Способ снижения остаточных напряжений в сварных оболочках

 

Изобретение относится к обработке металлических изделий вибрацией и может быть использовано в машиностроении для снижения остаточных напряжений в сварных корпусах электрических машин. Цель изобретения - повьшение качества корпуса путем уменьшения компоненты растягивающих остаточных напряжений с одновременным сохранением компоненты сжимающих остаточных напряжений. Сущность изобретения заключается в том, что воздействие циклически переменным давлением жидкости осуществляют на внутреннюю поверхность корпуса с частотой, совпадающей с собственной частотой поперечных колебаний корпуса, причем минимальное давление в каждом цикле задают не меньшим, чем разность между максимальным напряжением, возникаюшрм в корпусе, и максимальным давлением жидкости. 2 ил., 1 табл. е- S (Л 00 65 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 С 21 D 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3969863/31-02 (22) 05.09.85 (46) 23.12.87. Бюл. № 47 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт объединения "Кузбассэлектромотор" и Кузбасский политехнический институт (.72) M.À.Âñÿêèõ, Ю.И.Манохин,, А.В.Сорокин и В.Н.Терехин (53) 621.785.79(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 637232, кл. В 23 Р 25/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 478876, кл. С 21 D 1/30, 1975. (54) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ HAIIРЯЖЕНИЙ В СВАРНЫХ ОБОЛОЧКАХ (57) Изобретение относится к обработке металлических изделий вибрацией и может быть использовано в машиностроении для снижения остаточных напряжений в сварных корпусах электрических машин. Цель изобретения — повышение качества корпуса путем уменьшения компоненты растягивающих остаточных напряжений с одновременным сохранением компоненты сжимающих остаточных напряжений. Сущность изобретения заключается в том, что воздействие циклически переменным давлением жидкости осуществляют на внутреннюю поверхность корпуса с частотой, совпадающей с собственной частотой поперечных колебаний корпуса, причем минимальное давление в каждом цикле задают не И2 меньшим, чем разность между максимальным напряжением, возникающим в корпусе, и максимальным давлением жидкости. 2 ил., 1 табл. С:

13611 84

Изобретение относится к обработке металлургических изделий вибрацией и может быть использовано в машиностроении для снижения остаточных напряжений в сварных корпусах электрических машин.

Цель изобретения — повышение каче. ства корпуса путем уменьшения компоненты растягивающих остаточных напряжений с одновременным сохранением компоненты сжимающих остаточных напряжений.

На фиг.1 дана схема установки для осуществления способа; на фиг ° 2в диаграмма изменения напряжений от внешней нагрузки во времени при обработке.

Установка содержит герметизирующее основание 1 с отверстием 2 для подвода жидкости. На основании установлен обрабатываемый корпус электродвигателя 3, отверстие патрубка которого закрыто герметизирующей пластиной 4, закрепленной при помощи струбцин 5 и 6. Сверху корпус электродвигателя

3 зажат герметизирующей крышкой 7.

Установка снабжена насосом 8, предохранительным клапаном 9, гидропульсатором. 10 с приводом, переливным клапаном 11, установленным в сливной линии гидропульсатора, манометром 12.

На фиг.2 по оси 5„ отложены напряжения от внешней нагрузки, по оси t — время обработки. Нулевая линия напряжений совмещена со значением раст произвольно выбранной величины 6 поля растягивающих остаточных напряжений. Из диаграммы видно, что в течение всего времени обработки минимин мальное суммарное напряжение G р" с мин раст ост. + б сер больше величины б ост д °

Способ осуществляют следующим образом, Для каждого конкретного типоразмера корпусов определяют параметры обработки. Частоту переменной нагрузки задают равной первой частоте собственных поперечных колебаний обечайки корпуса. Величину собственной частоты колебаний обечайки определяют экспериментально при помощи вибродатчика. Например, задают частоту переменной нагрузки 250 Гц. Максимальное давление цикла задают не больше величины давления, приводящего к возникновению усталостных явлений, например 1,5 МПа. Минимальное давление цикла задают большим величины давления, при котором в результате быстрой циклической разгрузки при резонансе возможен переход растягивающих напряжений в сжимающие, например 0,3 МПа.

