ВАКУУМНАЯ КАМЕРА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ОБРАБОТКИ Российский патент 2008 года по МПК B23K15/06 

Изобретение относится к электронно-лучевой обработке изделий сваркой, пайкой или наплавкой, конкретно к установкам для электронно-лучевой обработки изделий, использующим различные вакуумные камеры - ответственные и трудоемкие конструкции, которые при наименьшей металлоемкости должны иметь оптимальную технологичность и достаточную жесткость при воздействии атмосферного давления на их стенки. Особенно это касается крупногабаритных камер с рабочим объемом 20...40 м.³ Несмотря на предпринимаемые меры по ужесточению камеры при вакуумировании под воздействием атмосферного давления деформация ее стенок доходит до 3 мм. Это исключает возможность монтажа прецезионных манипуляторов перемещения пушки и обрабатываемого изделия непосредственно на стенках камеры. При этом приходится отнимать часть рабочего пространства у размещаемых под обработку изделий.

Известна установка для электронно-лучевой сварки, содержащая вакуумную камеру, подключенную к системе вакуумных насосов (см. RU пат. № 2158664 за 2000 г. кл. В23К 15/06). Для размещения электронно-лучевых пушек в камере выполнены боковые полости. Такое выполнение камеры позволяет установить пушки на ее основании, не отнимая пространства под свариваемые детали. Однако при этом камера усложняется и увеличивается себестоимость ее изготовления.

Известна вакуумная установка для термической обработки изделий, в вакуумную камеру которой вкатывают герметичный контейнер с заготовками. См. RU пат. № 2083687 за 1997 г. кл. C21D 1/76, 11/00. Полости камеры и размещенного в ней контейнера подключены к вакуумной системе. Однако размещение электронной пушки на стенках подвижного контейнера не представляется возможным. Кроме того, большое промежуточное газовоздушное пространство между стенками полости камеры и объемом подвижного контейнера нерационально вакуумировать, поскольку это приводит к снижению КПД установки и к перерасходу энергии.

Известна вакуумная камера для электронно-лучевой сварки с системой вакуумных насосов, выполненная с наружной и внутренней вакуумно-плотными оболочками, ребрами жесткости и межоболочковой полостью. См. журнал «Автоматическая сварка» № 6 за 2001 г. стр.50-52. Вакуумно-плотные оболочки камеры скреплены между собой ребрами, образуя жесткую и прочную конструкцию. Однако при вакуумировании камеры не удается исключить деформацию ее стенок в особенности ее внутренней вакуумно-плотной оболочки, на которой предполагается размещение прецезионных манипуляторов электронной пушки.

Задачей изобретения является достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности и качества работы установки устранением деформации внутренней оболочки камеры, снижении себестоимости ее изготовления за счет возможности выполнения внутренней оболочки из более тонкого листового материала (нержавеющей стали).

Технический результат достигается тем, что в вакуумной камере для электронно-лучевой обработки, содержащей наружную и внутреннюю вакуумно-плотные оболочки, размещенные одна в другой с образованием рабочего пространства камеры и полости между ними, и систему вакуумных насосов, подключенную к рабочему пространству камеры, полость между оболочками камеры выполнена герметичной и также подключена к системе вакуумных насосов.

При эксплуатации вакуумной камеры под воздействием атмосферного давления прогиб стенок наружной оболочки неизбежен. Однако при этом внутренняя вакуумно-плотная оболочка упомянутой камеры не подвергается атмосферной нагрузке и остается без изменений. В результате этого на внутренней оболочке камеры стало возможным производить монтаж любых прецизионных манипуляторов перемещения пушки и обрабатываемого изделия, не опасаясь их смещения под воздействием атмосферного давления.

Изобретение поясняется фигурами, где на:

фиг.1 - вакуумная камера для электронно-лучевой обработки;

фиг.2 - вакуумная камера... (второй вариант изготовления);

фиг.3 - разрез вакуумной камеры по А-А.

