DE2811427A1 - Elektronenstrahlschweissmaschine - Google Patents

Description

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L-11O67-6

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Elektronenstrahlschweißmaschine

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlschweißmaschine und insbesondere eine Maschine mit einem verstellbaren Tisch, der mehrere einzelne Schweißkammern enthält, die mit dem zu schweißenden Teil beladen und auf ein Schweißvakuum heruntergepumpt werden müssen.

Elektronenstrahlschweißmaschinen der vorliegend betrachteten Art müssen notwendigerweise mit einer Dichtungsanordnung zwischen einem die Elektronenstrahlkanone tragenden Organ und dem rotierenden, weiterschaltbaren Tisch ausgestattet sein, um die für das Elektronenstrahlschweißen notwendigen Unterdrücke auszubilden und aufrechtzuerhalten .

Die Industrie sucht ständig nach neuen und verbesserten Wegen, um eine solche Abdichtung herbeizuführen. Alle bekannten Anordnungen sehen ein elastomeres Dichtungsmaterial vor, das, um eine Abdichtung herbeizuführen, von Haus aus ein Zusammendrücken oder Pressen erfordert, was

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zu hohen Gleitreibungskoeffizienten führt. Diese Dichtungsanordnungen werden infolgedessen ständig geschmiert, um die auftretende Reibung zu verringern. Solche Dichtungsanordnungen leiden außerdem unter den beim Schweißen entwickelten Dämpfen und Teilchen. Bei anderen bekannten Einrichtungen ist die Schweißkammer durch die Oberseite des weiterschaltbaren Tisches hindurch zugänglich, was eine Öffnung bedingt, die groß genug ist, um ein zu verschweißendes Teil in die Kammer einbringen zu können. Dies beeinträchtigt naturgemäß die Wirksamkeit der Abdichtung, weil eine größere Fläche dynamisch abgedichtet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Probleme auszuräumen.

Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Maschine zum Elektronenstrahlschweißen, die gekennzeichnet ist durch einen bewegbaren Schweißtisch mit einer Mehrzahl von Öffnungen, die jeweils mit einer Schweißkammer zur Aufnahme von zu schweißenden Teilen -in Verbindung stehen und dem Durchtritt eines Elektronenstrahles sowie zum Evakuieren der Kammern auf Schweißvakuum dienen; eine über der Oberseite des Schweißtisches angeordnete und mit dieser mindestens teilweise in Berührung stehende Dichtplatte, die eine mit der Oberseite des Tisches in innigem Kontakt stehende Dichtungs- und Lagerfläche sowie eine erste

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Pumpkammer und eine davon getrennte zweite Pumpkammer aufweist; eine Einrichtung zum schrittweisen Verstellen des Schweißtisches gegenüber der Dichtungs- und Lagerfläche; eine mit der ersten Pumpkammer in der Dichtplatte verbundene erste Vakuumpumpe zur Ausbildung eines Vakuums von mindestens 100 Mikron in den Schweißkammern, wenn diese Kammern mit der Pumpkammer ausgerichtet werden; eine mit der zweiten Pumpkammer in der Dichtplatte verbundene zweite Vakuumpumpeinrichtung, mittels deren das Vakuum von 100 Mikron mindestens aufrechterhaltbar ist; und eine im Bereich der zweiten Pumpkammer mit der Dichtplatte verbundene Elektronenstrahlschweißkanone zur Abgabe eines Elektronenstrahles durch die zweite Pumpkammer hindurch in die Schweißkammern zum Schweißen der dort befindlichen Teile.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert.· In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine, wobei die Dichtplatte strichpunktiert nach einer.Drehung um 180° dargestellt ist,

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Fig. 3 eine Fron~tauf rißansicht der Maschine,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der

Fig. 3, wobei eine Schweißkammer in offener Stellung veranschaulicht ist, und

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der

Fig. 2, wobei die Schlupfkupplung zwischen der Dichtplatte und der Vakuumleitung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine typische Elektronenstrahlschweißmaschine mit einer Gleitdichtung und anderen Merkmalen, die angesichts der neuartigen Gleitdichtung anwendbar sind. Die Maschine M weist ein Unterteil B auf, auf dem eine Abstützung S montiert ist. Die Abstützung S trägt einen Tisch T und ist mit Mitteln zum schrittweisen Drehen des Tisches T ausgestattet. Der Tisch T besteht aus einer oberen Platte 1 und einer unteren Platte 3. Zwischen der oberen und der unteren Platte befinden sich mehrere Schweißkammern 5, 6, 8 usw., die in gleichem Abstand entlang dem Umfang des Tisches T verteilt sind. Jede Kammer ist auf einer lotrechten Säule 7 angeordnet. Die Säulen 7 lassen sich in lotrechter Richtung verstellen, um die Kammer zu öffnen (wie dies für die Kammer 5 gezeigt ist) und das zu verschweißende Teil in die Kammer einzubringen. Die Säulen werden dann angehoben, um

