Способ вварки круговых элементов в тонкостенные оболочковые конструкции
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ ен ранее изданного
Сееоз Советских
Социалистических
Республик
< 603536 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 070776(21) 2382151/25-27 с присоединением заявки ¹ (23} Приоритет
Опублмковамо 25.08.79. Бюллетень № 31
Дата опубликовамия описания 250829 (51)М. Кл.
В 23 К 28/00
Гвсуйяуетвенвмй «омнтет
СССР яи яеаам нзебретеннй я «тнуытнВ (53) УДК 621.791. .011 (088.8) P2) Авторы изобретеиия
В.Г.Крылов, Б.С. Касаткин, Л.М. Лобанов, В.И.Павловский, В.И.Пеккер, В.Г.Онин, Н.Н.Шапсааников и В.Н. Белохонов с (71) 3еявитель (54) СПОСОБ ВВАРКИ КРУГОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В ТОНКОСТЕННЫЕ ОБОЛОЧКОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Изобретение относится к области технологии производства сварных конструкций и может использоваться при сборке и сварке круговых соеди наний тонкостенных оболочек в машиностроении, авиационной проьыаленности и других отраслях проьыапенности.
Известен способ вварки фланцев
s оболочковую конструкцию, при ко« тором, с целью уменьшения остаточных сварочных деформаций и напряжений, ввариваевпий элемент изготавливают с компенсационным кольцом, которое осаживают после сварки (1).
Известен так же способ изготовления оболочковых конструкций с Фланцами, прн котором свариваеже,элеМенты собирают в жестком приспособлении и в процессе сварки охлаждают конструкцию вместе с приспособлением с целью уменьшения остаточных напряжений от сварки (2), Однако, указанные способы отличаются большой трудоемкостью, требуют сложного оборудования, что усложняет основной технологический ттроцесс изготовпения сварной конструкции и требует включение дополнительных операций. Кроме того, ни.2 один из этих способов не решает в целом проблему получения высококачественных круговых сварных соединений °
Известен способ вварки кочговых элементов в тонкостенные оболочковые конструкции, наиболее близкий к данному изобретению по технической сущности, прн котором круговой элемент и отверстием в оболонке выполняют о разными диаметрами, кромки отверстия упруго деформируют путем приложения к ним равномерно расцределенной нагрузки, в отверстие .вставляют круговой элмент и выполняют сварку (3) °
В этом способе отверстие выполняют диаметром, меньшим диаметра ввариваемого элемента, что нетехно2О логично при принятой системе сопря» жения двух поверхностей вращения в машиностроении - системе отверстия.
Разница в диаметрах отверстия и кру гового элемента не конкретизнрована.
25 Кроме того, нагрузку в известном сПособе сбрасывают перед сваркой, роль которой, таким образом, сводится лишь к обеспечению сборки - посадки фланца в отверстие с натягом, Следовательно, круговой элемент
603536
55
60 находится под действием сжимающих напряжений. Поэтому при последующей сварке таким образом собранного соединения н околошовной зоне возникают повышенные пластические деформации сжатия, что понижает стойкость снарного шна против трещинообраэонания и, следовательно, ухудшает качество сварного соединения.
Цель изобретения - улучшение ка.чества сварки путем создания н зоне сварки растягивающих напряжений и обеспечение требуемой геометрии конструкции.
Для этого разницу в диаметрах кругового элемента и отверстия в обо» лочке выбирают равной величине изменения диаметра отверстия в результате упругого деформиронания, после установки кругового элемента в отверстие снижают упругую деформирующую нагрузку на 10-50%, выполняют сварку и снимают полностью нагрузку в момент завершения сварки.
Технология способа заключается в следующем.
В специальном приспособлении собирают круговой элемент с оболочковой конструкцией и создают упругий выгиб кромок отверстия под круговой элемент, путем приложения к ним равномерно распределенной нагрузки.
