Способ изготовления сварных оболочковых конструкций
Патент 1609531
Авторы
Классы МПК
Способ изготовления сварных оболочковых конструкций
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления листовых деталей двоякой кривизны, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения, химической и атомной промышленности при изготовлении штампосварных оболочек, работающих под давлением. Цель изобретения - повышение точности и снижение трудоемкости изготовления штампосварных сферических оболочечных конструкций. Заготовкам конструкций при их гибке придают обратный выгиб, компенсирующий остаточные радиальные перемещения оболочки от сварки ее соединений в процессе изготовления. Величину обратного выгиба расчитывают по математической зависимости. Способ обеспечивает равномерность кривизны как в зоне сварочного шва, так и на основной поверхности. 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 В 21 0 11/22
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4395490/25-27 (22) 07.01.88 (46) 30.11.90. Бюл. № 44 (72) В.Н. Хвалынский и В.С, Михайлов (53) 621.981.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1299656. кл. В 21 0 11/22, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ
ОБОЛОЧКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления листовых деталей двоякой кривизны, и м.б, использовано в различных отраслях машиностроения, химической и
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению сварных оболочковых конструкций, которые применяются в промышленности, например судостроении, и может быть использовано в химической, атомной и других отраслях промышленности, где изготавливают сферические днища, крышки емкостей и сосудов, работающих под давлением, к которым предъявляются высокие требования по отклонению от проектной формы.
Целью изобретения является повышение точности сферических конструкций, повышение работоспособности и снижение трудоемкости изготовления конструкций.
На фиг. 1 представлена штампосварная сферическая конструкция; на фиг. 2 — расчетная схема остаточных радиальных перемещений сферической оболочки от сварки ее соединений между донышком и поясом, а также между поясами конструкции; на фиг, 3 — схема гибки донышка с предварительным выгибом Л R в сторону, противополож„„ .Ю„„1609531 А1 атомной промышленности при изготовлении штампосварных оболочек, работающих под давлением. Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости изготовления штампосварных сферических оболочечных конструкций. Заготовкам конструкций при их гибке придают обратный выгиб, компенсирующий остаточные радиальные перемещения оболочки от сварки ее соединений в процессе изготовления. Величину обратного выгиба рассчитывают по математической зависимости. Способ обеспечивает равномерность кривизны как в зоне сварочного шва, так и на основной поверхности. 3 ил. ную ожидаемым радиальным перемещениям оболочки от сварки кольцевого сварного шва.
На фигурах приняты следующие обозначения:
S — длина дуги, отсчитываемая от кромок свариваемых элементов конструкции;
Р,ф — равномерно распределенная по длине сварного соединения нагрузка от его продольного укорочения;
ТМ вЂ” усилия в моменты взаимодействия между сопрягаемыми элементами; рв — центральный угол, соответствующий радиусу донышка; иц(ф S) — функции Клишевича Г.В, вью Я) = е cosPS
v2 w> gS) =е (sin/3S — cospS).
Способ предусматривает изготовление донышка 1 и лепестков 2 конструкций с об"ратным выгибом Л R, который компенсирует остаточные радиальные перемещения
1609531 оболочки в результате сварки полотна, Величину предварительного выгиба лепестков и донышка можно определить расчетом по формуле
2 p (Р.ф + т ) s
wp(р S) +
+ К У2, w1(pS )
Для реализации существенных признаков предложенного способа радиус кривизны матрицы 3 и пуансона должен быть увеличен на величину Л В на длине дуги S. в пределах которой остаточные радиальные перемещения оболочки от сварки затухают.
