SU1053997A1

SU1053997A1 - Installation for diffusion welding

Info

Publication number: SU1053997A1
Application number: SU823461879A
Authority: SU
Inventors: Эрменгельд Янович Станишевский; Евгений Аркадиевич Степанцов; Юрий Меерович Дымшиц
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1983-11-15

Description

Изобретение относитс к оборудованию дл сварки давлением, в частности к установкам дл диффузионной сварки материалов. Известна установка дл диффузионной сварки материалов, содержаща вакуумную камеру, нагреватель и механизм перемещени штока С 3 Недостатком этой установки вл етс сравнительно высокое остаточное давление (6,7- ), что отрицательно сказываетс на качестве соединени материалов. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемо му эффе.кту вл етс установка дл диффузионной сварки, содержаща вакуумную камеру, введенный в нее под-вижный шток, нагреватель, охватывающий его защитный экран, механизм перемещени штока и высоковакуумный криогенный насос, состо щий из криогенной панели и криогенных эквановС2 Heдoctaткoм данной установки вл етс то, что перед каждым процессом соединени установка должна вскрыватьс . При этом Ё нее напускаетс воздух, что приводит к большому газо отделению в процессе последующей от ,качки и ограничивает возможность получени предельного остаточного давлени величиной пор дка , а ра мещение криопанели насоса с криоген ными экранами вне камеры снижает эффективность откачки. Невозможность получени более глубокого разрежени преп тствует повышению качества соединени материалов со значительно отличающимис коэффициентами термического расширени , так как из-за сравнительно высокс го остаточного давлени соединение должно осуществл тьс при температурах пор дка 1500-Т800 С, и возникающие при охлаж дении термоупругие напр жени привод т к разрушению соединени . Целью изобретени вл етс повышение качества сварки при соединении материалов с существенно различными коэффициентами термического расширени .. Поставленна цель достигаетс тем что установка дл диффузионной сварки , содержаща вакуумную камеру, введенный в нее подвижный шток, нагреватель , охватывающий его защитный экран , механизм перемещени штока и высоковакуумный криогенный насос, состо щий из криогенной панели и крио генных экранов, снабжена вакуумными заслонками, одна из которых установлена с возможностью горизонтального перемещени над отверстием дл прохождени штока, а друга закреплена на штоке, криогенна панель и криогенные экраны размещены в вакуумной камере и выполнены в виде охватывающего нагреватель элемента, защитный экран выполнен водоохлаждаемым и установлен между нагревателем и внутренней поверхностью криогенных экранов . Криогенные и водоохлаждаемый защитный экраны выполнены в виде трубчатых змеевиков с закрепленными а них р дами перекрывающих одна другую пластин. Экраны соединены стержн ми с пазами , выполненными перпендикул рно их оси и расположенными вдоль, нее в шахматном пор дке. На фиг.1 изображена установка, общий вид; на фиг.2 - установка с подн тым штоком; на фиг.3 - схема экранов и их соединение. Установка содержит вакуумную камеру 1 (фиг. О, расположенные в ней нагреватель 2, водоохлаждаемый защитный экран 3 (фиг.1 и 3), расположенный между нагревателем 2 и криогенными экранами i с плоскими пластинами 5, 1 ерекрывающими одна другую и закрепленными на трубчатых змеевиках 6 соединенных стержн ми 7 с пазами 8, выполненными перпендикул рно их оси и расположеннь(ми вдоль нее в шахматном пор дке, подвижный шток, 9 приводимый в движение механизмом перемещени 10, криогенную панель 11 криогенного насоса, вакуумную заслонку 12, установленную с возможностью горизонтального перемещени над отверстием 13 дл прохождени штока заслонки 1 (фиг.1 и 2, заслонку И, закрепленную на штоке 9 фланец 15 дл подсоединени камеры к вакуумной системе (не показана), контейнер 16 дл установки соедин емых образцов 17. загрузочную камеру 18, люк 19 дл загрузки и выгрузки образцов 17, фланец 20 дл подсоединени к системе откачки загрузочной камеры (не показана/, вакуумный ввод 21 штока 9 и механизм нагружени 22. Наличие двух заслонок позвол ет исключить возможность попадани атмосферного воздуха в вакуумную камеру при. загрузке и выгрузке образцовThe invention relates to equipment for pressure welding, in particular to installations for the diffusion welding of materials. A known installation for diffusion welding of materials, comprising a vacuum chamber, a heater, and a C 3 rod displacement mechanism. The disadvantage of this installation is a relatively high residual pressure (6.7 -), which adversely affects the quality of the combination of materials. Closest to the proposed technical essence and the achievable effect, a diffusion welding unit is installed, comprising a vacuum chamber, a movable rod inserted into it, a heater, covering its protective shield, a rod displacement mechanism, and a high vacuum cryogenic pump consisting of The cryogenic panel and the cryogenic equan-C2 of the Windodes of this installation is that the installation must be opened before each connection process. At the same time, the air is exhausted, which leads to a large gas separation in the subsequent process from pumping and limits the possibility of obtaining the limiting residual pressure in the order of magnitude, and the distribution of the cryopanel of the pump with cryogenic screens outside the chamber reduces the pumping efficiency. The impossibility of obtaining a deeper dilution prevents the improvement of the quality of the compound materials with significantly different thermal expansion coefficients, since, due to the relatively high residual pressure, the compound must be made at temperatures on the order of 1500 T800 ° C and the thermoelastic stresses that appear during cooling drive t to destroy the compound. The aim of the invention is to improve the quality of welding when joining materials with significantly different coefficients of thermal expansion. The aim is achieved by the fact that a diffusion welding machine comprising a vacuum chamber, a movable rod inserted into it, a heater, a covering of its protective screen, a rod displacement mechanism and a high vacuum A cryogenic pump consisting of a cryogenic panel and cryogenic screens is equipped with vacuum valves, one of which is installed with the possibility of horizontal moving over the hole for the stem to pass, and the other is fixed on the rod, the cryogenic panel and cryogenic screens are placed in a vacuum chamber and made in the form of a heater-covering element, the protective screen is made water-cooled and installed between the heater and the inner surface of the cryogenic screens. Cryogenic and water-cooled shields are made in the form of tubular coils with a series of plates overlapping one another fixed to them. The screens are connected by rods with grooves made perpendicular to their axes and arranged along it in a checkerboard pattern. Figure 1 shows the installation, General view; Fig. 2 shows an installation with a raised stem; figure 3 - diagram of the screens and their connection. The installation contains a vacuum chamber 1 (FIG. O, a heater 2 located therein, a water-cooled protective screen 3 (FIGS. 1 and 3), located between the heater 2 and cryogenic screens i with flat plates 5, 1 overlapping one another and fixed on tubular coils 6 connected by rods 7 with grooves 8, made perpendicular to their axes and positioned (moving along the board in a checkerboard pattern, movable rod, 9 driven by a movement mechanism 10, a cryogenic panel 11 of a cryogenic pump, a vacuum valve 12 installed in the possibility of horizontal movement above the hole 13 for the passage of the rod of the valve 1 (Figures 1 and 2, the valve And mounted on the rod 9, the flange 15 for connecting the chamber to a vacuum system (not shown), the container 16 for installing the connected samples 17. loading chamber 18 , a manhole 19 for loading and unloading samples 17, a flange 20 for connecting to the pumping chamber pumping system (not shown /, vacuum inlet 21 of rod 9 and loading mechanism 22. The presence of two dampers eliminates the possibility of atmospheric air getting into the vacuum measure at. loading and unloading samples

