностью перемещения для совмещения катодной области дугового разряда с излучающим фокусом отражателя. Устройство обеспечивает плавное с регулируемой скоростью перемещение анода. Повышается эффективность работы устройства и его эксплуатационная стойкость. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для сварки световым лучом, содержащее отражатель с расположенными в нем электродами катодом и анодом в электрододержателях, охлаждаемый корпус, экран, прозрачный для светового потока, узел перемещения анода, отличающееся тем, что узел перемещения анода выполнен в виде соленоида, сердечник которого расположен в камере, сообщающейся с внутренней полостью отражателя, возвратной пружины, размещенной в камере, тяги, соединенной одним концом с анодом, а другим - с сердечником соленоида, установленным в камере с возможностью перемещения, и размещенного в корпусе за соленоидом электромотора, выходной вал которого соединен с соленоидом для обеспечения возвратно-поступательного перемещения соленоида внутри корпуса. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отражатель установлен в корпусе с возможностью перемещения для совмещения катодной области дугового разряда с излучающим фокусом отражателя.