Круговой элемент изготавливают с диаметром, превышающим диаметр отверстия на величину его упругого выгиба, что обеспечивает минимально допустимый зазор в стыке, что благоприятно влияет на качество сварки, После установки кругового элемента в отверстие снимашт деформирующую нагрузку на 10-50%.
При упругом выгибе зоны отверстия в оболочке цилиндрическая поверхность отверстия преобразуется в коническую, которая сопрягается с цилиндрической поверхностью кругового элемента только в нижней части по меньшему диаметру упруго растянутого отверстия, т.е. имеет место небольшая односторонняя разделка кромок . Последующее частичное снижение усилия деформирования вызывает соответствующее уменьшение только верхнего диаметра отверстия, н то время, как нижний диаметр, встречая сопротивление кругового элемента, почти не меняется. Это обеспечивает полное сопряжение стыкуежих кромок по толщине и устраняет зазор в .стыке. Небольшое дальнейщее снижение усилия приводит к .взаимному давлению сопрягаемых кромок отверстия кругового элемента.
Получается посадочное неподвижное соединение, создающее условий невозможности относительного смещения свариваеьвх кромок в процессе сварки.
Таким Образом, уменьшение усилия предварительного деформирования на
Это связано с тем, что к моменту занершения круговых швов на оболочках иэ теплопронодных спланов, как правило, металл шва и околошонной эоны не успевает остыть до низких температур. Поэтому сброс нагрузки в этот момент приведет к напряжению зоны кругового соединения и переходу упругОЙ деформации (на участках с низким модулем упругости) в пластическую деформацию. Величину нагрузки упругого деформирования выбирают из услсрия создания в сваринаемых кромках тангенциальных напряжений растяжения 0 5-0,8. Пример. Внаривают жесткий ,фланец диаметром 60 мм в сферическую .оболочку диаметром 350 мм. Материал АМГ 6, толщина свариваемях кромок 2,5 мм. Сварка автоматическая однопроходная неплавящимся электродом с присадочной проволокой в среде аргона. Режим сварки: ась 130-140 А; ЧсЬ 12 м/ч; Дэл 3-4 мм Д пр tlap Параметры уйругого деформирования наружный диаметр подкладного кольца 70 мм, диаметр опорного кольца 120 мм, начальное усилие упругого деформирования 950 кг, усилие деформирования после частичного сброса 880 кг. В результате сварки получили,. что максимальные отклонения геометрии изделия от заданного контура уменьшились с 0,8 до 0,1 мм, максимальное смещение кромок снизилось с 40 до 2%, отклонение оси фланца от заданного положения при сварке по предлагаемому способу полностью отсутствовало, процент выхода годных деталей по окисным пленкам уменьшился с 50 до 9%. Формула изобретения Способ вварки круговых элементов в тонкостенные оболочковые конструкции, при котором круговой элемент и отверстие в оболочке выполняют с разными диаметрами, кромки отверсстия упруго деформируют путем приложения к ним равномерно распределенной нагрузки, в отверстие вставляют круговой элемент и выполняют сварку, отличающийся тем, что с целью улучшения качества сварки путем создания в зоне сварки растягивающих напряжений и обеспе603536 Составитель Л.Назарова Техредд.Алферова Корректор А .Гриценко Редактор Л.Письман Заказ 4832/1 Тираж 1222 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП Патент, r.Óêãîðîä, ул.Проектная,4 чения требуемой геометрии конструкции, разницу в диаметрах кругового элемента н отверстия в оболочке выбирают равной величине изменения диаметра отверстия в результате упругого деформирования, после установки кругового элемента в отверстие снижают упруго хзформирующую нагрузку на 10-50%, выполняют сварку и снимают полностью нагрузку в момент завершения сварки. ь Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 228176, кл. В 23 K 28/ОО. 19.04.67. 2. Авторское свидетельство СССР 9 390887 кл. В 23 К 28/00, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР 9 572351, кл. В 23 K 28/00, 16.07.75 10 (прототип ) .
