книги / Сварка в машиностроении. 4

а манипулятор пушки используется только в тех случаях, когда в конструкции установки применена пушка, перемещаемая внутри вакуумной камеры. В про­ мышленности нашли распространение манипуляторы двух типов: универсальные с большим числом степеней свободы и специализированные. Применение универ­ сальных манипуляторов целесообразно при единичном и мелкосерийном произ­ водстве. При серийном и массовом производстве специализированные манипуля­ торы позволяют получить максимальный эффект.

Устройства подачи присадочного материала. Электронно-лучевая сварка в большинстве случаев выполняется без присадочного материала. В необходимых случаях наибольшее распространение получили устройства для подачи присадоч­ ного материала в виде проволоки. К числу основных требований, предъявляемых к данным устройствам, относится высокая точность подачи проволоки в зону сварки и стабильность скорости подачи проволоки.

Промышленные установки для электроно-лучевой сварки в высоком вакууме. Большинство отечественных промышленных установок предназначены для элек­ тронно-лучевой сварки в высоком вакууме. Поэтому рассмотрим только эти уста­ новки.

Установки для микросварки и размерной обработки. Под микросваркой по­

нимают соединение деталей с толщиной стенки от 100 Â до 2 мм и металлических выводов толщиной 0,05—0,3 мм с контактными площадками печатных плат и микросхем.

Особенностью установок для микросварки и размерной обработки является применение преимущественно высоковольтных энергетических комплексов (до 200 кВ), формирующих электронные пучки диаметром 0,01—0,1 мм при токах 1—100 мА и с высокой стабильностью параметров. Из разработок ИЭС им. Е. О. Патона в этой области можно отметить следующие установки.

Установка У496 имеет сварочную камеру 600X400X300 мм, которая откачи­ вается до рабочего давления 5*10“ $ мм рт. ст. за 10 мин, двухкоординатный стол с пределами перемещений 200X250 мм и систему программного управления типа ПРС-Зк перемещениями двухкоординатного стола. Высоковольтный источник пи­ тания (50 кВ ± 1%) выполнен по симметричной схеме умножения с питанием от высокочастотного лампового генератора. Сварочная пушка с встроенной системой наблюдения формирует пучок диаметром 0,01 мм при токе пучка в импульсе до 5 мА. Установку используют в комплекте с вычислительной машиной «Электра-13» для приварки контактов микросхем и сварки контактов микроразъемов. Про­ изводительность установки при сварке контактов интегральных схем — до 100 контактов в минуту. Погрешность положения пучка до 0,1%.

Установка У672 предназначена для прошивки отверстий в ферритах и микро­ сварки термопластов в массовом производстве. Она имеет энергетический комплекс с ускоряющим напряжением до 80 кВ и нестабильностью 0,1%, током в импульсе до 5 мА и диаметром пучка до 0,01 мм. Сварочная камера размером 600Х350Х Х400 мм откачивается до давления Ь 10“ $ мм рт. ст. за 8 мин. Двухкоординатный стол с пределами перемещений 120X180 мм управляется программной системой «Контур-Зм». По технологическим возможностям установка может быть исполь­ зована также для сварки металлов толщиной 0,1—2,0 мм, резки и фрезерования различных материалов.

Установка У512 предназначена для сварки и размерной обработки тонких пленок, засветки фоторезиста при изготовлении металлизированных фотошабло­ нов интегральных микросхем. Энергетический комплекс выполнен по каскадной схеме умножения напряжения (до 180 кВ). Долговременная стабильность уско­ ряющего напряжения составляет 1%, ток пучка до 2 мА, диаметр пучка 0,015 мм. Камера установки размером 450X350X350 мм откачивается до рабочего давле­ ния Ы О*4 мм рт. ст. за 15 мин. Двухкоординатный стол имеет пределы перемеще­ ний 100X100 мм. Установка работает в комплекте с вычислительной машиной «Электра-13».