Указанная формула получена в результате решения для определения деформаций сферической оболочки от продольного и поперечного укорочений сварных соединений. В деформационной части решения использован метод "сшивания" (см. фиг, 2), Воздействие фиктивной нагрузки на сшиваемые элементы отражено в виде граничных условий упругого сопряжения разделенных элементов, При этом силовые и деформационные компоненты граничных условий (фиктивная сила Рсф от продольного укорочения, линейные и угловые перемещения элементов в зоне сопряжения от поперечного укорочения сварного соединения) определяются с помощью приближенных методов расчета сварочных деформаций. Усилие взаимодействия Т между разделенными элементами находится в зависимости от указанных перемещений. После определений усилия Т радиальные перемещения оболочки в зоне сварного соединения определены по указанной формуле согласно зависимостям изгиба балок на упругом основании, В этой формуле параметр К представляет собой жесткость упругого основания балки-полоски, выделенной из сферической оболочки.
Пример. Определение предварительного выгиба элементов полотна сферической конструкции под сварку.
Исходные данные:
Радиус сферы (й,ф), мм 1406
Диаметр донышка конструкции (d, мм) 1115
Толщина оболочки (д ), мм 40
Материал Сталь АК
Модуль упругости материала (Е), кгс/см 2. 10
P = — —. = 0,0538 1/см;
1,285 ю.
К = = 394,1 кгс/см . 2
Режимы сварки:
Сила тока (Ic>), А 300
Напряжение дуги (0), В
Скорость сварки (V), см/с
Величины, полученные расчетом:
Поперечное укорочение
5 сварного соединения (Л Ь), мм 1,806
Объем продольного укорочения, приходящийся на единицу длины сваоного соединения(1/), см 0,084
10 Ширина активной зоны сварного соединения (Ьак), мм 32
При подставке этих величин в указанную формулу h,R=2 мм.
Остаточные радиальные перемещения
15 Л R сферической оболочки от сварки соединения между донышком и поясом конструкции, полученные расчетом, при расстоянии от сварного шва по дуге меридиана О, 100, 200, 300 мм соответственно следующие, мм:
20 -2,0; -1;18; -0,52; -0,11.
Таким образом радиус кривизны донышка 1 и лепестков 2 пояса конструкции в зоне сварного соединения между ними должен быть увеличен на величину hR=2 мм, а
25 на расстояния 100 и 200 мм от сварного шва соответственно на 1,18; 0,5 мм для компенсации провала данной оболочки в результате укорочения зоны остаточных пластических деформаций, ЗО Использование такого способа.формирования листовых заготовок и сборки их под сварку позволяет уменьшить остаточные радиальные отклонения оболочки до допускаемых величин.
Формула изобретения
Способ изготовления сварных оболочковых конструкций путем формообразова- ния деталей и последующей их сборки и
40 сварки, по которому до сварки кромкам деталей пластическим . деформированием придают компенсирующий обратный выгиб, отличающийся тем, что, с целью повышения точности сферических конструк45 ций, повышения работоспособности и снижения трудоемкости изготовления конструкций, величину обратного выгиба
Л R определяют по формуле
2 P (Рсф + Т ) з п ро
+ ъ 2, w< (РЯ ), 2М
55 где К,д — эдиу и толщина сферической конструкции;
$ — длина дуги, отсчитывается от сварного шва по меридиану сферической конструкции;
1609531
1,285
P — жесткостные параметры ч Р сферической конструкции; ед г
Š— модуль упругости материала конструкции;
Рсф — равномерно распределенная по длине сварного соединения нагрузка от его продольного укорочения, определяемая по формуле
EV
Rsinро
V — объем продольного укорочения сварного соединения, приходящийся на единицу длины; р — центральный угол, соответствую5 щий радиусу кругового сварного соединения;
Т. М вЂ” единичная сила и изгибающий момент взаимодействия между свариваемыми элементами;
10 щ (P Я) — функции Г.В. Клишевича;
woPS) = е 1 созфЯ
V2 и ф S ) = е p (sin p S — cos p S ) 1609531
Равд па8е
zuCk
Составитель Ю. Самохвалов
Рецактор Н, Швыдкая Техред M,Ìîðãåíòàë . Корректор Н, Ревская
Заказ 3692 Тираж 597 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101