Способ вварки круговых элементов в тонкостенные оболочковые конструкции

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ ен ранее изданного Сотого СоветскихСоциалистическихРеспублик оо 603536(51)М. Кл,2 В 23 К 28/00 Гесуаауетвеннмй оинтет СССР яя юеааи нзебретеннй я тнуаюня(54) СПОСОБ ВВАРКИ КРУГОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ТОНКОСТЕННЫЕ ОБОЛОЧКОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ 3Изобретение относится к областитехнологии производства сварныхконструкций и может использоватьсяпри сборке и сварке круговых соединений тонкостенных оболочек в машиностроении, авиационной проьыаленности и других отраслях проьошпенности.Известен способ вварки фланцевв оболочковую конструкцию, при котором, с целью уменьшения остаточныхсварочных деформаций и напряжений,ввариваеюй элемент изготавливаютс компенсационным кольцом, котороеосаживают после сварки (11.Известен так же способ изготовления оболочковых конструкций с фланцами, прн котором свариваеже,элеМенты собирают в жестком приспособлении и в процессе сварки охлаждаюконструкцию вместе с приспособлением с целью уменьшения остаточныхнапряжений от сварки 2,Однако, указанные способы отличаются большой трудоемкостью, требуют сложного оборудования, чтоусложняет основной технологическийттроцесс изготовления сварной конструкции и требует включение дополнительных операций. Кроме того, ни.2один изэтих способов не решает вцелом проблему получения высококачественных круговых сварных соединенийИзвестен способ вварки кочговыхэлементов в тонкостенные оболочковые конструкции, наиболее близкийк данному изобретению по техническойсущности, прн котором круговой элемент и отверстием в оболонке выполняют о разными диаметрами, кромкиотверстия упруго деформируют путемприложения к ним равномерно распределенной нагрузки, в отверстие.вставляют круговой элмент и выполняют сварку (33В этом способе отверстие выполняют диаметром, меньшим диаметраввариваемого элемента, что нетехно О логично при принятой системе сопряженки двух поверхностей вращения вмашиностроении - системе отверстия.Разница в диаметрах отверстия и кругового элемента не конкретизнрована.25 Кроме того, нагрузку в известномсПособе сбрасывают перед сваркой,роль которой, таким образом, сводится лишь к обеспечению сборки - посадки фланца в отверстие с натягом,Следовательно, круговой элемент40 60 находится под действием сжимающихнапряжений. Поэтому при последующейсварке таким образом собранного соединения н околошонной зоне возникают повышенные пластические деформации сжатия, что понижает стойкостьснарного шна против трещинообраэонания и, следовательно, ухудшает качество сварного соединения.Цель изобретения - улучшение ка.чества сварки путем создания н зовесварки растягивающих напряжений иобеспечение требуемой геометрииконструкции.Для этого разницу в диаметрахкругового элемента и отверстия в оболочке выбирают равной величине изменения диаметра отверстия в результате упругого деформиронания, послеустановки кругового элемента в отверстие снижают упругую деформирую"щую нагрузку на 10"50, выполняютсварку и снимают полностью нагрузкув момент завершения сварки.Технология способа заключается вследующем.В специальном приспособлении собирают круговой элемент с оболочконой конструкцией и создают упругийвыгиб кромок отверстия под круговойэлемент, путем приложения к ним равномерно распределенной нагрузки.Круговой элемент изготавливают сдиаметром, превышающим диаметр отверстия на величину его упругого выгиба, что обеспечивает минимальнодопустимый зазор в стыке, что благоприятно влияет на качество сварки,После установки кругового элемента в отверстие снимают деформирую"щую нагрузку на 10-50,При упругом выгибе зоны отверстияв оболочке цилиндрическая поверхность отверстия преобразуется в коническую, которая сопрягается с цилиндрической поверхностью круговогоэлемента только в нижней части поменьшему диаметру упруго растянутого отверстия, т.е. имеет место небольшая односторонняя разделкакромок, Последующее частичноеснижение усилия деформирования вызывает соответствующее уменьшениетолько верхнего диаметра отверстия,в то время, как нижний диаметр,встречая сопротивление круговогоэлемента, почти не меняется. Этообеспечивает полное сопряжениестыкуеьох кромок по толщине и устраняет зазор в .стыке. Небольшое даль"нейщее снижение усилия приводитк взаимному давлению сопрягаемыхкромок отверстия кругового элемента,Получается посадочное неподвижноесоединение, создающее условия невоз"можности относительного смещениясвариваеьвх кромок в процессе сварки.Таким Образом, уменьшение усилияпредварительного деформирования на 5 10 15 20 25 3545 50,цпосле сборки кругового элемента с оболочкой позволяет получить появление переменного стыка по толщине кромок и устранить вероятность появления смещения кромок при снарке. После сварки кругового элемента с оболочкой нагрузку снимают полностью н момент завершения сварки. 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.П р и м е р. Внаривают жесткий ,Фланец диаметром 60 мм в сферическую оболочку диаметром 350 мм. Материал АМГ б, толщина свариваемах кромок 2,5 мм.Сварка автоматическая однопроходная неплавящимся электродом с присадочной проволокой в среде аргона.Режим сварки: ась 130-140 А; ЧсЬ 12 мlч; Дэ 3-4 ьж; дпр.кр 2 мм.Параметры уйругого деформирования: наружный диаметр подкладного кольца 70 мм, диаметр опорного кольца120 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, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью улучшения качества сварки путем создания в зоне сварки растягивающих напряжений и обеспе603536 Составитель Л.НазароваТехредд,Алферова Корректор А .Гриценко Редактор Л.Письман Заказ 4832/1 Тираж 1222 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная,4 чения требуемой геометрии конструкции, разницу в диаметрах круговогоэлемента н отверстия в оболочкевыбирают равной величине изменениядиаметра отверстия в результате упругого деформирования, после установки кругового элемента в отверстиеснижают упруго хзформирующую нагрузку на 10-50 выполняют сварку иснимают полностью нагрузку в моментзавершения сварки,ьИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 228176, кл. В 23 Е 28/ОО.19.04.67. 2. Авторское свидетельство СССР 9 390887, кл. В 23 К Ю/00, 1970. 3. Авторское свидетельство СССР 9 572351, кл, В 23 К 28/00 16.07.75 1 О