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die Schweißkammern mit einer entsprechenden Anzahl von .Öffnungen 9, 10, 11 usw. in der oberen Platte 1 des Tisches T in Verbindung zu bringen und die Öffnungen abzudichten. Auf dem Unterteil B der Maschine M ist ferner ein lotrecht verlaufendes Bauteil 15 montiert (Fig. 2), das eine Dichtplatte 17 trägt. Die Dichtplatte 17 befindet sich oberhalb der oberen Platte 1 des Tisches T und steht mit dieser mindestens teilweise in Berührung. Die Dichtplatte 17 ist an ihrer Unterseite mit einer Dichtungs- und Lagerfläche 19 (Fig. 5) ausgestattet, die mit der oberen Platte 1 in innigem Kontakt steht. Die obere Platte 1 ist mit einer aus rostfreiem Stahl bestehenden Verschleißplatte 32 (Fig. 4) versehen, die an der Dichtungs- und Lagerfläche 19 anliegt. Das Bauteil 15 kann die Dichtplatte 17 vom Tisch T abheben und entsprechend der strichpunktierten Darstellung in Fig. 2 um 180 drehen, so daß die Dichtungs- und Lagerfläche 19 erforderlichenfalls leicht ausgetauscht werden kann. Die Dichtplatte 17 weist ferner zwei gesonderte Pumpkammern 21 bzw. 23 auf. Die Pumpkammer 21 ist mit einer Vakuumpumpe 25 über eine Schlupf- oder Gleitverbindung 27 verbunden. Die Unterseite der Kammer 21 ist mit einer schlitzförmigen Öffnung 29 ausgestattet, die mit den Öffnungen 11, 1O, 9 usw. in Verbindung kommt, die zu den Schweißkammern 8, 6, 5 usw. führen. Der Schlitz erlaubt ein fortgesetztes Auspumpen der Schweißkammern, während diese in die Schweißstellung gedreht werden. Durch die

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Oberseite der Kammer 23 reicht eine Elektronenstrahlkanone 31. Der Kanone 31 ist eine Vakuumpumpe 33 zugeordnet, um in der Kanone den erforderlichen Unterdruck aufrechtzuerhalten. An die Kammer 23 ist eine Vakuumpumpe 35 angeschlossen, um die Schweißkammer auf Schweißvakuum zu
halten. Entsprechend Fig. 4 ist jede Schweißkammer 5, 6
und 8 mit einer Dampfabschirmung 37 versehen. Die Dampfabschirmung 37 weist eine Öffnung auf, die nur groß genug ist, um den Elektronenstrahl durchtreten zu lassen.
Dies verhindert in Verbindung mit einem kleinstmöglichen Öffnungsdurchmesser in der oberen Platte 1, daß Metalloxide zwischen der Dichtungsfläche 19 und der Verschleißplatte 32 eingeschlossen werden. Im Betrieb wird ein
Werkstück W in den unteren Teil der Schweißkammern eingebracht (Fig. 4). Die Kammer wird dann angehoben, bis sie sich gegen die obere Platte 1 des Tisches T dichtend anlegt. Der Tisch wird in die Stellung gedreht, in der die Kammer auf ein Mindestvakuum von näherungsweise 1OO Mikron vorgepumpt wird. Wegen des Schlitzes 29 kann das Vorpumpen fortgeführt werden, während der Tisch gedreht
wird, bis die Kammer sich der Schweißstellung nähert.
In dieser Stellung wird der Unterdruck auf 1OO Mikron gehalten oder weiter verbessert. Der Elektronenstrahl
führt dann die Schweißung aus, worauf die Kammer in ei-' ne Entladestellung weiterbewegt wird.

Bei dem Werkstoff der Dichtungs- und Lagerfläche 19 han-

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delt es sich vorzugsweise um ein mit Kupfer gefülltes Tetrafluoräthylen. Die Oberflächendichtung wirkt als kontinuierliche Dichtungs- und Lagerfläche, die eine lange Lebensdauer hat und die Wartungsdauer verringert. Außerdem sorgt die Dichtung für eine vollständige Trennung zwischen der Atmosphäre und der Vorpumpstation sowie zwischen der Vorpump- und der Schweißstation.

