Способ вварки кругового элемента в тонкостенную оболочку

(56) 1. Ждав предваритель деФормации с вварке Фланц сваркаф, 19 2, Мторс 9 572351., клГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по идти ииювва и ымы(53) 621,791.753(088,8) ов М.М. и др. Влияниеного упругого выгиба наФерической оболочки приев. - фйвтоматкческая74. 9 6, с. 31-.33,кое свидетельство СССРе В 23 К 28/00, 1975(54) (57) СПОСОБ ВВАРКИ КРУГОВОГО ЭЛИЕНТА В ТОНКОСТЕННУЮ ОБОЛОЧКУрпре. имущественно цилиндрическую кли ко" ническую, при котором кромки отверстия оболочковой конструкции упруго деФормируют, в отверстие вставляют круговой элемент к производят сварку о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества конструкции, отверстие в оболочке виполняют в виде эллипса, малая ось которого расположена по образующей оболочки, а длина этой оси меньше диаметра кру" говсго элемента на величину его изменения от приложенной упругойдеформации, большая же ось эллипса больше диаметра кругового элемента щ на такую же величину.,(ф)40,":к елз -Опреде яют срилиеДИМО ПРИЛОЖИТЬ К КРОИК ИМ С т ЕЬ:Чтобы Изобретение относится к технологии .производства сварных конструкций и может быть использована при сборке и сварке круговых соединений оболочек, преимуществзнчо цилиндрических или конических, в машиностроении,5 судостроении, авиационной, химической и других отраслях промышленности.Изнестен способ сварки кругового элемента,при котором кромки отверстия в тонкостенной оболочке паднер- О гают предварительному упругому растяжению, в отверстие вставляют круговой элемент и выполняют сварку ) 1(.Однако вследствие наличия зазорамежду снариваемыми кромками и непос- )5тоянства его по периметру круговогостыка в сварном соединении имеютместо трудноустранимые дефекты Формирования шна и значительные остаточ.ные деформации. 20Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ нварки кругового элемента втанк олистную оболочку, при которомкромки отверстия оболочконай конструкции упруго деформируют, н отверстие вставляют круговой элемент ипроизводят сварку, Отверстие в оболочке выполняют диаметром, меньшим диаметра вваринаемого элемента Г 2),Однако этОт спОсОб применим лишьпри нварке кругавага элемента и сферическую оболочку, так как при создании упругого выгиба кромок круглоео отверстия в цилиндрической иликоничрской оболочке путем приложенияк ним равномерно распределенной нагрузки напряжения на действующие паобразующей оболочки (б ) будут вдва раза меньше, нежели напряжения,действующие н окружном направлении 40(б.), чта обуслонлена различной жест.костью оболочки цилиндрической иликонической йормы па указанным направлениям,Неравномерность же распределения 45предварительных (сборочных) напряжений по периметру кругового стыкаприводит к неравномерному распреде.ению остаточных напряжений по пери:.етру тем, что вызывает снижение раэ 5 Омерной стабильности формы оболочкии уменьшает надежность работы конструкции под действием эксплуатационных нагрузокЦелью изобретения является повышение качества конструкций,Укаэанная цель достигается тем,что согласно способу вварки круговогоэлемента в тонкостенную оболочку,преимущественно цилиндрическую иликоническую, при котором кромки отверстия оболочкавой конструкции упруго деформируют, в отверстие вставляюткруговой элемент и производят снарКУ, отверстие в оболочке выполняютн виде эллипса, малая ась которого 65 расположена по образующей оболочки,а длина этОЙ Оси меньше диаметракругового элемента на величину егоизменения от приложеннсй упругой деФормации, большая же ось эллипсабольше диаметра кругового элементана такую же величину.Выбор такой Формы отверстия падкруговой элемент позволяет повыситьточность изготовления оболочки засчет выравнивания жесткости крамок иустранения тем самым неравномерностираспределения упругих сборочных напряжений по периметру отверстия отдействия равномерно распределеннойрастягивающей нагрузки, Это приводит к снижению уровня остаточныхнагряжений и перемещений, уменьшаетбрак и спасабстнует повышениюэкачества изготовления тонкостенных свар=ных обалочковых конструкций,На чертеже изображена тонкостенная цилиндрическая оболочка Х с толщиной стенки )1 и радиусом ЙОтверстие 2 пад ннариваемый круговой элемент имеет Форму эллипсас малой осью Ь, совпадающей с направлением действия натяжения б,т абольшая ось эллипса С( совпадает снаправлением действия напряжений 0НаПряжеНИя бт 1 И О - раСсчИтынаЮТпо ФорчуламЯ.,:РР 12 Ь. с РК, РР,Ъ(.= л где Р - ранномерноЛраспределенная растягив ающая нагруз. ка.П р и м е р, Внаривают жесткий круговой элемент диаметром О 80 мм в цилиндрическую оболочку диаметром = 400 мм, материал ЛМГ-б, толщина свариваемых кромок б =2,5 мм, Зная металлические снойс на снариваемого материала (ЕД или О) рассчитывают величину йзменения диаметра. круглого отверстия н результате егоупругого деформирования, Величину изменения Ьд определяют па прс;.Ибу кромах отверстия от упругих Кс растягивающих напряжений, которые не должны превышать критических бораЗаказ 4635/17 тираж106 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 создать в них другие сборочные напря-.жения бсвР= (4 д,где б - толщина стенки оболочки, мм;радиус сбрдсчки, им.): 8 / - - =2,24 кгс/мм2(2 5)2Кр - 200При действии силы )д кромки отверстия упруго деформируются на величи-ну М 1 О1=Ек; 14) д=Е (5)- 0,222 мм8 22001200где О - прогиб, мм;щ- деформация, безразмернаявеличина; 2Е - коэффициент Пуассонакга/мМК радиус оболочки ммДля создания в кромках отверстия под ввариваемый элемент равномерно распределенвых упругих сборочных напряжений отверстия выполняют в виде эллипса с осями О больше диаметра ввариваемого элемента на величинуЬ= Ы О= 2(Г+0) =2 (40+Ог 22)з.80 у 44 мм малой осью о .Ь= 2(г -Ю 2 (40-0,22)ж 79,56 мм, Кромки отверстия упруго растяги- ЗО вают сплав Р, в отверстие 2 вставляют круговой элемент, упругораст.ягивающую нагрузку Р снимают и праизводят сварку. При вварке круговых эле-. ментов в цилиндрические или конические тонкостенные оболочки вследствие различной жесткости оболочки в окружном и продольном направлениях происходит искажение исходной формы изде" лия либо уже при выполнении сварки, либо в процессе эксплуатации при незначительных рабочих нагрузках.1 Различная жесткость приводит к неравномерному распределению остаточных сварочных напряжений что в совокупности с напряжениями от внешней нагрузки вызывает потерю исходной формы изделия, являющейся неустранимым браком.Величина исправимого брака после выполнения сварки кругового соединения в цилиндрической оболочке достигает 10 от общей программы выпуска.Точность и качество изготовления изделий по предлагаемому способу повышается без усложнения аппаратуры и удорожания технологического процесса за счет равномерного распре. деления сборочных напряжений, противоположных сварочным, и, следовательно, исключения неравномерности остаточных сварочных напряжений и перемещений, достигаемого выполнением отверстия под ввариваемый элемент в форме эллипса, что обеспечивает выравнивание жесткости в окружном н продольном направлениях.