Способ изготовления закрытого сосуда электронно-лучевой сваркой Российский патент 2025 года по МПК B23K15/00 B23K35/36 B23K101/12 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при электронно-лучевой сварке со сквозным проплавлением и формированием проплава в условиях ограниченного доступа во внутреннюю полость сосудов после сварки с использованием защитного покрытия от сварочных брызг внутренней поверхности основного материала изготавливаемого сосуда.

Технологической особенностью электронно-лучевой сварки является наличие пародинамического канала, образуемого частичным испарением металла, что при сквозном проплавлении приводит к вытеснению расплавленного металла из сварочной ванны и образованию сварочных брызг. Процесс сварки осуществляется в высоком вакууме и для обеспечения стабильной работы электронно-лучевой аппаратуры обязательно необходимо обеспечение требований электронно-вакуумной гигиены, исключающей использование материалов, создающих дополнительную миграцию паров в процессе сварки. В условиях вакуума значительно снижается скорость охлаждения зоны термического нагрева изделия в процессе сварки, в результате сцепление сварочных брызг с поверхностью основного материала происходит более прочно.

Известно много способов защиты поверхностей от налипания брызг расплавленного металла при сварке дуговыми способами. Согласно ОСТ 92-1146-74 «Сварка электродуговая в защитной среде активных газов» для защиты поверхностей используют смазки и эмульсии:

а) покрытие из алюминиевой пудры марки ПАК-1 или ПАК-2 по ГОСТ 5491-71 - 50 г и жидкого стекла по ГОСТ 13078-81 - 1000 г;

б) покрытие, состоящее из циркона - 40%, поливинилбутираля по ГОСТ 9439-85 - 3% и растворителя 646 по ГОСТ 18188-72 - 57%;

в) покрытие из алюминиевой пудры марки ПАК-1 или ПАК-4 - 100 г, декстрина 100 г и воды - 1000 г.

Известно защитное покрытие для поверхности от налипания брызг расплавленного металла на основе концентрата, содержащего электрохимически активированный католит, неонол, диэтиленгликоль и полипропиленгликоль (Патент RU №2609120 С2, 30.01.2017, В23К 35/36). Изобретение рекомендуется к использованию при дуговой сварке металлов плавящимся электродом в качестве защитного средства для поверхности свариваемых изделий и технологического оборудования.

Известна композиция для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла и покрытие на ее основе. Композиция содержит компоненты: масло минеральное, загуститель, синтетический воск и силикатный наполнитель (Патент RU №2723309 С1, 09.06.2020, В23К 35/36). Изобретение рекомендуется использовать при полуавтоматической дуговой сварке в среде защитных газов для защиты поверхности деталей технологического оборудования от налипания брызг расплавленного металла.

Известно покрытие для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла. В состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла входят следующие компоненты: вода, сульфитно-спиртовая барда, кальцинированная сода и наполнитель, в качестве которого введен сапропель (Патент RU №2219031 С2, 20.12.2003, В23К 35/36. Изобретение может быть использовано при однопроходной дуговой сварке металлов плавящимся электродом в углекислом газе для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла.

Недостатками всех этих покрытий для использования при электроннолучевой сварке является испарение (разложение с образованием паров) органических материалов, используемых в качестве компонентов покрытия, приводящих к резкому снижению уровня рабочего вакуума до значений, не обеспечивающих возможность нормальной работы оборудования и образование на поверхности металла сажистых загрязнений или нерастворимых соединений (например, каменная глыба затвердевшего жидкого стекла) удаление которых невозможно без механической очистки или химически активных растворов в условиях ограниченного доступа во внутреннюю полость после сварки, а также получение пленкообразного покрытия, не защищающего поверхность в условиях термического нагрева основы.

Все выше описанные защитные покрытия не пригодны для использования при электронно-лучевой сварке, связанной с особенностями разложения компонентов покрытия в условиях вакуума и распределения тепла от свариваемого стыка только по объему изделия, создающими условия для более прочного прилипания и сплавления брызг расплавленного металла.

Наиболее близким аналогом является способ электронно-лучевой сварки закрытых сферических и цилиндрических сосудов с использованием защитного приспособления от сварочных брызг и подплавлений поверхности основного материала изготавливаемого сосуда (Патент RU №2733964 С1, 08.10.2020, В23К 15/06; В23К 37/06).

Недостатком данного способа является необходимость изготовления индивидуального приспособления сложной конструкции для каждого сосуда и его технического обслуживания.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является обеспечение требуемого класса чистоты внутренних полостей сосудов, изготавливаемых с применением электронно-лучевой сварки со сквозным проплавлением и формированием проплава в условиях ограниченного доступа во внутреннюю полость сосудов после сварки.