Es versteht sich, daß die vorstehend erläuterte Ausführungsform in mannigfacher Weise abgewandelt werden kann. Um während des Schweißens das Eindringen von Luft in die Schweißkammer zu minimieren, kann beispielsweise die zweite Pumpöffnung von einer gesonderten dri-tten Pumpöffnung umgeben sein, die an eine dritte Vakuumpumpe angeschlossen ist. Diese Anordnung hält eine Druckdifferenz zwischen dem Schweißvakuum und der Atmosphäre aufrecht.

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Claims (6)

1. PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

   ■] -j

   ELFENSTRASSE 32 · D-8000 MÜNCHEN 83

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   Ansprüche.

   .) Maschine zum Elektronenstrahlschweißen, gekennzeichnet durch

   a) einen bewegbaren Schweißtisch (T) mit einer Mehrzahl von Öffnungen (9, 10, 11), die jeweils mit einer Schweißkammer (5, 6, 8) zur Aufnahme von zu schweißenden Teilen in Verbindung stehen und dem Durchtritt eines Elektronenstrahles sowie zum Evakuieren der Kammern auf Schweißvakuum dienen,

   b) eine über der Oberseite des Schweißtisches angeordnete und mit dieser mindestens teilweise in Berührung stehende Dichtplatte (17) mit einer mit der Oberseite des Tisches in innigem Kontakt stehenden Dichtungs- und Lagerfläche (19) sowie mit einer ersten Pumpkammer (21) und einer davon getrennten zweiten Pumpkammer (23),

   c) eine Einrichtung zum schrittweisen Verstellen des Schweißtisches gegenüber der Dichtungs- und Lagerfläche (19),

   ORiGiNAL INSPECTED 809838/0910

   FERNSPRECHER: 069/6012039 · KABEL: LLtCTRICl¹ATENT MÜNCHEN

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   d) eine mit der ersten Pumpkammer in der Dichtplatte
   verbundene erste Vakuumpumpeinrichtung (25) zur
   Ausbildung eines Vakuums von mindestens 1OO Mikron in den Schweißkammern, wenn diese Kammern mit der
   Pumpkammer ausgerichtet werden,

   e) eine mit der zweiten Pumpkammer in der Dichtplatte verbundene zweite Vakuumpumpeinrichtung (35), mittels deren das Vakuum von 100 Mikron mindestens aufrechterhaltbar ist, und

   f) eine im Bereich der zweiten Pumpkammer mit der
   Dichtplatte verbundene Elektronenstrahl-Schweißkanone (31) zur Abgabe eines Elektronenstrahles durch die zweite Pumpkammer hindurch in die Schweißkammern zum Schweißen der dort befindlichen Teile.
2. 2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (T) kreisförmig ist.
3. 3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Anheben der Dichtplatte (17) außer Kontakt mit dem Schweißtisch (Tj und zum Drehen
   der Dichtplatte um 180° vorgesehen ist, derart, daß
   die Dichtungs- und Lagerfläche (19) leicht austauschbar ist.

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4. 4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Schweißtisch (T) eine Verschleißplatte (32) angeordnet ist.
5. 5. Maschine nach- einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißtisch (T) aus einer die Öffnungen (9, 1O, 11) aufweisenden oberen Platte (1) und einer unteren Platte (3) besteht, zwischen denen die Schweißkammern (5, 6, 8) angeordnet sind, und daß die Schweißkammern mit Einrichtungen

   (7) zum Verstellen der Schweißkammern in lotrechter Richtung versehen sind, derart, daß die Schweißkammern zwecks Einbringen eines zu verschweißenden Teiles absenkbar sowie anhebbar sind, um die Schweißkammern mit den Öffnungen (9, 10, 11) in der oberen Platte in Verbindung zu bringen und die Öffnungen abzudichten .
6. 6. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungs- und Lagerfläche (19) mit einer die zweite Pumpkammer (23) umgebenden, von dieser jedoch abgetrennten dritten Pumpkammer ausgestattet ist, die an eine-dritte Vakuumpumpe angeschlossen ist, um einen Differenzdruck zwischen dem Vakuum in der zweiten Pumpkammer und der Atmosphäre aufrechtzuerhalten und dadurch das Eindringen von Luft in die zweite Pumpkammer aus der Atmo-

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   Sphäre aufgrund einer Verschlechterung der Dichtungsflache zu minimieren.

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