Способ сборки под сварку круговых соединений в оболочковых конструкциях и устройство для его осуществления
С иоз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<1»998060
Ъ
/ г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22).Заявлено 28. 01. 80 (21) 2874948/25-27. (1)М Кп з с присоединением заявки ¹
В 23 К 28/00
Государственный комитет
cc,ср но делам изобретений и открытий (23) Приоритет-.
Опубликовано 230283. Бюллетень №7 (53) УДК 621. 791. 753 (088. 8) Дата опубликования описания 230233
«», Б, С. Касаткин, Л.М.Лобанов, В. И. Павловский В.Г. Крылов;
В . A . .Шк андык ов и В . A . .Быв алин: -. -, »
l с
Ордена Ленина и ордена Трудо ого Красного Знамени институт электросварки им. . ПЩона 4с» (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ СБОРКИ ПОД СВАРКУ КРУГОВЫХ
СОЕДИНЕНИЙ В ОБОЛОЧКОВЫХ КОНСТРУКЦИЯХ
И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к технологии производства и может быть исполь- зовано при сборке и сварке круговых соединений в тонкостенных оболочках. повышенной точности в машиностроении, судостроении, авиационной промышленности и др.
Известен способ сборки круговых соединений в листовых конструкциях ..с применением предварительной плас-тической отбортовки зоны отверстия под ввариваемый врезной элемент (1) .
Однако использование этого метода при сварке круговых швов в цилиндрических и других сложных оболочковых конструкциях сопряжено с существенными затруднениями. Прежде всего, это обусловлено сложностью формы отбортованных поверхностей в зоне отверстий. Изготовление штампов и сборочно-сварочных оснасток требует специального оборудования„ весьма трудоемки и сложны доводочные работы.
Весьма затруднительно обеспечить гарантированные параметры пластической отбортовки для средних и больших диаметров ввариваемых элементов. При этом усложняется технологический процесс изготовления изделий с круговыми швами, так как необходимо введение дополнительных операций: предварительную расточку отверстия, отбортовку с помощью специальных штампов и окончательную расточку под задан-. ный размер. Затруднительно получение минимальных остаточных деформаций коробления.
Наиболее близким к изобретению является способ сборки под сварку круговых соединений в оболочковых конст-, рукциях, при котором предварительно упруго выгибают оболочку в зоне от-! верстия под ввариваемый элемент путем приложения сил по кромке отверстия.
Предварительный упругий выгиб околошовной эоны сферической оболочки при силовом воздействии на сваривае- мую кромку производится путем относительного перемещения Ьпорного и подкладного колец. Таким образом, усилие выгиба прикладывается равномерно к свариваемой кромке вследствие полного соответствия сопрягаемых поверхностей оболочки и подкладного кольца (2).
Однако при таком выгибе зоны отверстия в оболочках двоякой кривизны (цилиндры, торы и пр.) исходное круговое отверстие превращается в эллипсное. В результате прн последую998060 щей сборке оболочки с круговым врезным элементом зазор в стыке по периметру соединения будет неравномерным (минимальный на участках с максимальным i радиусом кривизны поверх" ности оболочки и максимальный на учасб тках с минимальным радиусом кривизны), что ухудшает условия ведения автоматического сварочного процесса, отрицательно сказывается на качестве шва и приводит к значительному напряженно-деформированному состоянию в районе участков соединения, имевших при сборке максимальный зазор. В итоге имеет место уменьшение конструктивной прочности круговых сварных .(5 соединений. Следовательно, известный способ неприменим для оболочек двоякой кривизны, Цель изобретения - повышение качества сварных соединений за счет исключения образующейся эллипсности отверстия при ныгибе оболочек двоякой кривизны.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу сборки под свар- gg ку кругоных соединений в оболочковых конструкциях, преимущественно тонко" стенных,при котором предварительно . путем приложения сил по кромке отвер стия упруго выгибают оболочку в зоне отверстия под ннаринаемый элемент, оболочку выгибают с различной степенью деформации, пропорциональной радиусу кривизны оболочки в радиальном сечении отверстия.
