Способ сварки цилиндрических полых деталей

В 23 К 31/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ И варке,индриИзобретен 1 а чертеже пр дстан:Генаия.Г 1011 ЕРХНос хема носит к снарк варного соедине На внутренней к спосоолых дет име м сваей, п цилиндри- мущестти каждои ески деталей толщин,;1 С в зонек выполняющих кольис пь 1 ты 11 дющихциклическиеспользовано цессе эксплузки, и может а ции свариндемых кромоценую канавку Азультате чего обр 1 убиной ыт ре гомашиностроромышленносении угих отрасл епосредиваемойневой поот дна к 1 зуется Ги к сна скип КО:1 и венно примыкаю л зобретеи долго ия - уечност его у еличен кромке цилиндриче ясок Б шириной Ь, навки А к цилиндр дежнос за сче с оедине нисталостной Дерекличссь и 1 (с у 11. овышения онерхнос тнляется Грочности кольцевого пояс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Научно-производственное объединение по технологии машГГностроения "ЦНИИТмаш" и Произнодстненное объединение атомного турбостроения "Харь ковский турбинны 1 завод им. С.М.Кирова"(56) Сб. Вопросы прочности крупных деталеи машин, 1 112, М.: Машиностро ение, 1976, с. 95-98.Авторское свидетельство СССР 9 513799, кл, В 23 К 28/00, 1973, (54) СПОСОБ СВАРКИ ЦИ.11 ПН 1 РИ(ЕСКИХ ПОЛХ ДЕТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к с а именно к способам сварки цГ(л ческих полых деталей, преимущественн 801567344 А 1 испытывающих в процессе экс плуата циициклические ндгрузки, и может бытьиспользовано н энергомашиностроениии друг 11 х отраслях мдппГностроения.Цель изобретеГпГя - увеличение надежности и долговечности соединения засчет повышения его усталостной прочности, На внутренней поверхностГГ деталей 1 и 2 н зоне свдр 11 наемых кромоквыполняют кольц( вые канавки Л глубиной 1=(1;б-2,1(1/4 К+5, гдетолщина сваринаемых кромок, К - эффективныи коэффициент концентрациинапряжений для аналогичного сварногосоединения без кольпенои канавки,( - коэффициент чувствительности материала деталеи к концептрдции напряжени 11, Радиус переходд (т дна канавкик кольцевому цилиндрическому пояску,образовавшемуся нд свдриндемой краске берут равным (0,9-1,0)Н. Ыиринупояска Ь ныбирдют и 1 условия Ь- (0,75 - 0,90)Ь , где Ь - ширина корневой части сварного шна 3. 1 ил.по поверхности В радиусом К, послечего детали собирают между собойвстык и спаривают односторонним швом3 любым известным способом. Ширинакорневой части шва 3, выходящая цацилиндрическую поверхность пояска Б,(составляет ЬГлубину канавки Ь назначают изсоотношения Кб - 2,1 Ч4 Кб+ эЧгде К- эффективный коэффициентконцентрации напряженийдля аналогичного сварногосоединения без кольцевойканавки,"Ч - коэффициент чувствительности материала деталей к концентрации напряжений.Радиус перехода К назначают равным (0,9-1,0)Ь, а ширину кольцевых поясков Ь = (0,75-0,9)Ь.Экспериментально на тестовых моделях установлено, что в случае Ъ1,5 Ь сварка встык может привести к потере геометрии прикорневой зоны. При д1,8 Ь наблюдается снижение эффекта разгрузки корневой части шва. При увеличении Ь в два раза по отношению к Ь = 1,8 Ь при( прочих равных условиях эффект разгрузки уменьшается ца 457., а коэффициент концентрации напряжений в основании выступа увеличивается ца 127 При этом исходят из того, что в практике односторонней сварки встык изделий ширина шва, как правило, не превышает 20 мм.Зависимости для выбора К-основного геометрического размера выступа установлены для изменения К(0,9-1,0)Ь, В случае К ( 0,9 Ь сопротивление усталости основания выступа может оказаться существенно меньше корня шва. Для К 1,0 Ь, наряду со снижением разгрузки корневой части шва, могут быть нарушены условия его ультразвукового контроля (одного из основных методов нераэрушающего контроля сварных соединений). Расчет Ь ведут методом последовательного приближения, так как Ч1(бо,д/бь К) . Находят Ь, для Ч,од/у = с, К;) с заданным К определяют К из условия К=(0,9-1,0)Ь и сравнивают с заданным и т,д. Процесс определения Ь упрощается тем,что Ч в области конструктивных концентраторов цдцряжений ц большей степени зависит от механических свойствматериала (8 ад/б), чем от К,5П р и м е р. Сваривали полые кольца (диски) ротора турбины низкогодавления РНД К-65/3000, выполненные из стали 34 Х 1 М, у которойотношение 6 а 2 / 6 е = 0,6, где (,л, б -соответственно предел текучести ипредел прочности. Высота шва 80 мм,ширина корня шва Ь = 18 мм, Ио известной методике определяют эффективный коэффициент концентрации напряжений К 6 сварного соединения безразгружающей канавки. Для сварныхсоединении с неудаленным корнем, надрывами в зонах эашлаковок К 6 составил К= 5,3. В области конструктивных концентраторов напряжений Ч изменяется в пределах Ч = 0,6-1,0.Выбирают Ч = 0,6, определяют высоту Ь разгружающего выступа при наличии кольцевых канавок5,3-1-2,1 0,6Ь = 80- 10,0 им.4 5,3+5 0,630Отсюда Р = 0 95 Ь = 9 5 мм. Оп% У )ределяют Ь, исходя из уточненногозначения Ч = 0,8 (для К 9,5).5,3-1-2,10,845,3+5 0,8 8,3 мм.35При этом К = 0,95 ф 8,3 = 7,9 мм. Полученные значения Ь = 8,3 мм, К- 7,9 мм можно считать окончательными так как значения Ч стабилизируют ся: Ч = 0,8 в полученном диапазонеизменения К,Применение предлагаемого способапозволяет не менее чем в 2 раза повысить ресурс сварного соединения, что 45 Обусловлено циклической рдвцопрочностью корневой части шва и областиконцентрации напряжений у основанияпояска.50 формула изобретенияСпособ сварки цилиндрических полых деталей, при котором на внутренней поверхности каждой детали в зоне свариваемой кромки выполняют кольцевой поясок с цилиндрическойповерхностью, отделенный от остальной внутренней поверхности детали кольцевоц канавкой с радиусным пере156 7344 6где Ь - глубина кольцевой канавки;толщина свариваемой детали,К - эффективный коэффициентконцентрации напряжений дляаналогичного сварного соединения без кольцевой канавки,о - коэффициент чувствитеЛьностиматериала деталей к концен 10 трации напряжений,радиус перехода от дна канавки к цилиндрической поверхности пояска Квыполняют равным (0,9- 1,0)Ь, а ширину кольцевых поясков Ъ равной (0,750,90)Ъ, где Ь- ширина корневойчасти шва. ходом от дна канавки к цилиндрической поверхности пояска, и производят одностороннюю сварку деталей встык с выходом корня шва на цилиндрические поверхности поясков деталей, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения надежности и долговечности соединения за счет повышения его усталостной прочности, глубину кольцевой канавки Ь назначают из соотношения Кб - 1 - 2, 1 оЬ4 К + 5 о Составитель Л.НазароваРедактор Н. Киштулинец Техред Л.Олийнык Корректор Н.Ревская Заказ 1288 Тираж 638 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5