Технический результат достигается с помощью способа изготовления закрытого сосуда электронно-лучевой сваркой. Способ включает в себя: сборку соединяемых деталей, монтаж сосуда и его электронно-лучевую сварку со сквозным проплавлением, а согласно изобретению, перед сборкой деталей сосуда на их внутренние поверхности наносят состав из хлорида натрия на водной основе и осуществляют сушку до образования коркообразного покрытия, защищающего упомянутые поверхности деталей от налипания брызг расплавленного металла в процессе односторонней электронно-лучевой сварки. Затем удаляют полученное защитное покрытие с соединяемых кромок деталей на расстоянии 5-10 мм от края разделки. После окончания сварки удаляют покрытие с налипшими брызгами расплавленного металла многократной промывкой водой полученного сосуда с дальнейшим обезвоживанием этиловым спиртом до обеспечения требований по классу чистоты его внутренней поверхности.

Способ осуществляют следующим образом.

Поверхность деталей, входящих в сварное соединение сосуда, под нанесение защитного покрытия не должна иметь органических загрязнений, что определено требованиями электронно-вакуумной гигиены для электронно-лучевой сварки. Поверхность под покрытие зачищают до металлического блеска механическим способом, обезжиривают бензином. Качество подготовки поверхности контролируют протиркой салфеткой. Нанесение готового защитного покрытия, состоящее из хлорида натрия на водной основе выполняют кистью равномерным слоем на внутреннюю поверхность соединяемых деталей перед сборкой под сварку. Детали после нанесения раствора проходят сушку до образования плотного коркообразного покрытия. Для ускорения процесса сушки допускается выполнять обдувку горячим воздухом с температурой не более 50°С. Повреждение покрытия не допускается. По окончании сушки удаляют солевой налет с кромок под сварку на расстоянии 5-10 мм от края разделки шабером, промытым в бензине. Перед сборкой покрытие обдувают воздухом низкого давления. Сборку под сварку и монтаж сосуда на манипуляторе электронно-лучевой установки выполняют без применения ударных нагрузок. При выполнении операции сварки защитное покрытие не создает при длительном нагреве высокого давления паров, препятствующих обеспечению глубокого вакуума. После проведения операции сварки защитное покрытие удаляют промывкой водой заливом во внутреннюю полость и вращением сосуда. Качество промывки на полноту удаления покрытия определяют по степени мутности воды. После промывки водой проводят обезвоживание проливом спиртом этиловым и температурно-вакуумную сушку. Качество поверхности на соответствие требуемого класса чистоты после завершения работ проверяют внешним осмотром эндоскопом и сливом на салфетку.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить защиту в особых условиях в процессе электронно-лучевой сварки, не создает высокого давления паров, препятствующих обеспечению глубокого вакуума, и удаление покрытия в условиях ограниченного доступа. Кроме того, защитное покрытие экономично в использовании.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при электронно-лучевой сварке со сквозным проплавлением и формированием проплава в условиях ограниченного доступа во внутреннюю полость сосудов после сварки с использованием защитного покрытия от сварочных брызг внутренней поверхности основного материала изготавливаемого сосуда. Технический результат достигается с помощью способа изготовления закрытого сосуда электронно-лучевой сваркой. Способ включает в себя: сборку соединяемых деталей, монтаж сосуда и его электронно-лучевую сварку со сквозным проплавлением, а, согласно изобретению, перед сборкой деталей сосуда на их внутренние поверхности наносят состав из хлорида натрия на водной основе и осуществляют сушку до образования коркообразного покрытия, защищающего упомянутые поверхности деталей от налипания брызг расплавленного металла в процессе односторонней электронно-лучевой сварки. Затем удаляют полученное защитное покрытие с соединяемых кромок деталей на расстоянии 5-10 мм от края разделки. После окончания сварки удаляют покрытие с налипшими брызгами расплавленного металла многократной промывкой водой полученного сосуда с дальнейшим обезвоживанием этиловым спиртом до обеспечения требований по классу чистоты его внутренней поверхности. В результате предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить защиту в особых условиях в процессе электронно-лучевой сварки, не создает высокого давления паров, препятствующих обеспечению глубокого вакуума, и удаление покрытия в условиях ограниченного доступа. Кроме того, защитное покрытие экономично в использовании.

Способ изготовления закрытого сосуда электронно-лучевой сваркой, включающий сборку соединяемых деталей, монтаж сосуда и его электронно-лучевую сварку со сквозным проплавлением, отличающийся тем, что перед сборкой деталей сосуда на их внутренние поверхности наносят состав из хлорида натрия на водной основе и осуществляют сушку до образования коркообразного покрытия, защищающего упомянутые поверхности деталей от налипания брызг расплавленного металла в процессе односторонней электронно-лучевой сварки, затем удаляют полученное защитное покрытие с соединяемых кромок деталей на расстоянии 5-10 мм от края разделки, а после окончания сварки удаляют покрытие с налипшими брызгами расплавленного металла многократной промывкой водой полученного сосуда с дальнейшим обезвоживанием этиловым спиртом до обеспечения требований по классу чистоты его внутренней поверхности.