Время обработки задают таким, чтобы в течение его совершилось не менее

100 циклов нагружений — разгрузок, но не больше времени, в течение которого обработка приводит к усталост-. ным явлениям, например 90 с. После этого обрабатываемый корпус 3 вертикально устанавливают на герметизирующее основание 1 с отверстием 2 для подвода жидкости. Сверху корпус зажимают герметизирующей крышкой 7, а на патрубке корпуса при помощи струбцин 5 и 6 закрепляют герметизирующую пластину 4. Затем включают насос 8 и заполняют корпус жидкостью до создания определенного ранее максимального давления обработки, настраиваемого предохранительным клапаном 9 °

По достижении этого давления включают гидропульсатор 10, в сливной линии которого установлен переливной клапан 11, настраиваемый на определенное ранее минимальное давление цикла 0,3 МПа. Вращение ротора гидропульсатора с расчетной резонансной частотой обеспечивает заданный характер нагружения в течение всего вре.—: мени обработки. После истечения заданного времени гидропульсатор отключают. Затем отключают насос, жидкость сливают, обработанный корпус отклепляют и снимают со стенда.

Пример. Изготовленные образцы, имеющие наружный диаметр 108 мм, длину 95 мм и толщину стенки 3 мм, предварительно отжигают с целью снятия внутренних напряжений, возникающих от мехобработки, после чего на их наружной поверхности наплавляют с одинаковыми режимами сварки продольный сварочный валик. Часть образцов (5 шт,) оставляют в качестве контрольных, в которых методом раз-. резки (на щадящих режимах разрезки) определяют исходный уровень окружных растягивающих и сжимающих остаточных напряжений. Исходный уровень растягивающих напряжений определяется разрезкой образца вблизи сварочного валика (по увеличению ширины паза по сравнению с шириной фрезы), а сжима.ощих — продольной разрезкой образца

1361184

Известный способ

Предлагаемый способ

Рмин макс Рцс кс

Р„„„=1,0 МПа

Р мин с «3 мсюкс Рмакс

Рмин

Рмин макс Рмакс

Рмин

Снижение остаточных напряжений, 7. растягивающих сжимающих растяги- сжимаювающих щих растяги- сжимающих растягивающих вающих сжимаIOIO;HX

47

58.по образующей, лежащей на диаметрально перпендикулярной сварочному валику стороне образца (по сужению паза) .

Другая часть образцов (5 шт.) обрабатывается циклически переменным внутренним давлением с частотой, совпадающей с первой частотой собственных поперечных колебаний образца и с Р „ =2 МПа и Рм„„ =О, на установке, 10 принципиальная схема которой приведена на фиг. 1 (клапан 11 минимального давления до начала обработки снят с установки). Во время обработки при помощи деформометра замеряют максимально-радиальную деформацию стенки каждого образца, из средней величины которой определяют значение максимального радиального напряжения, возникающего в образце. 2р

Затем обработке с той же частотой и с тем же значением Рилакс подвергают три следующие группы образцов (в каждой по 5 шт. образцов) . Время обра- .25 ботки каждого образца составляет

3 мин. При обработке образцов первой группы минимальное давление задается (настройкой клапана 11) равным разности между ранее определенным макси- Зр мальным радиальным напряжением в образце и максимальным давлением жидкости (0,5 МПа), при обработке второй группы — большим, чем эта разность (1 МПа), а при обработке третьей группы — меньшим этой разности (0,2 МПа).

Уровень остаточных напряжений во всех трех группах обработанных образ цов определяется так же, как и в контрольных образцах, после чего для каждой группы подсчитывается среднее

40 64 27 73 снижение остаточных напряжений по сравнению с исходным уровнем.

В таблице приведены данные по снижению остаточных напряжений согласно известному и предлагаемому способам.

Из таблицы видно, что обработка по предлагаемому способу приводит к снижению компоненты растягивающих остаточных напряжений в большей степени, чем в известном способе, и, вместе с тем, позволяет в значительной степени сохранить компоненту сжимающих остаточных напряжений, что приводит к повышению качества оболочки за счет повышения ее прочности и срока работоспособности. формула изобрете-ния

Способ снижения остаточных напря— жений в сварных оболочках, преимущественно в корпусах электрических машин, включающий воздействие циклически переменным давлением жидкости с заданной частотой на поверхность корпуса, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества корпуса путем уменьшения компоненты растягивающих остаточных напряжений с одновременным сохранением компоненты сжимающих остаточных напряжений, минимальное давление в каждом цикле задают не меньшим, чем разность между максимальным напряжением, возникающим в корпусе, и максимальным давлением жидкости, частоту воздействия задают равной собственной частоте поперечных колебаний корпуса, а воздействие жидкости осуществляют на внутреннюю поверхность корпуса.

1361184

Фиаl

g ACQAC пер ,с смаке Фасл1 3 Acwc су, б ест. суи

4Ьа2

Составитель В. Кулемин

Редактор С.Пекарь Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Заказ 6198/30 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб °, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4