Сварная несущая деталь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 107989 А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) А.И. Сурков, В.Е. Африкантов, М.И, Будман, В.А. Анни,и В.К. Шашкин (71) Всесоюзный ордена Ленина научноисследовательский и проектно-конст. рукторский институт металлургического машиностроения(56) 1, Пылайкин П.А. Анализ разрушения деталей мощных гидравлических прессов. - Кузнечно-.штамповочное производство", 1966, У 3.2. Мюллер Э. Гидравлические прессы и их приводы. М "Машиностроение", 1965.3, Новоселов В.И. Малогабаритный гидравлический штамповочный пресс усилием 30000 тс. - "Кузнечно-штамповочное производство", 1963, В 9 (прототип). ЗШ В 23 К 31/00 В 23 К 33/00(54)(57) СВАРНАЯ НЕСУЩАЯ ДЕТАЛЬ, состоящая из нескольких частей, имеющих общую галтель, сваренных поплоскостям, нормальным к поверхностигалтели, отличающаясятем, что, с целью обеспечения боль-.шей надежности и повышения усталостной прочности сварного соединения,на участке галтели в зоне сварныхшвов выполнены пазы шириной, превышающей в 3-4 раза ширину шва, и глубиной О, 1-0,3 базы галтели.1 11079Изобретение относится к обработке металлов давлением и сварке, точнее к конструкциям массивных сварных корпусных деталей мощных прессов и прокатных станов, содержащих галтельные переходы от продольных к поперечным элементам.Известны сварные траверсы и цилиндры мощных гидропрессов и прокатных станов, содержащие галтельные 10 переходы от продольных к поперечным элементам, где днище приваривают к корпусу окружным швом, расположенным вне зоны галтельного перехода 1.1 ХОднако в этом случае площадь шва 15 велика.Траверсы сваривают также поперечными прямоугольными швами 23,Однако тогда шов также имеет значительную площадь. 20Наиболее близким к изобретению является способ, при котором травер" сы сваривают швами, расположенными в меридианальном направлении, т.е. известны сварные несущие детали, г 5 состоящие из нескольких частей, имеющих общую галтель, сваренные по плоскостям, нормальным к поверхности галтели 3 . ЗООднако при этом способе сварные швы попадают в зону галтельного перехода от поперечных к продольным эл ментам. В зоне галтели, даже если ее выполнить по оптимальной кривой, максимальные напряжения в траверсах и З 5 цилиндрах мощных прессов достигают 2500 кгс/см. В зоне сварного шва весьма сложно термообработать массивную деталь и в этой зоне механические свойства детали ниже. На концентра цию напряжений от рабочей нагрузки в галтели накладывается концентрация напряжений от сварки. Это приводит к появлению трещин в зоне шва у галтели и разрушению детали,45Целью изобретения является обеспечение большей надежности и повышение усталостной прочности сварного соединения.Поставленная цель достигается 5 О за счет того, что в сварной несущей детали, состоящей из нескольких час" тей, имеющих общую галтель, сваренных по плоскостям, нормальным к поверхности галтели, на участке галтели в 55 зоне сварных швов выполнены пазы шириной, превышающей в 3-4 раза ширину шва, и глубиной О, 1-0,3 базы галтели. 89 2На фиг, 1 и 2 изображена сварнаянесущая деталь, вид сверху, разрез;на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг.3; на фиг.5 - эпюр изменения напряжения Ь по глубине 11 массива несущей детали при рабочей нагрузке.Траверса мощного гидропресса(фиг, 1 и 2) состоит из четырех сваренных по меридианальным плоскостямчастей 1. Части 1 содержат общую дляних галтель 2, В галтели 2 в зонесварных швов 3 в меридианальных направлениях выполнены пазы 4 постояннойглубины, составляющей 0,1-0,3 базыгалтели, Ширина пазов в 3-4 раза превышает толщину сварного шва (фиг. 3 и 4). Конкретные размеры сварной детали применительно к нижней поперечине пресса 130 С усилием 30 о 00 тс Ступинского металлургического комбината таковы: длина 4750 мм, ширина 3750 мм, высота 2300 мм,К = 45 мм, Кг= 120 мм, Кз =170 мм - радиусы кривизны переходной галтели; а = 125 мм - база галтели,= 30 мм - толщина сварного шва.Устройство работает следующим образом.При подъеме давления в цилиндре гидропресса (не показан) на траверсу воздействуют осевые силы Рчл, .распределенные по плоскости Г (фиг.3). При этом в галтели 2 возникают растягивающие напряжения 6, эпюр которых показан на фиг,5.Максимальные меридианальные напряжения на контуре переходной галтели 6"= 2000 кгс/см. Максимальные окружные напряжениябп = 800 кгс/см (не показаны). Максимальные меридианальные напряжения на контуре паза глубиной 0,1 а12,5 мм равны 6пах1250 кгс/см. На контуре паза глубиной 0,3 а = 37,5 мм эти напряжения равны бф"= 900-1000 кгс/см . Результаты получены при исследовании напряженного состояния объемных моделей нижней поперечиныпресса 130 С усилием 30000 тс методом фотоупругости,Как видно из эпюра, уровень напряжения 6 резко снижается по мере удаления от контура галтели в массив детали. Таким образом, выполнение пазов 4 глубиной 0,1-0,3 базы галтели позволяет, практически не увеличивая уровень номинальных напряжений, снизить уровень максимальных напряжений Й в зоне шва в 1,7-2 раза и обеспечить таким образом равнопрочность зоны швов и основного металла.5Глубина паза 0,1-0,3 базы галтели выбрана на основании того, что на глубине до 0,3 базы галтели происходит наиболее интенсивное снижение уровня напряжений. При этом на глуби не менее 0,1 базы галтели, например 0,05 ф , снижение уровня напряжений в 1,3 раза недостаточно для обеспечения равнопрочности зоны шва и основного металла. Паз на глубину более 15 0,3 базы галтели технологически сложно выполнить и, как видно из эпюра(фиг.5), не дает существенного уменьшения уровня напряжений. Ширина пазав 3-4 раза превышает толщину сварногошва. Выполнение паза шириной болеечетырех толщин сварного шва неделесообразно, так как зона пониженныхсвойств составляет три толщины шва.Ремонт траверсы пресса 130 С усилием30000 тс Ступинского металлургического комбината, имеющей трещины и металлургические дефекты на поверхности переходной галтели в зоне сварныхшвов, позволит исключить замену траверсы массой 180 т стоимостью около400 тыс.руб. Длительность изготовления одной такой траверсы превышает1 год.