Способ изготовления крупногабаритных плоских секций

Способ изготовления крупногабаритных плоских секций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 967742 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170681 (21) 3303375/25-27 ($1)M К з

В 23 К 28/00 с присоединением заявки ¹(23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 31082. Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 231082 (53) УДК 621. 791 .. .011(088.8) Б.Е. Патон, Л.М. Лобанов, Б.С. Касаткин, Г.Г. Бельфор, В.Е. Патон, Л.Ф. Чопенко, F)

В.М. Сопряжинский, В.М. Филиппов, Ю.A. Cu и Б.A. Стебловский (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина и ордена Трудового Красног институт электросварки им. Е.О. ПаТона. (71 ) 3a яв ит ель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ

ПЛОСКИХ СЕКЦИИ

Изобретение относится к технологии производства сварных конструк-. ций и может найти применение в судостроении, авиастроении, вагонострое нии и других отраслях промышленности.

Известен способ приварки ребер жесткости к.листовой основе и устройство для его осуществления, при котором ребра подаются при помощи траверсы, поворачивающеся вокруг вертикальной оси. На сварочной позиции ребра жесткости опускаются, устанавливаются в нужное положение и прижимаются траверсой к листу (1 ).

К недостаткам этого способа следует отнести значительность остаточных сварочных деформаций коробления в таким образом сваренных конструкциях, возможность сварки набора толь ко одного направления, большое количество ручных операций и невозможность сварки стыковых соединений.

Известен способ изготовления крупногабаритных плоских секций, (здесь .и далее выражение "плоская секция" подразумевает сварное полотнище с приваренными к нему продольными и поперечными ребрами жесткости), при котором вначале иэготавливается сварное полотнище по длине и ширине секции, а затем осуществляется сборка и аварка набора продоль. ного и поперечного направлений (2 1.

Однако такой способ изготовления плоских секций требует использования больших производственных площадей и крупногабаритных сборочносварочных столов, характеризуется низкой производительностью труда, большим количеством ручных операций, отсутствием возможности механизации сборочно-сварочных работ. Качество . сварных соединений в таких секциях-

15 невысокое, а остаточные сварочные деформации коробления весьма значительны, что требует применения трудоемких операций механической или тепловой правки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату. к изобретению является способ изгб-. товления крупногабаритных плоских секций, преимущественно для судостро25 ительных конструкций, при котором изготавливают сварные панели на длину секции путем приварки к листам продольных ребер жесткости, укрупняют на ширину секции полученные пане30 ли путем сварки их между собой про- .

9б7742

25 дольныйи швами и затем приваривают поперечный набор ребер жесткости (3).

Такому способу изготовления секций свойственны следующие недостатки: отсутствие возможности комплексной механизации и автоматизации 5 сборочно-сварочных работ; большое .количество ручных операций; значитель ные остаточные деформации коробления, что требует применения последующей трудоемкой r. àâêè конструкции; 10 некачественность сварных соединений (полученных,как правило, ручной или полуавтоматической сваркой).

Цель изобретения — автоматизация сварки швов большой протяженности, 15 повышение качества сварных соединений и обеспечение точности крупногабаритных плоских секций.

Цель достигается тем, что соглас. но способу изготовления крупногабаритных плоских секцйй, преимущественно для судостроительных конструкций, при котором изготавливают свар. ные панели на длину секции путем приварки к листам продольных ребер жесткости, укрупняют на ширину секции полученные панели путем сварки их между собой продольными швами и затем приваривают поперечный набор ребер жесткости, перед сваркой каждой панели растягивают лист и ребра жесткости независимо друг от друга в продольном по отношению к сварным швам направлении до напряжений

0,05-0,15 предела текучести материала, приваривают концевые участки ре- Ç5 бер к листу, затем растягивают лист .и ребра жесткости до напряжений

0,5-1,0 предела текучести путем приложения усилия растяжения только к листу с обеспечением защемпения не . 40 менее б5% ширины листа захватами растягивающих устройств и привари» вают ребра жесткости к листам. После этого растягивают все соединяемые панели. прикладывая при этом к каж- 45 дой из них то усилие, которым растягивали эту панель при приварке ребер жесткости к листу, и не снимая .нагрузки осуществляют совместную механическую обработку кромок каждаго стыка по траектории, совпадаюцей с траекторией движения сварочной головки, стыкуют обработанные кромки и сваривают их между собой.

