ОКТБ «Энергомаш», Волгодонск, Россия:

В. А. Ядрышников, начальник конструкторско-технологического отдела

¹ОКТБ «Энергомаш», Волгодонск, Россия ; ²Волгодонский инженерно-технический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Волгодонск, Россия:

Е. И. Колоколов, технический директор¹, доцент кафедры «Машиностроение и прикладная механика»²

Волгодонский инженерно-технический институт — филиал Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Волгодонск, Россия:

В. А. Руденко, руководитель института
С. А. Томилин, заведующий кафедрой «Машиностроение и прикладная механика», эл. почта: SATomilin@mephi.ru

В работе проведен анализ конструкции высоковакуумных технологических установок, в результате которого определен элемент, являющийся «слабым звеном» и оказывающий негативное влияние на их эксплуатационную надежность. Таким элементом являются изготавливаемые из меди токовводы, в конструкции которых присутствуют протяженные и малотехнологичные сварные швы, качество которых в полной мере не обеспечивается применением традиционных технологий сварки. В связи с этим авторами настоящей работы была проведена модернизация конструкции токоввода, заключающаяся в изменении конструкции канала для охлаждающей воды, который стал представлять собой несколько сообщающихся отверстий, выполненных методом глубокого сверления. В результате сварочные операции были сокращены в несколько раз и сведены только к вварке заглушек и приварке токопроводящих трубок. При этом качество всего технологического процесса изготовления токовводов значительно повысилось. Вторым этапом оптимизации явилось снижение высокой температуры предварительного подогрева, необходимой для аргонодуговой сварки меди, но отрицательно влияющей на дефектность сварных соединений. По существующей технологии выполнить сварку одного элемента конструкции токоввода за один проход не представляется возможным из-за быстрого охлаждения металла после выполнения предварительного подогрева. Наложение второго валика неизбежно приводит к дополнительному окислению металла и соответствующему снижению качества сварных соединений. Для устранения вышеуказанного недостатка был проведен натурный эксперимент по сравнительной оценке сварочно-технологических свойств при дуговой сварке с использованием импульсного инверторного сварочного аппарата в различных защитных средах: аргоне, азоте и гелии. Наилучшее качество показали образцы, выполненные в среде защитного газа гелия. Оптимальный режим, обеспечивающий сварку в один проход и наилучшее формирование валиков, соответствует току 150 А при подогреве до 300 ^оС. Представленная в настоящей работе конструкторско-технологическая оптимизация изготовления медных токовводов отработана и внедрена в производство.

1. Косевич В. М., Сокол А. А., Колоколов Е. И. Влияние электрического поля и ионизации молекулярного пучка на процессы конденсации // Известия АН СССР. Серия физическая. 1974. Т. 38, № 11. С. 2357—2362.
2. Капустин В. И., Сигов А. С. Материаловедение и технологии электроники : уч. пособие. — М. : Инфра-М, 2014. — 427 с.
3. Ильин А. А. Вакуумная ионно-плазменная обработка : уч. пособие. — М. : Инфра-М, 2014. — 160 с.
4. Плисковский В. Я. Конструкционные материалы и элементы вакуумных систем. — М. : Машиностроение, 1976. — 64 с.
5. Barchenko V. T., Lisenkov A. A., Vinogradov M. L. System and method for determining the gas permeability and flow of helium through the materials and coatings // Journal of Physics: Conference Series. 2014. Vol. 567, No. 1.
6. Виноградов М. Л. Разработка портативного прибора контроля герметичности вакуумных систем // Технологии техносферной безопасности : интернет-журнал. 2013. № 3 (49) [Электронный ресурс]. — Режим доступа : academygps.ru/img/UNK/asit/ttb/2013-3/14-03-13.ttb.pdf.
7. Бадьянов Б. Н., Давыдов В. А., Паршин С. Г. Сварочные процессы в электронномашиностроении: уч. пособие. — Ульяновск : УлГТУ, 2007. — 268 с.
8. Абрамович В. Р., Демянцевич В. П., Ефимов Л. А. Сварка плавлением меди и сплавов на медной основе. — Л. : Машиностроение, 1988. — 215 с.
9. Быковский О. Г., Фролов В. А., Пешков В. В. Сварка и резка цветных металлов: уч. пособие. — М. : Инфра-М, 2014. — 336 с.
10. Моисеенко В. П. Материалы и их поведение при сварке : уч. пособие. — Ростов-на-Дону : Феникс, 2009. — 300 с.
11. Hu Kai, Wang Pei. Welding copper and copper alloys used in the equipment of power plants // Dianhanji. 2010. Vol. 40, No. 8. P. 86–89.
12. Садкевич А. М., Воронов О. Н. Сварка меди и медных сплавов — технологии и особенности. Мировые проблемы развития машиностроительных предприятий // Сб. статей Международной научно-практической конференции «Мировые проблемы развития машиностроительных предприятий», Вязьма, 22 апреля 2014. — Вязьма : МГИУ, 2014. С. 143–148.
13. Mathers Gene. Job Knowledge. Welding of copper and its alloys. 2011. No. 170. P. 4–5.
14. Reuter Karl-Heinz. Hochtemperatur-Vakuumboten und Schweissen im Vergleich. Eine gleichwertige Alternative? // Praktiker. 2011. Vol. 63, No. 6. P. 235–237.
15. Zhu Baohua, Xiao Hua. Study on fiber laser-TIG hybrid welding process // Dianhanji. 2015. Vol. 45, No. 3. P. 119–121.
16. Springhardt Wilhelm. Eine zundende Idee // Praktiker. 2010. Vol. 62, No. 1. P. 16–17.
17. Римский С. Т., Галинич В. И. Выбор защитного газа при дуговой сварке // Сварщик в России. 2014. № 5 (51). С. 29–35.
18. Technische Gase zum Schweissen, Schneiden und Warmen // Praktiker. 2014. Vol. 66, No. 8. P. 357.