Установка У601 работает при ускоряющем напряжении 50—200 кВ, токе лучка до 2 мА и диаметре пучка порядка 0,01 мм. Она предназначена для микро­

сварки и размерной обработки полупроводниковых гибридных микросхем. Ва­

изделия по площади 48Х 48 мм с точностью ±0,05 мм. Установка снабжена устрой­ ством программного управления.

Сумским заводом электронных микроскопов для электронно-лучевой микро­ сварки и размерной обработки серийно выпускается установка типа ЭЛУРО. Электронная пушка установки работает при ускоряющем напряжении 50, 75 и 100 кВ и токе пучка до 10 мА. Минимальный диаметр пучка при этом составляет 0,01 мм. Нестабильность ускоряющего напряжения при токе пучка до 4 мА со­ ставляет 0,1% за 15 мин. За это же время нестабильность тока фокусирующей линзы составляет 0,01%. Установка может работать как в непрерывном, так и в импульсном режимах. В последнем случае длительность импульсов регулиру­ ется в пределах 20 мкс — 60 мс, а период повторения — в пределах 0,33— 1000 мс. Обрабатываемую деталь устанавливают на прецизионном двухкоорди­ натном столе, который перемещает ее в двух взаимно перпендикулярных напра­ влениях на 150—200 мм с точностью 0,003—0,005 мм. Управление этими переме­ щениями выполняется с помощью программного устройства.

Универсальные установки для сварки деталей малых и средних габаритов.

Это самая многочисленная группа разнообразных по конструкции и назначению установок. Их используют как для сварки различных малогабаритных деталей, так и для крупных деталей и узлов. Среди разработок ИЭС им. Е. О. Патона к рас­ сматриваемым малогабаритным установкам с прямоугольными камерами отно­ сятся следующие установки.

Установку У616 используют в электронном приборостроении. Техническая

(Великобритания). Установки с более крупными камерами снабжены, как пра­ вило, более мощными энергетическими комплексами (10—25 кВт), что позволяет выполнять однопроходную сварку стали толщиной 15—20 мм. В числе таких уста­ новок можно отметить следующие.

Универсальная установка У212М имеет прямоугольную камеру и комплек­ туется сменными манипуляторами: вращателем для сварки кольцевых швов с вер­ тикальной осью вращения; вращателем для сварки кольцевых швов с горизон­ тальной осью вращения; двухкоординатным столом для сварки прямолинейны» швов в горизонтальной плоскости. Мощность энергетического комплекса 13,5 кВт. Техническая характеристика установки приведена в табл. 11.

Установка У358 создана на базе установки У212М. Предназначена для сварки токсичных материалов. Установка снабжена дополнительными устройствами (бокс-шлюзом и форкамерой), которые предохраняют обслуживающий персонал от токсичных паров, газов и пыли, выделяющихся в процессе сварки и подготовки изделия к выгрузке. Техническая характеристика установки приведена в табл. 11.

Установка У570 работает на ряде машиностроительных заводов. Она также имеет прямоугольную камеру и предназначена для сварки более крупных деталей по сравнению с рассмотренными выше установками. Позволяет сваривать прямо­ линейные и кольцевые швы в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Универсальные установки А306.12 и А306.13 применяют в приборостроитель­ ной промышленности. Первая установка предназначена для сварки малогабарит­ ных деталей в непрерывном, импульсном и моноимпульсном режимах. Камера установки размером 350X350X350 мм откачивается до давления 2* 1 0 '6 мм рт. ст. за 10-12 мин. Сварочная пушка работает при ускоряющем напряжении до 20 кВ и токе пучка до 100 мА. При этом минимальный диаметр пучка составляет 0,4 мм. Установка А306.13 имеет камеру размером 500X500X500 мм, которая также отка­ чивается до рабочего Давления 5« 10”^ мм рт. ст. за 10—12 мин. Сменные манипу­ ляторы позволяют сваривать круговые швы диаметром до 240 мм, прямолинейные швы длиной до 160 мм и кольцевые швы диаметром до 120 мм. Многоместный ма-

Рис. 11. Установка повышенной производительности типа У454:

совмещения пучка со свариваемым стыком, механизмом подачи присадочной про­ волоки и др. Техническая характеристика установки приведена в табл. 11.