Вакуумная камера для электронно-лучевой обработки изделий содержит наружную 1 и внутреннюю 2 вакуумно-плотные оболочки, размещенные одна в другой с образованием полости 3 между их стенками, и систему вакуумных насосов 4. Внутренняя вакуумно-плотная оболочка 2 образует рабочее пространство камеры 5, в котором устанавливают прецизионный манипулятор 6 пушки 7 и манипулятор 8 свариваемого изделия. Система вакуумных насосов 4 соединена с герметичной полостью 3, образованной стенками наружной 1 и внутренней 2 оболочек камеры. В герметичной полости 3 камеры размещены шпангоуты 9. Шпангоуты 9 служат опорой внутренней вакуумно-плотной оболочки 2 камеры, присоединены сваркой к стенкам наружной оболочки 1. Каждый шпангоут 9 выполнен с отверстием 10 для устранения перепада давления по объему герметичной полости 3. Зазор между боковыми и верхней стенками внутренней оболочкой 2 камеры и шпангоутами 9 ее наружной оболочки 1 определяется расчетной величиной деформации стенок наружной оболочки. Внутренняя вакуумно-плотная оболочка 2 камеры облегченная, изготовлена из более тонких, чем ранее, листов нержавеющей стали. Наружная вакуумно-плотная оболочка 1 установлена на опорах 11. Для осуществления наблюдений за рабочим процессом камера снабжена герметичным окном 12. Дверь камеры обозначена поз.13. По второму варианту изготовления вакуумной камеры пушка 7 установлена на ее верхней стенке.

Работа вакуумой камеры заключается в следующем. Для вакуумирования рабочего пространства 5 камеры включают систему вакуумных насосов 4, которые откачивают воздух как из рабочего пространства 5 камеры, так и из герметичной полости 3. Под воздействием атмосферного давления наружная оболочка камеры деформируется, и шпангоуты 10 воспринимают силовую нагрузку. Величина прогиба стенок и шпангоутов наружной оболочки меньше расстояния между шпангоутами и внутренней оболочкой камеры. Поэтому этот прогиб не затронет внутреннюю оболочку камеры. Поскольку по обеим сторонам внутренней оболочки 2 камеры давление одинаково, то на нее воздействует лишь нагрузка от массы манипулятора 6. А эта нагрузка в сравнении с атмосферным давлением незначительна.

Таким образом, предложенное выполнение вакуумной камеры позволяет повысить надежность и качество работы ее манипуляторов устранением деформации ее внутренней оболочки. Кроме того, при реализации возможности выполнения внутренней оболочки камеры облегченной снижается себестоимость самой камеры.

Изобретение относится к установкам для электронно-лучевой обработки изделий сваркой, пайкой или наплавкой, а именно к вакуумным камерам. Вакуумная камера содержит вакуумно-плотные наружную и внутреннюю оболочки, размещенные одна в другой с образованием полости между ними. В полости размещены шпангоуты, присоединенные к стенкам наружной оболочки. К рабочему пространству внутренней оболочки камеры подключена система вакуумных насосов. Полость между оболочками камеры выполнена герметичной и подключена к системе вакуумных насосов. При этом шпангоуты размещены с зазором по отношению к боковым и верхним стенкам внутренней оболочки, величина которого больше величины прогиба шпангоутов в процессе работы камеры. Такая конструкция обеспечивает устранение деформации внутренней оболочки камеры, что повышает надежность и качество работы установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вакуумная камера для электронно-лучевой обработки, содержащая наружную и внутреннюю вакуум-плотные оболочки, размещенные одна в другой с образованием полости между ними, в которой размещены шпангоуты, присоединенные к стенкам наружной оболочки, и систему вакуумных насосов, подключенную к рабочему пространству внутренней оболочки камеры, отличающаяся тем, что полость между оболочками камеры выполнена герметичной и подключена к системе вакуумных насосов, при этом шпангоуты размещены с зазором по отношению к боковым и верхним стенкам внутренней оболочки, величина которого больше величины прогиба шпангоутов в процессе работы камеры.2. Вакуумная камера по п.1, отличающаяся тем, что каждый шпангоут выполнен с отверстием для устранения перепада давления по объему изолированной от атмосферы полости.