Способ правки сварных листовых конструкций

.В.Е страпря 74,ип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(56),1. Сегалевич В.М. Методынения сварочных деформаций ижений. М "Машиностроение",с. 66."68, рис. 29.2. Там же, с. 91-104 (прот(54)(57) СПОСОБ ПРАВКИ СВАРНЫХ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ, заключающийся втом, что сварной шов последовательно по участкам подвергают воздейст,вию пульсирующей нагрузкой в направлении, перпендикулярном плоскостиконструкции, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения ка.чества сварного шва за счет обеспечения точности его геометрии, одновременно с приложением пульсирую. -щей нагрузки шов сжимают в направлении, перпендикулярном направлениюприложения пульсирующей нагрузки.Изобретение относится к сварке, в частности к способам правки сварных соединений, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при правке или упрочнении сварных швов крупногабаритных цельносварных конструкцийИзвестен способ правки сварных соединений, заключающийся в том, что после получения сварного соединения удаляют проплав, жестко фиксируют соединение при помощи прижимов на плоской наковальне и последовательно по участкам воздействуют на сварной шов в плоскости симметрии по следнего пульсирующей нагрузкой 13.Недостатком известного способа является низкое качество сварного шва, обусловленное снижением точности геометрии последнего. Искажение геометрии сварного шва возникает при ударной обработке шва вследствие его продольной и поперечной деформации, При этом применение жестких прижимов для фиксации сварного соединения, расположенных равномерно по длине последнего, позволяет не" сколько, снизить поперечную деформацию сварного шва, однако наличие сил между прижимами и соответствующими поверхностями околошовной зоны сварного соединения препятствует продольной деформации сварного шва, т.е, прижимы не обеспечивают возможности течения металла шва вдоль его продольной оси, что приводит в конеч. ном счете к изменению направления /деформации соединения.Наиболее близким по технической 1сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ правки листовых сварных конструкций, заключающийся в том, что сварной шов последовательно по участкам подвергают воздействию пульсирующей нагрузкой в направлении, перпендикулярном плоскости конструкции, Технологические эффекты виброударной обработки в широком диапазоне частот, реализуемые как следствие деформационного упрочнения, компенса ции сварочных деформаций, перераспределения напряжений 1 и П рода обусловливают применение указанного метода для повышения технологической прочности сварных соединений и точности сварных металлоконструкций, снижение уровня сварочных напряжений и деформаций. Известный метод приложения пульсирующей нагрузки с помощью пневматических ударных устройств активизирует микропластические деформации в обрабатываемых объемах металла и сопровождается возбуждением в них реЗонансных гармонических колебаний и вибраций. При этом остаточные сварочные и инициируемые в процессе приложения1 О 15 20 ся в том, что сварной шов последовательно по участкам подвергаютвоздействию пульсирующей нагрузкойв направлении, перпендикулярном25 плоскости конструкции, одновременно с приложением пульсирующей нагрузки шов сжимают в направлении,перпендикулярном направлению приложения пульсирующей нагрузки.ЗО На фиг,1 изображена схема правкисварного соединения с использовани-.ем универсального сварочного оборудования, на фиг.2 - разрез А-А наФиг,1,Свариваемые детали 1 и 2 устанавливают на сварочную подкладку 3, закрепленную на столе 4, который всвою очередь установлен на направляющих 5 станины б. Стол 4 имеет 40 45 50 55 60 65 пульсирующей нагрузки напряжения взаимодействуют между собой в области значений, достаточных для эффективного течения процессов упруго- пластического деформирования металла 23,Однако этот способ характеризуется недостаточным качеством сварного шва, вызванным изменением геометрии сварного шва при его деформирований. При этом изменение. геометрии возникает вследствие течения металла шва в поперечном направлении, в результате чего возникает деформация сварного соединения в поперечном сечении.