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正宇真空設備
Zhengyu vacuum EquipmentProfessional vacuum pump equipment and maintenance parts service provider
設計一套EZD1-60×100型高低兩用真空電子束焊機真空系統(tǒng)
真空電子束焊接的基本原理是在真空條件下,從電子槍發(fā)射的電子束在高壓(通 30~200KV)加速下,通過電磁透鏡聚焦成高能量密度的電子束,當電子束轟擊工件 電子的能量轉(zhuǎn)化為熱能,使工件材料被熔化而實現(xiàn)焊接的。其特點是它的能量密度大,最 可達106~108W/cm2,比普通弧焊高100~1000倍;焊縫深寬比高達20:1(普通的弧焊 1.5:1);而且焊接是在真空環(huán)境下進行,當真空度為1Pa時,殘余氣體中所存在的O N2的量要比純度為99.9%的惰性氣體還要少,可以保證焊縫不被氣體污染;焊接規(guī)范可 精確控制。由于該種焊接方法的諸多特點,因此,特別適合于以鈦合金為材料的航天器所 套的燃料儲箱和高壓氣瓶焊縫的焊接。而EZD1-60×100型真空電子束焊機正是為此目 在吸取國內(nèi)外同類真空電子束焊機優(yōu)點的基礎上確立了新的結(jié)構(gòu)方案而研制成功的。其中 機的真空系統(tǒng)就是根據(jù)真空裝置所遵循真空系統(tǒng)方法而精心設計的 ①真空系統(tǒng)主要技術(shù)要求 a.真空室尺寸(mm):長×寬×高為2000×1600×2000。 b.真空室極限壓力(Pa):6.67×10-3。 C.工作壓力(Pa):高真空時為2.67×10-2; 低真空時為2.67。
d.抽氣時間 高真空狀態(tài):當擴散泵電爐已加熱狀態(tài)下,真空室壓力從大氣(105Pa)達到2.67 10-2Pa,排氣時間為15min 低真空狀態(tài):單用羅獲泵、機械泵抽氣,從大氣(10Pa)達到267Pa時,排氣時同為12m ②真空系統(tǒng)設計計算
75Pa·L/s a.確定本機產(chǎn)生的氣體量 二是系統(tǒng)的國氣量Q,經(jīng)實測為758×10=1P2D:三是真空室材料(碳鋼)表面出氣量 Q3,經(jīng)計算為4.387Pa·L/s。 總的氣體量Q=Q1+Q2+Q3=75+7.59×10-1+4.387=80.146Pa·L/s Pa工作壓力(Pw)所需要的真空室進氣口的有 b.確定本機真空室中保持2.67×10 效抽速S 它的計算公式為
Q 將Q、Pw值代入得
Q
80.146 Pw2.67×10-2=3001L/s 為了可靠起見,將S值適當增大,按20%增大計算,實際要求的有效抽速為3602L/s。 c主泵的選擇及其抽速計算 根據(jù)要求的工作壓力Pw和使用要求,選擇油擴散泵為主泵。其真空抽氣機組如圖3 從圖312可知,擴散泵上面安裝有600單百葉窗障板;障板上面安裝有GDDJ600 電兩用板聞,前級配有兩臺2X70型機械泵組成真空機組
a)根據(jù)所需的有效抽速,考慮到加上障板、擋板閥后的泵的抽速損失,暫選抽速為 17000L/s的K-600T擴散泵進行試算。 b)計算擴散泵與真空室排氣管道的流導,為驗證選K-600T擴散泵是否合適。 總的流導C由高真空管道C1、障板流導C2、擋板閥流導C3串聯(lián)組成
確定氣體沿管道的流動動態(tài),當直空室工作壓力Pw=2.67×10-Pa,擴散泵人口壓力 很低時,故管道出口壓力可以忽略。管道中的平均壓力p=Pw/2=1.33×10=Pa,此時d=7.92×10-Pa·cm<2Pa·cm(d為管道直徑),可見為分子流 在分子流狀態(tài)下,高真空管道流導C1=11.64Aa1/s,A為管道截面積.。為流導系數(shù)。當 1/d=12時、得。一05,代入C式得C1=1630A,C1為15014C1為120
總流導C=C1C1+CC1+C(c1=4830.61 c)計算擴散泵的抽速S、擴散泵的抽速Sn由真空室所需的有效抽速S和總流導C決定,計算公式為
由此可知,選擇K600T擴散泵是合適的,此泵在10-2-10-Pa范圍內(nèi)的平均抽速為 空度p=7×10=Pa,能滿足本機真空系統(tǒng)為2.67×10-Pa的 要求,而該泵的最佳工作壓力在1×10-2-1×10-4Pn,能滿足本機工作壓力Pw為2.6710-Pa的要求 d.配泵計算(前級泵的配置) 前級泵有效抽速S經(jīng)計算為11.01L/s,前級管道流導Cn經(jīng)計算為731.8L/s黏滯流 由此得到前級泵的抽速為S。=SC/(Cn-Sp)(L/s),通常將S1增大1.5-3倍后,確定 前級泵抽速,取3倍,S。=1.6×3-33.5L/s,現(xiàn)選兩臺2X70型機械泵完全滿足需要 除外,配兩臺2X70泵也是為低真空系統(tǒng)中21-1200厘羅茨泵作前級泵考慮的(要求前級泵 抽速為兩臺2X-70型機械泵)
c.計算抽氣時間 a)不考慮管道的容積,其真空室的容積為64001/s,工作壓力Pw=2.67×10-2Pa先用兩臺2X-70型機械泵從大氣抽到13Pa,其計算公式為 (-(2. 3K V/Sp)lg(P/P)(min)
式中K修正系數(shù),取2
起始壓力,取1×105Pa
P—終止壓力,取13Pa 代入公式t=13.6min,一般粗抽時間不大于10~30min,實際開機械泵不到10min真 空度可達20Pa,由此選兩臺2X-70型機械泵是合理的。 計算從13Pa到2.67×10-2Pa的抽氣時間,主要是考慮材料表面出氣的影響,1h后真空 室內(nèi)壁、玻璃、橡膠密封圈、鉛皮表面材料總的出氣量4.387Pa·L/s(其中真空室內(nèi)表面積 為208×103cm2,單位出氣率7.73×10-Pa/s·
t1+t2=6.5min,設 這樣從開機械泵至羅茨泵工作,達到2.67Pa的排氣時間為 計指標為12min?？梢?低真空系統(tǒng)的配置是合理
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