контейнер установки их после проведени процесса соединени . container to install them after the connection process.

Размещение криогенной панели с криогенными экранами в вакуумной камере вокруг нагревател позвол ет значительно увеличить эффективную. скорость откачки камеры. Все это дает возможность снизить температуру, необходимую дл получени твердофаз кого соединени материалов, За счет улучшени очистки соедин емых поверх ностей обезгаживанием при высокотемпературном прогреве в сверхвысоком вакууме, что позвол ет снизить тер моупругие напр жени , возникающие в зоне соединени материалов с существенно различными ксзэффициентами термического расширени , т.е. повысить качество сёарки.Placing a cryogenic panel with cryogenic screens in a vacuum chamber around a heater can significantly increase the effective one. pump down speed All this makes it possible to reduce the temperature required to obtain solid-phase compound materials, by improving the cleaning of connected surfaces by degassing during high-temperature heating in ultrahigh vacuum, which allows to reduce the thermo-elastic stresses arising in the zone of joining materials with significantly different thermal coefficients. extensions, i.e. improve the quality of the cook

Установка водоохлаждаемого защиТт ного экрана между нагревателем и ; внутренней поверхностью криогенныхInstallation of a water-cooled safety screen between the heater and; internal surface cryogenic

экранов .обеспечивает возможность длительной работы криогенного насоса в непосредственной близости от нагревател за счет уменьшени теплового потока от нагревател на криогенный насос, что обеспечивает более высокую степень вакуумировани и по :вышает качество сварки. .screens. provides the possibility of long-term operation of the cryogenic pump in the immediate vicinity of the heater by reducing the heat flux from the heater to the cryogenic pump, which provides a higher degree of vacuumization and improves: the quality of welding. .

Выполнение криогенного и водоохлаждаемого защитного экранов в виде трубчатых змеевиков с закрепленными на них р дами перекрывающиходна другую пластин повышает оффек-; тивность работы криогенного насоса в св зи с улучшением теплового экранировани криогенной панели насоса за счет лучшего охлаждени пластин, поскольку хладоагент подводитс по всей длине непосредственно к каждой из пластин, что также в конечном ито гё повышает качество сварки.The implementation of a cryogenic and water-cooled protective screen in the form of tubular coils with a number of overlapping other plates fixed to them increases the off-side; The efficiency of the cryogenic pump operation due to the improvement of the thermal shielding of the cryogenic pump panel due to better cooling of the plates, since the refrigerant is supplied along the entire length directly to each of the plates, which also ultimately improves the quality of welding.