Цель изобретения - повышение качества сварного шва за счет обеспечения точности его геометрии.укаэанная цель достигается тем, что согласно способу правки сварных листовых конструкций, заключающемувозможность перемещения по направляющим 5 в продольном направлении. К кромкам свариваемых деталей 1 и 2 прикладывают при помощи нагружающих устройств (не показаны 1 растягивающее усилие Рр, величину которогб выбирают из условия упругой деформации кромок деталей 1 и 2, После этого производят сварку деталей 1 и 2 при помощи сварочной горелки 1 не показаны ), закрепленной на ползуне 7, который установлен в направляющих 8 с возможностью вертикального перемещения. Для закрепления сварочной горелки используют универсальный захват 9, предназначенный для крепления инструмента. В процессе сварки образуешься сварной шов 10, к которому приложено постоянное по величине растягивающее усилие Рр .После окончания процесса сварки в захвате 9 закрепляют инструмент для правки сварного соединения, в качестве которого используют пневматический молоток 11. Деформация сварного шва 10 осуществляется припомощи бойка 1 2, установленного вмолотке 11 с возможностью взаимодействия со сварным швом 10. При правке последнего молоток 11 с бойком 12опускают при помощи ползуна 7 и прижимают боек 12 к сварному шву 10,а затем подают сжатый воздух в молоток 11. При этом боек 12 совершает возвратно-поступательное движение и взаимодействует со сварнымшвом 10, деформируя последний. Степень деформации сварного шва 10 определяется усилием прижима бойка 12к сварному шву 10 и давлением сжатого воздуха. Одновременно перемещают стол 4 с установленными на немсварочной подкладкой 3 и сваренными деталями 1 и 2. При перемещениистола 4 в продольном направлениибоек 12 последовательно по участкамвоздействует пульсирующей нагрузкой .в плоскости симметрии сварногошва.10 на последний и деформируетего.Одновременно с воздействием на сварной шов 10 пульсирующей нагрузкой соответствующие участки сварно-. го шва 10 сжимают в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии последнего. Сжатие осуществляют путем прижима с определенным усилием роликов 13 и 14, установленных с возможностью вращения на осях 15, Усилие прижима выбирают таким образом, чтобы напряжения сжатия не превышали предела текучести для данного материала, Ролики взаимодействуют со сварным соединением в околошов- . ной зоне, а величину усилия прижима регулируют при помощи ползуна 16, установленного с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальном направлении, на котором закреплены оси 15, В околошовной зоне и в зоне сварного шва 10 . реализуется плоская схема напряжен.- ного состояния, которая характеризу,ется одноосным сжатием и одноосным растяжением, Напряжения сжатия определяются соответственно усилием при жима роликов 13 и 14 к поверхности деталей 1 и 2 и пульсирующей нагрузкой, которой воздействуют на сварной шов 10 при помощи бойка 12, Напряжения растяжения определяются . растягивающим усилием Р, приложенным к сварному шву 10. Схема деформированного состояния в околошовной зоне и в зоне сварного шва 10 объемная, В околошовной зоне схема деформированного состояния характеризуется одноосным сжатием и двухосным растяжением, Поскольку прочность .металла сварного шва 10 меньше прочности основного металла сварного .соединения, то в зоне сварного шва 10 схема деформированного состояния в этом случае характеризу 6065 П р и м е р. Требуется устранить деформацию от сварки встык двух листов алюминиевого сплава Д 16. Размер листов 1000 250 6,0 мм, ширинашва Н 8,0 мм, толщина шва (с учетом усиления и проплава ) Ь 10,0 мм. ется двухосным сжатием и одноосным)растяжением, При этом течение металла шва 10 в продольном направленииисключает возможность потери устойчивости сварного шва 10 в процессе 5 его деформации. При этом экспериментально определено, что в зависимости от толщины кромок свариваемых деталей,1 и 2 угол наклона роликов 13и 14 относительно оси симметрии10 сварного шва 10 может быть принят0-40. При толщине свариваемых кромок 5( 2,0 мм угол наклона роликовопринимается равным 0 , При толщинесвариваемых кромок 5 ъ 6,0 йм - 40.