Сварные герметичные соединения

       Для герметичного соединения деталей в вакуумной технике мо­гут применяться следующие виды сварок:

· газовая ацетиленовая;

· электродуговая;

· газодуговая в защитной среде;

· холодная методом пластической деформации;

· диффузионная в вакууме и сварка трением;

· электронно-лучевая.

      Газовая ацетиленовая сварка применяется для малоуглероди­стых сталей с толщиной стенки в месте сварки не более 2 мм. Гер­метичные соединения получают при сварке с отбортовкой; стыковая сварка деталей сверхвысоковакуумных систем не рекомендуется.

      Электродуговая сварка может применяться для соединения де­талей низковакуумных систем с толщиной стенки более 2 мм. Луч­шие результаты можно получить при автоматической сварке под слоем флюса. Для сверхвысоковакуумных систем она не рекомен­дуется из-за недостаточной герметичности.

      Газодуговая сварка в защитной среде с плавящимся и неплавя­щимся электродом для соединения различных металлов может при­меняться для всех типов вакуумных систем. Нержавеющая сталь, медь, алюминий при толщинах в месте сварки 0,1 до 2 мм сварива­ются в среде аргона или гелия вольфрамовым неплавящимся элек­тродом. Лучшие результаты получаются при автоматической сварке в камерах, в которых после откачки воздуха напускается инертный газ.

      Холодная сварка методом пластической деформации применяет­ся для соединения небольших деталей из пластичных материалов (медь, алюминий). Требует сложного прессового оборудования.

       Диффузионная сварка в вакууме и сварка трением применяется для соединения разнородных материалов: меди и керамики и т. д.

      Электронно-лучевая сварка применяется для соединения хими­чески активных и тугоплавких материалов, ответственных узлов из стали, меди и алюминиевых сплавов. Сварка ведется в вакуумных камерах при давлении не более 10 ^-3 Па.

       Ко всем видам вакуумно-герметичной сварки предъявляются специальные требования.

      1. Для получения герметичных соединений сварка должна ве­стись с постоянной скоростью; перерывы и подварки часто служат местом появления микротрещин, создающих течи.

     2. Сварку желательно вести со стороны, обращенной в процессе эксплуатации в вакуум, для уменьшения количества щелей, карма­нов и неровностей тыльной стороны шва.

      3. Допускается вогнутый шов в стыковых и угловых со­единениях, получающийся при сварке без присадочного материала.

      4. После изготовления сварные швы обязательно должны прове­ряться на герметичность с помощью вакуумных течеискателей.

      К конструкции и технологии обработки деталей, которые подго­тавливаются к сварке, предъявляются дополнительные требования:

· детали перед сваркой тща­тельно очищаются и обезжири­ваются;

· сопряжения между свариваемыми деталями долж­ны выполняться по скользящей посадке.

  Детали для угловых швов можно подготавливать соглас­но одному из вариантов, пока­занных на рис. 3.

Рис.3 Конструкция угловых сварных соединений: а – без отбортовки; б – с отбортовкой; в – соединение деталей разной толщины.

      Ва­риант рис. 3, а рекомендует­ся для некруглых, а вариант рис. 3, б — для круглых деталей. Соединение тонкостен­ной трубы с толстой плитой  показано на рис. 3, в. Особен­ностью этой сварки является дополнительное кольцо, вырав­нивающее толщины сваривае­мых деталей. Без этого кольца сварка невозможна из-за оплавления тонкостенной детали.

      Сварка фланца с обечайкой может быть выполнена различными способами, показанными на рис. 4.

Рис.4 Сварка фланцев с обечайкой: а – с подкладкой; б – без подкладки; в – с проточкой во фланце.

       Во всех случаях фланцы не требуют припуска на до­полнительную обработку после сварки, так как соединяются одина­ковые по толщине тонкостенные элементы, а массивный фланец не успевает даже нагреться за время сварки

      Сильфоны из нержавеющей стали, широко применяемые в высо­ковакуумной технике, могут иметь толщину стенки от 0,05 до 0,25 мм. Соединения сильфонов при сварке с трубами, фланцами и валами показано на рис. 5.

Рис.5 Сварка сильфонов: а – с трубой; 1 – труба; 2 – охранное кольцо; 3 – сильфон; б – с фланцем; 1 – фланец; 2 – охранное кольцо; 3 – сильфон; в – с валом; 1 – вал; 2 – охранное кольцо; 3 – сильфон.

      Примеры конструкций плоских, цилиндрических и угловых свар­ных вакуумных соединений с отбортовкой и без нее показаны на рис. 6.

Рис.6 Примеры конструкций вакуумных сварных соединений: а – стыковые без отбортовки для плоских деталей; в-ж – стыковые с отбортовкой для плоских деталей; з,к – угловые с отбортовкой для плоских деталей;л – соединение фланца с тонкостенной оболочкой; м – соединение днища с тонкостенной оболочкой.