Выполнение стержней, соедин ющих экраны, с пазами, .перпендикул рными их оси и расположенными вдоль них в. шахматном пор дке, позвол ет, сохранив достаточную прочность конструкции , значительно снизить теплопроводность стержней, что создает более благопри тные услови дл работы криогенного насоса, т.е. дл соз5 Дани высокого вакуума.The making of rods connecting the screens with grooves perpendicular to their axes and located along them in. staggered order, while maintaining sufficient structural strength, significantly reduces the thermal conductivity of the rods, which creates more favorable conditions for the operation of the cryogenic pump, i.e. To create a high Dani high vacuum.

Установка работает следующим образом .The installation works as follows.

Образцы 17 соедин емых материалов через люк 19 устанавливают в контей}0 нере 16. После герметизации люка 19 откачивают загрузочную камеру 18 с Помощью вакуумной системы, подсоедин емой к фланцу 20. В загрузочной . камере производ т предварительную 15 очистку образцов 17 обезгаживанием с помощью нагревател , установленного в камере (не показан. Далее открывают заслонку 12, перемеща ее в Горизонтальной плоскости. После это20 fo с помощью перемещени механизма 10 опускают шток 9, и контейнер 16 с образцами 17 устанавливают в рабочую зону нагревательного элемента 2, отверстие 13 герметизируют за5 слойкой 1й, закрепленной на штоке 9 После очистки поверхности образцов 17 высокотемпературным обезгаживанием при температуре пор дка 1500 С . и вакууме пор дка , создаваемомSamples 17 of the materials to be connected through the hatch 19 are installed in container 0. 16. After sealing the hatch 19, the loading chamber 18 is pumped out with the help of a vacuum system connected to the flange 20. In the loading one. the chamber is pre-cleaned 15 of samples 17 by degassing using a heater installed in the chamber (not shown. Next, the valve 12 is opened, moving it in the horizontal plane. After this 20 fo, the rod 9 is lowered by moving mechanism 10, and the container 16 with samples 17 is set into the working zone of the heating element 2, the hole 13 is sealed with a 5th puff fixed to the rod 9 After cleaning the surface of the samples 17 by high-temperature degassing at a temperature of about 1500 ° C and vacuum, creating Vai

с помощью К|.-,иогённого насоса, температуру понижают до значени , необходимого дл осуществлени соединени .using a K | .-, iogenic pump, the temperature is reduced to the value required for the connection.

Затем производ т сжатие образцов -17 с помощью механизма нагружени 22. После выдержки и снижени температуры до комнатной с помош.ыо механизма 10 поднимают шток 9 и контейнер 16 перенос т в загрузочную камеру 18, и герметизируют камеру 1 Заслонкой 12. После напуска воздуха в загрузочную камеру 18 через люк 19Samples -17 are then compressed using the loading mechanism 22. After holding and reducing the temperature to room temperature using the mechanism 10, the rod 9 is lifted and the container 16 is transferred into the loading chamber 18, and the chamber 1 is sealed with the damper 12. After letting air into loading chamber 18 through hatch 19

вынимают соединенные образцы 17.remove the connected specimens 17.

Использование изобретение по сравнению с базовым объектом позвол ет повысить на 40-50% прочность соедине5 ни и в 18-20 раз скорость откаЧки вакуумной камеры при снижении температуры сварки на 300-500 0.The use of the invention in comparison with the base object makes it possible to increase by 40-50% the strength of the joint and by 18-20 times the speed of evacuation of the vacuum chamber when the welding temperature decreases by 300-500 0.

WW

((

ПP

иand

-Tt-Tt

тt

VV

Фиг.11

1.21.2

Claims

1. INSTALLATION FOR DIFFUSION WELDING, containing a vacuum chamber, a movable rod introduced into it, a heater, a protective shield covering it, a rod movement mechanism and a high-vacuum cryogenic pump consisting of a cryogenic panel and cryogenic screens, characterized in that, in order to improve the quality welding when connecting materials with significantly different coefficients of thermal expansion, it is equipped with vacuum shutters, one of which is installed with the possibility of horizontal movement above the hole for bypassing the rod, and the other is fixed on the rod, the cryogenic panel and cryogenic screens are placed in a vacuum chamber and are made in the form of an element covering the heater, the protective screen is made water-cooled and installed between the heater and the inner surface of the cryogenic screens.

2. Installation according to the requirements for the cryogenic and water-cooled protective screens made in the form of tubular coils with rows of overlapping mounted on them; one another plates.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the screens are connected by rods with grooves made perpendicular to their axis and staggered along it.

SU, „, 1053997>