Установка У401 имеет камеру несколько большего диаметра, чем камера уста­ новки УЗМ2. Двухкоординатный стол установки имеет перемещение вдоль ка­ меры на 780 мм и поперек на 160 мм. Вращатели обеспечивают сварку кольцевы е швов в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Техническая характеристика установки приведена в табл. 11.

В промышленности широко используют установки серии ЭЛУ. Основные пара­ метры этих установок приведены в табл. 12.

Установка ЭЛУ-4 кроме универсальных манипуляторов для сварки кольце­ вых и продольных швов имеет многопозиционный манипулятор с цанговыми за­ жимами для групповой загрузки однотипных деталей.

Установка ЭЛУ-5 по конструкции подобна предыдущей, но имеет камеру не­ сколько больших размеров. Снабжена механизмом подачи присадочной проволоки.

Установка ЭЛУ-6 предназначена для сварки кольцевых швов на изделиях типа труб. Она представляет собой спаренную вакуумную камеру с двумя авто­ номно управляемыми пушками. Откатные тележки с 30-позиционными поворот­ ными барабанами работают попеременно.

Установка ЦЭЛС-2 разработана в ЦНИИТмаше и ИЭС им. Е. О. Патоня. Предназначена для сварки пакетов лопаток регулирующих колес и диафрагм паровых турбин. Сварочная камера (диаметр 1600 мм, длина 1650 мм) снабжева 24-позиционным поворотным манипулятором и перемещающейся внутри камеры пушкой типа У530М. Максимальный диаметр свариваемых швов до 1200 мм, длина до 1100 мм. Максимальная глубина проплавления 40 мм. Скорость сварки 5—30 м/ч.

Из зарубежных разработок для сварки изделий малых и средних габаритов представляет интерес гамма установок фирмы Сиаки (Франция), состоящая из установок 556, 456, 610, 533-2, 543, гамма установок VX фирмы Сиаки (США), а также установки фирмы Штейгервальд Штральтекник (ФРГ) и др. Техническая характеристика установок фирмы Сиаки приведена в табл. 13.

Специализированные установки для сварки изделий малых и средних габаритов. В универсальных установках время выполнения сварки при загрузке одного из­ делия в камеру составляет примерно 2—3% от времени цикла работы установки. Повышение производительности в специализированных установках для сварки

вакуум в камере 5* 10” в мм рт. ст.

на которой закреплены сварочная пушка и патрубки вакуумных насосов. Подача (шлюзование) изделия на позиции предварительной откачки, сварки и выгрузки производится поворотом стола, причем трубопроводы вакуумных насосов и лучепровод сварочной пушки при этом герметично перекрываются вакуумным уплот­ нителем.

Установки для сварки крупногабаритных изделий. Особенностью установок этой группы является универсальность. Они снабжены как низковольтными энер­ гетическими комплексами (30 кВ, 10—25 кВт), которые используются для сварки металлов малых и средних толщин, так и мощными высоковольтными (до 150 кВ, до 120 кВт) энергетическими комплексами для однопроходной сварки металлов больших толщин.

Установка У350 имеет цилиндрическую камеру. На установке можно свари­ вать кольцевые швы в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Установка имеет низковольтную сварочную пушку У530М, перемещаемую внутри камеры.

Установки УЛ106 и УЛ110 имеют прямоугольные камеры. Сварочные пушка этих установок перемещаются внутри камер в различных пространственных поло­ жениях. В установке УЛ106 предусмотрена возможность дополнительной уста­ новки пушки мощностью до 60 кВт.

Установка У736 имеет камеру объемом 20 м9 сложной формы. Манипулятор сварочной пушки выполнен в виде П-образного портала, опирающегося на жесткое основание камеры.