Способ вварки кругового элемента в тонкостенную оболочку

Способ вварки кругового элемента в тонкостенную оболочку

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ВВАРКИ КРУГОВОГО ЭЛЕМЕНТА В ТОНКОСТЕННУЮ ОБОЛОЧКУ,пре имущественно цилиндрическую или коническую , при которсял крсжпси отверс тия оболочковой КОНСТРУК1Ц1И упруго деформируют, в отверстие вставляют круговой эл04ент и производят сварку отличающийс я тем что, с целью повышения качества конструкции , отверстие в оболочке выполняют в виде эллипса, малая ось которого расположена по обраэукяцей оболочки, а длина этой оси меньше диаметра кру гозого элемента на величину его изменения от приложенной упругой де opvtauHH , большая же ось эллипса больше диаметра кругового элемента на такую же величину.

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

Ю РП

РЕСПУБЛИК

y(5g В 23 К 28/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Ш " ЫПЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н *smpcHCWr СВИдатВВСтам

3CЕавЕ йА. ДЦ Ф

О (1

3 (21) 2864963/25-27 (22) 80 (46) 07.07.83 ° Бюл. 9 25 (72) В.В .. Масанов, В.И. Столбов и A.Н. Сергеев (71) Тольяттинский политехнический

° институт (53) 621,791.753(088.8) (56) 1. Жданов М.М. и др. Влияние предварительного упругого выгиба на деФормации сФерической оболочки при вварке Фланцев. - Автоматическая сварка, 1974 ° 9 6, с. 31-33.

2. Asторское свидетельство СССР а 572351. кл. В 23 K 28/00, 1975 (прототип).,SU„„94 А (54) (57) СПОСОБ BBAPKM КРУГОВОГО

ЭЛИФЕН ГА В ТОНКОСТЕННУЮ ОБОЛОЧКУ р пре. имущественно цилиндрическую кли коническую, при котором кромки отверстия оболочковой конструкции упруго деФормируют, в отверстие вставляют круговой элемент к производят сварку, отличающийся 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" гового элемента на величину его изменения от приложенной упругой деформации, большая же ось эллипса больше диаметра кругового элемента B на такую же величину .

g02ggc g

Изобретение относится к технологии .производства сварных конструкций и может быть использовано при сборке и сварке круговых соединений оболочек, преимуществ знчо 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 поднергают предварительному упругому растяжению, в отверстие вставляют круговой элемент и выполняют сварку ().J .

Однако нследстние наличия зазора между снариваемыми. кромками и непос- >5 тоянства ez"o по периметру кругового стыка в сварном соединении имеют место трудноустранимые дефекты Формирования шна и значительные остаточ--ные деформации. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ нварки кругового элемента в тонколистную Оболочку, при котором кромки отверстия оболочконой конструкции упруго деформируют, н отверстие вставляют круговой элемент и производят сварку. Отверстие в оболочке выполняют диаметром, меньшим .диаметра внаринаемого элемента $2j.

ОДнакО этОт cIIocoQ применим лишь при нварке кругового элемен-а -и cajeрическую оболочку, так как при создании упругого выгиба кромок круглот о отверстия в цилиндрической или конической оболочке путем приложения к ним равномерно распределенной нагрузки напряжения на действующие по образующей оболочки ((I>) будут в два раза меньше, нежели напряжения, действующие н окружном направлении 40

{б -), ITo обуслонлено различной жест костью оболОЧки цилиндричеокой илн конической Формы по указанным направлениям, Неравномерность же распределения 4$

Г1редварительных (сборочнь1х) напряжений по периметру кругового стыка приводит к неравномерному распреде..ению остаточных напряжений по пери1:.етру тем, что вызывает снижение раэ.gg мерной стабильности формы оболочки и уменьшает надежность работы конст-рукции под действием эксплуатационных нагрузок., Целью изобретения является повышение качества конструкций, укаэанная цель достигается тем, что согласно способу внарки кругового элемента в тонкостенную оболочку, преимущественно цилиндрическую или коническу1)1, при котором кромки отверстия оболочковой конструкции упруГо деформируют, в отверстие вставляют круговой элемент H производят снарку, отверстие в оболочке выполняют н ниде эллипса, малая ось которого 65 расположена по образующей оболочки, а длина этОЙ Оси меньше диаметра кругового элемента на величину его изменения От приложеннсй упругой де формации, большая же ось эллипса больше Диаметра кругОВОГО элемента на такую же величину.