Основной технологической особен-, ностью процесса изготовления плоских крупногабаритным секций по данному способу является примененне предварительного упругого растяжения конструктивных элементов перед их сваркой, что обеспечивает требуемую плоскостность и прямолинейность листа и ребер жесткости при изготовлении панели, а также панелей при их укрупнении в секцию; необходимую жесткость стыкуемых кромок при их совместной фре- 65 зеровке перед сборкой под сварку; необходимую жесткость свариваемых кромок и отсутствие их вертикальных перемецений в процессе сварки; необходимые условия для ведения сварочного процесса соединений большой протяженности в автоматическом режиме; уменьшение остаточных сварочных напряжений и деформаций коробления; высокое качество сварных соединений. и заданную точность сварных листовых конструкций; уменьшение трудоемкости процесса изготовления плоских секций.

На основе проведенных экспериментальных исследований установлено, что применение предварительного упругого деформирования наиболее эффективно при обеспечении равномерного растяжения как по длине, так и по ширине свариваемых элементов. Для этого необходимо, чтобы захваты растягиваюцих устройств защемляли не менее б5% поперечного сечения элементов..Минимальный уровень предва- рительных напряжений растяжения, при которых достигается устранение остаточных сварочных напряжений и .деформаций, составляет не менее 0,5 предела текучести свариваемого материала, Трудной задачей при изготовлении сварной панели является обеспечение равного растяжения листа и ребер .жесткости перед сваркой, тем более,. .что эти элементы имеют различные начальные прогибы. Для решения дан- ной задачи предлагается осуцествлять начальное растяжения листа и ребер жесткости независимо друг от друга до напряжений 0,05-0,15 предела текучести материала (6 ), затем приваривать концевые участки ребер к листу, после чего тербуемая величина растяжения (0,5б ) достигается.приложением усилий только к листу.

При укрупнении панели в секцию возможно появление больших и перемен. ных по длине зазоров в стыковых соединениях, например, вследствие серповидности прокатных листов. Для устранения этих зазоров, а также с целью повышения точности сборки и сварки стыковых соединений большой протяженности после растяжения панелей осуществляется одновременная обработка стыкуеьых кромок по траектории, совпадаюцей с траекторией движения сварочной головки.

П р и,м е р. Предлагаемый способ реализован при изготовлении сварных панелей из алюминиевого сплава АМгб.

К листу 2000 ° 750" 5 мм привариваются угловыми швами ребра жесткости размером 2000 S0.6 мм. При сборке под сварку с применением предварительного растяжения поперечные кромки листа защемляются в захватах 300-тон. ного горизонтального пресса РО-ЗМ.

967742

20 Формула изобретения

Способ изготовления крупногабаритных плоских секций, преимущественно для судостроительных конструк25 ций, при котором изготавливают сварные панели на длину секции путем приварки к листам продольных ребер жесткости, укрупняют на ширину секции полученные панели путем сварки . их между собой продольными швами и затем приваривают поперечный набор ребер жесткости, о т л и ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью.автоматиза- с ции сварочного процесса, повышения качества сварных соединений большой протяженности и обеспечения точности сварных конструкций, перед сваркой каждой панели растягивают лист и ребра жесткости независимо друг от друга в продольном по отио40 шению к сварным швам направлении ,до напряжений 0,05-0,15 предела текучести материала, приваривают концевые участки ребер к листу, затем растягивают лист и ребра жесткости