Установка роликов под углом к осисимметрии сварного шва при правкесварного соединения объясняется тем,что при увеличении толщины свариваемых деталей соответственно увеличиваются геометрические характеристики усиления шва, получаемого после сварки; При этом возникает необходимость создания дополнительныхкасательных напряжений, которые определяются усилием прижима роликов 25 к поверхности сварного соединения,Очевидно, что при разложении силпо.правилу треугольника, величинагоризонтальной составляющей равнаусилию прижима при угле наклона ро ликов к оси симметрии шва 45 С. Сучетом коэффициентов трения скольжения и трения качения угол наклонабудет40, поскольку произведениекоэффициентов35тр сктр кКроме того, последовательное сжатие участков сварного шва 10 в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии последнего, может быть осуществлено путем воздействия роликов 13 и 14 на противоположныекромки деталей 1 и 2. При этом угол наклона роликов 13 и 14 относительно оси симметрии сварного шва 10 45 равен 90Однако при этом отношениеширины свариваемых деталей Ь) ких" ,толщине 5 должно удовлетворять условию - ( 5., При -5 возможна по Б50 теря устойчивости в поперечном направлении, Кроме того сжатие участков сварного шва таким образом возможно только на плоских деталях., Правку сварного шва 10 прбводят 55 за один или несколько проходов, приэтом сварной щов 10 деформируют дополного устранения остаточного про гибаРежим обработки: автоматическая сварка с предварительным растяжением,высокоскоростное деформирование сварного шва с одновременным сжатием последнего при помощи роликов.Предел текунести сплава Д 16 32 кгс/мм, модуль упругости Г 7700 кгс/мм , ширина. рабочего пояска роликов10,0 мм, диаметр. роли ков 3 150 мм, диаметрбойка д 10,0 мм, скорость деформирования Мд 2,0 м/мин. Величина остатрчного про- гиба после правки: Г,0,5 мм.Для того, чтобы не было потери устойчивости при сварке и последую щей правке, принимаем необходимые напряжения растяжения в зоне упругих к рого(гз,ь-гг,Р= 120 кгс,Принимаем значение удегии, при которой нарядуустранением деформации (Гличины напряжений сжатияпряжений растяжения в окзоне наименьшие.ф = 40 кгс м/смс г ъ -2.1 ОЧд Н 515 40: ф" 0 8 10-г10806 льной энеполнымаст Ог йв шве и.нолошовнойа деформаций: где г, - КПД удара,(5 р = Ой 6-0 й 8 Мт2400 кгс м уд/мин,ПО ЗаВИСИМОСти ФгЧ = ЕРЗщ) ОПР -Выбираем: 20 деляем необходимое давление воздух,Й = 0,7 б = 0,7 32 = 22,4 кгс/ммг Рв=6,2 атм.Ойпределяем .величину растягиваю- .Принимаем: Рз=6,0 атм.щего усилия, При напряжениях расти- Для пРавки используем пневматижения бр = 0,76 удлинение листов ческий молоток Р, количество проравно;25 ходов - 2, скорость перемещения сварочного соединения относительно де-.б 7 22 д 4 1000 4 ормируемего бойка принимаем ранней7700 скорости перемещения горелки присварке.адываем по оси шва, Ве 30 ПРоведение пРавки сваРного соеДигивающего усилия опреде-. нения в соответствии с указаннымирасчетами показало наличие остаточного прогиба после правкиР1 600 Д =0,3,600 0,40=7200 кгс, = 0,2 мм , что в соответствии с техгде А =0,40 смг, площадь поперечно ническими требованиями предъявляемыми к данному соединению, являетго сечения сварного шва;% =. 0,3, коэффициент, определяюся допустимым.щий постоянство усилия в про.во сварного шва за счет точностигеометрии, что достигается благодацессе сварки.Определяем величину усилия при 40 ря созданию в объма роликов .в процессе сваркиря,созданию в объеме металла сварного шва двухосного сжатия, Это при 6 25 гб г ь 056водит к уменьшению течения металлав поперечном направлении и исключег ( р к)0 гб +ю,36нию поперечной деформации сварного45 соединения, а наличие одноосногорастяжения в объеме металла шва обесгде 6,.6- н и конечное на- печивает устойчивость соединения вп в металле до и процессе правки.п вки загс/ммЯСпособ позволяет повысить такжем: й ,8 32= 50 однородность стРуктуры и прочность=25 металла шва и снизить уровень свак рочных напряжений в объеме конструк=12 ции,0,8,вм е а 0 7 Е 2,04 мм. Усилие прикл личина растя ляется по фо334/11 Тираж 1036ВНИИПИ Государственного комитетапо делам. изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб. аказ 7 одписноССР иал ППП "Патент жгброд тная, 4