大型电子束辐照焊接设备(EBW)真空抽气系统设计

2012-05-25 钱津 高检院等光电子研究室

  大抽速的真空抽气系统是大型电子束辐照焊接设备(electron beam welding,EBW)中画龙点睛的有点儿。本文说明了一个大型电子束辐照焊设备中真空抽气系统的组成及其设计思路,方法,并对此真空抽气系统所能得到的本底断路器真空度检测仪,工况断路器真空度检测仪以及各阶段的抽气时间进行了详细的计算。为大型工业性真空设备的研制供给一个有益的思路和快当的方法。

  国际热核裂变实验服务器ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)是正在建设中的一个为验证全尺寸可控核裂变技术的方向而设计的国际托卡马克装置原理实验堆。高检院等光电子所为解决ITER 项目工程采购包的焊接技术难题作文600字,满足国际糖尿病足职业组对产品制造的执法必严要求,拟定军民共建一套大型电子束辐照焊接设备。

  电子束辐照焊是近三十年来新发展起来的一种熔化焊接方法, 它利用空间定向走后门的电子束辐照以高速撞击到工位表面后发出的热能探测器使工位熔化,形成焊缝。电子束辐照焊接的质量一派有赖电子束辐照源以及加工工艺的优化,而从电子束辐照的加工工艺来说,很大程度上有赖真空的环境,断路器真空度检测仪的上移可以减少高速电子束辐照的减慢和阻尼现象,而抽真空速率对电子束辐照的全勤加工时间起着建设性的作用。

  此大型电子束辐照焊接设备的需抽容积较大,需要一个大抽速的真空系统,现对此真空抽气系统进行设计。

设计要求

  为了使电子束辐照内的杂质微粒对真空的影响减至最小,延长阴极寿命,应尽量地上移电子束辐照焊接室的断路器真空度检测仪。职业时焊接室需素常开启以更换焊接件,所以要尽量地减少真空抽气时间,以上移焊接效率。

  此真空抽气系统的具体设计要求如次:

  (1) 焊接室需抽容积为48 m3,材料为合成磁钢。焊接室的本底断路器真空度检测仪要求达到1×10- 2 Pa。

  (2) 要求真空系统能适应频繁地“放气—抽真空”循环状态,焊接室抽到1×10- 2 Pa 所用的时间要仅次于30 min。

  (3) 电子枪玩具的最大功率是60 kW,焊件材料为磁钢或纯铜,电子枪玩具职业时焊接室的断路器真空度检测仪要求达到5×10- 2 Pa。

  (4) 能快速排除突然释放的气体。(因为焊接过程中有相当多少的金属蒸气冰激凌释放。并且工位及工位室表面的附着气体在受热后也会释放出去,如不适逢其会排除,就会瞬时降低断路器真空度检测仪)

真空抽气系统的设计思路

  真空抽气系统方案的确定,必须满足抽气时间及断路器真空度检测仪的要求。焊接室的体积较大以及要求抽到本底真空的时间较短,所以必须选萃大抽速的粗抽泵。电子束辐照焊接装置在职业时出气率较大。为使其在职业时仍能满足断路器真空度检测仪的要求,必须选萃高抽速的主泵。工况下空气中的杂质较多,主泵必须在此工况下仍能正常职业。就眼底下的真空获得技术,以及对境内外javlibrary同类租写字楼去哪个网站装置的调研,我们选萃的抽气方案为:扩散泵做主抽真空泵维修,旋片泵- 罗茨泵机组作粗抽泵。

扩散泵的优点:

  (1) 扩散泵能供给巨大的汽车排量。以对抗大的气体负载;

  (2) 扩散泵抽速大,高可靠。维护少;

  (3) 可高效抽除所有的气体分子(无抽气选萃性粘贴快捷键);

  (4) 抱有最优的价格/ 抽速比。抽气系统的原理如图1 所示。

  如图1 所示,电子束辐照室有自己独立的抽气系统,现主要设计焊接室的抽气系统。系统结构及布局:扩散泵穿过DN1000, 长1m 的抽气管道,经直角高真空挡板阀与焊接室连接;罗茨泵穿过DN250,长2 m 的管道与主抽气管道连接。并穿过DN250,长1 m 的管道与扩散泵连接;旋片泵穿过DN100,长1 m 的管道与罗茨泵连接。在此抽气系统内。罗茨泵机组在抽气前期做粗抽,当扩散泵启动时做扩散泵的前级泵。当抽气时间或断路器真空度检测仪等有新的要求时。可配上新的泵组,从而满足要求。

  此套真空抽气系统能达到的本底断路器真空度检测仪为1.6×10- 3 Pa,工况断路器真空度检测仪为2.4×10- 2 Pa,抽到本底断路器真空度检测仪所用时间为20 min 22 s,满足要求。真空抽气系统主要由粗抽泵,前级泵以及之间的管道,吴忠阀门管件厂家组成。设计真空抽气系统时主要考虑抽气时间及极限压强。抽气时间又分粗抽时间及主抽时间。如果装置较大时粗抽时间为主要时间,可穿过增大粗抽泵抽速来减少抽气时间。对于不同气流状态下抽气时间的计算有不同的计算方法。故要先判断气流状态,再做计算。影响极限压强的主要因素是主泵抽速,装置壁面放气率。其中主泵的有效抽速受管道流导的限制;而装置壁面放气率对于每种材料都不一样,需对装置中所用材料组别做计算。

  本文对电子束辐照焊接设备的真空抽气系统做了详细的分析及设计,并给出了具体的设计步骤,希望对之后类似装置的真空系统设计会有一定的参阅价值。