45 до напряжений 0,5-1,0 предела текучести материала путем приложения .усилия растяжения только к листу с обеспечением защемления не менее

65% ширины листа захватами растяги50 вающих устройств и приваривают ребра жесткости к листам, после этого растягивают все соединяемые панели, прикладывая при этом к каждой из них то усилие, которым растягивали эту панель при приварке ребер жесткости к листу, и не снимая нагрузкн осуществляют совместную механическую обработку кромок каждого стыка по тра ектории, совпадающей с траекторией движения сварочной головки, стыкуют обработанные кромки и сваривают их между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Патент ФРГ Р 2512382, 65 кл. В 23 К 37/04, 1978.

Суммарная ширина захватов относительно всей ширины листа составляет

80Ъ. Перед созданием требуемого растяжения свариваемых элементов панели к листу привариваются ребра жесткости концевыми участками длиной по

100 мм каждый. Усилие растяжения, прикладываемое непосредственно к листу, обеспечивает в свариваемых эле- < ментах напряжения на уровне 16 кг/мм (предел текучести сплава ANr б

18 кг/мм ). Приварка ребер к листу осуществляется непрерывным односторонним швом на режиме: сварочный ток 230-250А, скорость сварки 10 м/ч.

Эффективность данного способаоценивается относительно такой же сварной панели, но изготовленной без предварительного растяжения. Анализ полученных данных показывает, что предлагаемый способ позволяет существенно снизить остаточное напряженно-деформированное состояние сварной панели.

На чертеже показаны деформированные поверхности сварной панели, изготовленной по предлагаемому способу (фиг. 1) и по известной технологии (фиг. 2), т.е. без,предварительного растяжения сварйваемых элементов.

° Видим, что остаточные деформации коробления панелей, сваренных с предварительным растяжением, значительно меньше. Измерение остаточных сварочных напряжений в.этих же образцах показывает, что, используя предлагаемый способ, можно снизить их величину на 65%. Рентгенконтроль и прочностные испытания дают положительные результаты, На этом же прессе производится ук рупнение двух полученных панелей в секцию шириной 1500 мм. Усилие растяжения обеспечивающее напряжение

13 кг/мм, прикладывается только к листовой части панели. Суммарная ширина захватов относительно всей ширины листов составляет 75%. Перед сваркой производится одновременная механическая обработка стыкуеяых кромок пальчиковой высокооборотистой .фрезой. Стыковой шов секции выполняется аргоно-дуговой сваркой непла-. вящимся электродом с применением источника питания УЛГ-501. Режим сварки: ток 320-350А, скорость сварки 12 м/ч. Анализ полученных результатов показывает, что предлагаемый способ при укрупнении панелей в секцию позволяет также как и при изготовлении панелей повысить качество сборки соединений, обеспечить необ- ходимые условия для автоматизации сварки и резко уменьшить остаточное напряженно-деформированное состояние, Способ реализован в проекте линии

"Днепр", предназначенной для механизированной сборки и автоматической сварки крупногабаритных судостроительных плоских секций из сплава

ANr 61 размером 9600 ° 4500 мм при толщине листа 3-6 мм. Линия позволит повысить производительность труда и качество изготовления плоских секций за счет унификации секций, механизации сборочных операций и осуществления автоматической сварки в услоьиях предварительного .растяжения элементов.

Экономический эффект от внедрения линии составитоколо 300 тыс.руб. в год при объеме производства 380 сек15 ций. Число работающих на линии составит 8 человек по сравнению с

34 работающими при изготовлении .секции.в настоящее время.

967742

Составитель В. Томбулатов

Редактор A. Козориз Техред Т.Маточка Корректор Н. Буряк

Заказ 7980/23 Тираж 1153 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Мацкевич В.Д. Сборка и сварка корпусов судов. Л., "Судостроение", 1968, с. 272-284.

3. Михайлов В.С. и др. Модуль.панельный способ постройки баржплощадок.Л.,"Судостроение",1979,Ф6,с 15.