При этом н .устройстве для осуществления способа, содержащем подкладное кольцо, радиус кривизны которо-го соответствует радиусу кривизны оболочки, подкладное кольцо изготав-. ливают двоякой кривизны, при этом 40 больший ее радиус совпадает с большим радиусом крнвизны оболочки s зоне отверстия, а меньшнй ее радиус меньше меньшего радиуса кривизны оболочки, 45
Следовательно, для оболочек двоякой кривизны необходимо задавать мак.симальный (f<) и минимальный (f2} прогиб в главных плоскостях соответственно перной и второй кривизны. ()
При этом прогиб f определяется из условия обеспеченйя точности оболоч.ки с круговым сварным соединением, а прогиб f2 может быть рассчитан по
:формуле 55
Ь2 где
R и R - радиусы главных кривизн оболочки (В. (R2) 3 радиус отверстия г - радиус опорного контура ° 65
Задача получения прогиба различной величины при выгибе зоны кругового отверстия в оболочках двоякой . кривизны может быть выполнена путем придания верхней поверхности подкладного кольца соответствующей формы, а именно: кривизны большего радиуса у подкладного кольца и оболочки должны быть одинаковыми, а радиус второй кривизны у подкладного кольца должен быть меньше, чем у оболочки. Тогда создавая с помощью такого подкладного .кольца прогиб f < и f2, получаем нулевую эллипсность отверстия.
На фиг. 1 изображена схема выгиба зоны отверстия в оболочке двоякой кривизны на фиг. 2 — разрез A-A йа фиг. 1.
Сила выгиба P через подкладное кольцо 1 прикладйвается к кромке отверстия радиусом r оболочки 2, имеющей двоякую кривизну R„ и R,и через оболочку передается на опорйое кольцо 3.
Образуется выгиб f > и f2. Если в известном способе задается по периметру отверстия выгиб постоянной величины, т.е. Й„=f>, то в предлагаемом способе f„ f 2. Поэтому применение выгиба по известной схеме для оболочек двоякой кривизны приводит к образованию эллипсности отверстия (Д 7 Д2) . В то же время при выгибе по гредлагаемой схеме этого не происходит и при правильно выбранных араметрах fq u fg эллипсность будет равна нулю (Д = Д ) .
Приведенная схема иллюстрирует устройство для осуществления способа.
Подкладное кольцо имеет двоякую кри1 И низну с радиусами кривизны R и R>, при этом Ё Пример. Выполнена опытная проверка предлагаемого способа сборки под сварку круговых соединений диаметром 90 и 130 мм в цилиндрические оболочки диаметром 250 мм (т.е. R<= 125, В2=аф с толщиной стенки 2,0 мм, сплав АИгб. Необходимый предварительный прогиб для обеспечения точности снарной оболочки при диаметре опорного контура, соответственно 130 и 180 мм равен 1,0 мм. Если задавать такой прогиб неизмененным по пе» риметру отверстия (f„=f2=1,0 мм), т.е. использовать подкладное кольцо с радиусом кривизны 125 мм, то образуется эллипсность отверстия, соответственно 0,8 и 1,3 мм, что значи" тельно превышает допускаемые 0,2 мм для данной конструкции. В то же время создание прогиба не постоянного по периметру при й„=1,0 мм и 22=0,30,4 мм с помощью подкладных колец с радиусом кривизны 113 и 118 мм (для отверстий диаметром 90 и 130 мм) поэ " воляет получить практически нулевую 998060 Формула изобретения Составитель Т.Сорокина Редактор В.Данко Техред Л.Пекарь . КорректорЛ.Бокшан Заказ 1022/22 Тираж 1104 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 эллипсность отверстий. В результате имеем высокое качество сборки под сварку кругового соединения, а следовательно :улучшена и качество сварного соединения. Исследования остаточного напряжения состояния круговых соединений, выполненных .по известному и предлагаемому способам сборки с применением предварительного выгиба, показали преимущества последней, 1Î 1.. Способ сборки под сварку круго-15 вых соединений в оболочковых конструкциях, преимущественно тонкостен- . ных, при котором предварительно упру-. го выгибают оболочку в зоне отверстия под ввариваемый элемент путем приложения сил по кромке отверстия, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения качества сварных соединений эа счет .исключения образую щейся эллипсности отверстия при выгибе оболочек двоякой кривизны, вы- гибают оболочку в зоне отверстия с :различной степенью деформации, про" порциональной радиусу кривизны обо-. лочки в радиальном сечении отверстия. 2. Устройство.для !осуществления способа по п. 1, содержащее подкладное кольцо, радиус кривизны которо" ro соответствует радиусу кривизны оболочки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения качества сварного соединения, подкладное кольцо изготовлено двоякой кривизны, при этом больший ее радиус совпадает с большим радиусом кривизны оболочки в зоне отверстия, а меньший ее радиус меньше меньшего радиуса кривизны оболочки,. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 14Сагалевич В.М., Вершннский-A.Â. Надежность сварных .соединений и конструкций. М., Машиностроение, 1977, с. 92-98. 2. Жданов И.М. и др. Влияние предварительного упругого выгиба на деформации сферической оболочки при вварке фланцев. - Автоматическая сварка, )974, 9 6, с. 31-33 (прототип).