Выбор такой Формы отверстия под круговой элемент позволяет понысить точность изготовления оболочки за счет выравнивания жесткости кромок и устранения тем самым неравномерности распределения упругих сборочных напряжений по периметру отверстия от действия равномерно распределенной растягивающей нагрузки. Это приводит к снижению уровня Остаточных нагряжений и перемещений, уменьшает брак и спасобстнует повышениюкачества изготовления тонкостенных свар= ных оболочконых конструкций, На чертеже изображена тонкостенная цилиндрическая оболочка Х с ToIIШиной стенки Ь и радиусом A

Отверстие 2 под ннариваемый круговой элемент имеет форму эллипса

c малой ..осью Ь, совпадающей с направлением действия натяжения {), а большая ось эллипса g совпадает с направлением действия напряжений 0

Напряжения 61у1 и 3 { рассчить1Б ают по ФорчуламД „1, -pp (26;. с- РК, PR

0 = — -,Г = .„, Где Р - ранномерно

Л распределенная растягивающая нагрузка.

Пример. Внаривают жесткий круговой элемент диаметром 0 80 мм в цилиндрическую оболочку диаметром

))-- 400 мм, материал AMt -б, толщина свариваемых кромок б =2,5 мм. Зная металлические снойс на снаринаемого материала (E,Д0 или К ) „ рассчиты- вают величину йзменения диаметра круглого отверстия н результате его упругого деформирования, Величину

ИЗМЕНЕНИЯ 5d ОПрЕдЕЛяЮт -O ПCC-.:-.c.ó кромок отверстия от упругих Кс растягивающих напряжений, которые не должны превышать KpHTHHeclcHx ()opgcy

ОРОСИ - 0i +O Q.l

Е (К

oPocz 4.{1 ) ) )" /

Где д - толщина стенки оболочки„мм; радиус отверстия в оболочке, мм 1 р - величина, обратная козффиц1.=енту Пуассона (О,. =--О, 4; .

7200 (2 2- -ю ь,( ф-009), 40 у* " " /-""

Опр пел яют с с илие . к о т орое не бхо= димо приложить к крсик ам с т ем чт бы

1026994

Составитель Т. Ссрокина

Редактор j . Петрова Техваед 14, Тепер Корректор О, Тигор

Заказ 4635/17

Тираж 1106 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытн, 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 создать в них другие сборочные нацряо;

Р,р = (,, 4Г/, где б - толщина стенки оболочки, мм; (, - радиуссбрисчки, мм.

P = 8 / — - =2,24 кгс/мм

1(2 5)э Z кр - 200

При действии силы )= кромки отверс. тия упруго де4юрмируются на величи- ну 7 1Î

1=ER; (4) д =

Е (5) \/= — О, 222 мм

8 200

1200 где К- прогиб, мм;

М -" - деформация, безразмерная величина; 2

Е - коэффициент Пуассона кга/мМ

К радиус оболочки, мм„

Для создания в кромках отверстия под ввариваемый элемент равномерно распределенвых упругих сборочных напряжений отверстия выполняют в виде эллипса с осями g больше диаметра ввариваемого элемента на величину

5-- Ы а- 2 (r+A = 2 (40+0 у 22) з-812 у - 4 малой осью t3 .. )= 2()" К) 2 (40-0,22) р792 56 мм.

Кромки отверстия упруго растягивают сплав Р, в отверстие 2 вставляют круговой элемент, упругораст.ягивающую нагрузку Р снимают и праизводят .сварку. При вварке круговых зле= ментов в цилиндрические или конические тонкостенные оболочки вследствие различной жесткости оболочки в окружном и продольном направлениях происходит искажение исходной формы изделия либо уже при выполнении сварки," либо в процессе эксплуатации при незначительных рабочих . нагрузках.

1Различная жесткость приводит к неравномерному распределению остаточных сварочных напряжений„ что в совокупности с напряжениями от внешней нагрузки вызывает потерю исходной формы изделия, являющейся неустранимы браком.

Величина исправимого брака после выполнения сварки кругового соединения в цилиндрической оболочке достигает 10Ъ от общей программы выпуска.

Точность и качество изготовления изделий по предлагаемому способу повышается без усложнения аппаратуры и удорожания технологического процесса за счет равномерного распределения 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 B окружном н продольном направлениях.