Способ правки сварных листовых конструкций

 

СПОСОБ ПРАВКИ СВАРНЫХ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУЮДИЙ, заключающийся в том, что сварной шов последовательно по участкам подвергают воздейст ,ВИЮ пульсирующей нагрузкой в направлении , перпендикулярном плоскости конструкции, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества сварного шва за счет обеспечения точности его геометрии, одновременно с приложением пульсирующей нагрузки шов сжимают в направлении , перпендикулярном направлению приложения пульсирующей нагрузкй. (Л с 00 СП О со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (И) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3612837/25-27 .(22) 30.06.83 (46)15.10.84. Бюл. Р 38 (72) Ю.Я.Христоев, Г.В.Гвадзабия, М.М.Матюшин, Ю.A.Ñàìîxâàëoâ, О.В.Елисеев, И.В.Вайнштейн, С.В.Браун и В.Й..Рязанцев (53) 621.791.015 (088.8) (56),1. Сегалевич В.М. Методы устранения сварочных деформаций и напря жений. M. "Машиностроение", 1974, с. 66-68, рис. 29.

2. Там же, с. 91-104 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПРАВКИ СВАРНЫХ ЛИСТОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ, заключающийся в том, что сварной шов последовательно по участкам подвергают воздейст,вию пульсирующей нагрузкой в направлении, перпендикулярном плоскости конструкции, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества сварного шва за счет обеспечения точности его геометрии, одновременно с приложением пульсирую.— щей нагрузки шов сжимают в направлении, перпендикулярном направлению приложения пульсирующей нагрузки.

1 3 1 18509

Изобретение относится к сварке, в частности к способам правки сварных соединений, и может быть исполь.— зовано в различных отраслях машиностроения при правке или упрочнении сварных швов крупногабаритных цельносварных конструкций °

Известен 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 517.

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 несколько, 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 конечном счете к изменению направления ( деформации соединения.

Наиболее близким по технической

1 сущности 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 u II 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 приложения

20 ся в том, что сварной шов последовательно по участкам подвергают воздействию пульсирующей нагрузкой в направлении, перпендикулярном

25 плоскости конструкции, одновременно с приложением пульсирующей на грузки шов сжимают в направлении, перпендикулярном направлению приложения пульсирующей нагрузки.

gp На фиг,1 изображена схема правки сварного соединения с использовани-. ем универсального сварочного оборудования, на фиг.2 — разрез А-A на фиг.1.

Свариваемые детали 1 и 2 устанавливают на сварочную подкладку 3, эакреплЕнную на столе 4, который в свою очередь установлен на направляющих 5 станины б. Стол 4 имеет

65 пульсирующей нагрузки напряжения взаимодействуют между собой в области значений, достаточных для эффективного течения процессов упругопластического деформирования металла (2>.

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. IIocле этого производят сварку деталей 1 и 2 при помощи сварочной горелки 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 при

1118509 помощи бойка 1 2, установленного в молотке 11 с возможностью взаимодействия со сварным швом 10. При правке последнего молоток 11 с бойком 12 опускают 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 сварным швом 10, деформируя последний. Степень деформации сварного шва 10 определяется усилием прижима бойка 12 к сварному шву 10 и давлением сжатого воздуха. Одновременно перемещают стол 4 с установленными на нем сварочной подкладкой 3 и сваренными деталями 1 и 2. При перемещении стола 4 в продольном направлении боек 12 последовательно по участкам воздействует пульсирующей нагрузкой . в плоскости симметрии сварного шва.10 на последний и деформирует его.

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

1 растяжением. Напряжения сжатия опре деляются соответственно усилием при" жима роликов 13 и 14 к поверхности деталей 1 и 2 и пульсирующей нагрузкой, которой воздействуют íà 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 характеризу= ется 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 характеризу60

Пример. Требуется устранить деформацию от сварки встык двух листов алюминиевого сплава Д16. Размер листов 1000.250-6,0 мм, ширина шва

Н 8,,0 мм, толщина шва (с учетом усиления и проплава j 6 10,0 мм. ется двухосным сжатием и одноосным растяжением. При этом течение металла шва 10 в продольном направлении исключает 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 13 и 14 относительно оси симметрии

)p сварного шва 10 может быть принят

0-40О. При толщине свариваемых кромок S(2,0 мм угол наклона роликов о принимается равным 0 . При толщине свариваемых кромок 5ъ-6,0 MM — 40О.

Установка роликов под углом к оси симметрии сварного шва при правке сварного соединения объясняется тем, что при .увеличении толщины свариваемых деталей соответственно увеличиваются геометрические характеристики усиления шва, получаемого после сварки. При этом возникает необходимость создания дополнительных касательных напряжений, которые определяются усилием прижима роликов к поверхности сварного соединения, Очевидно, что при разложении сил по.правилу треугольника, величина горизонтальной составляющей равна усилию прижима при угле наклона ро30 ликов к оси симметрии шва 45 С. С учетом коэффициентов трения скольжения и трения качения угол наклона будет 40О, поскольку произведение коэффициентов

35 трск трк 0к9

Кроме того, последовательное сжатие участков сварного шва 10 в направлении, перпендикулярном плоскости симметрии последнего, может быть осуществлено путем воздействия роликов 13 и 14 на противоположные кромки деталей 1 и 2. При этом угол наклона роликов 13 и 14 относительно оси симметрии сварного шва 10 равен 90О ° Однако при этом отношение ширины свариваемых деталей (Ь) к их" ,толщине S должно удовлетворять условию — 4 5. При — 5 возможна поз S

50 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, при этом сварной щов 10 деформируют до полного устранения остаточного про гиба..

1118509 р=с(4„-6„ где 6„,.6» - начальное и конечное напряжение в металле до и после правки,, кгс/мй . Принимаем: Й„=.0,84,=0,8.32=

=25 6 .кгс/мы у

Gê =.0044-=004 32=

=12,8 кгс/мм

50

Режим обработки: автоматическая сварка с предварительным растяжением, высокоскоростное деформирование сварного шва с одновременным сжатием последнего при помощи роликов.

Предел текунести сплава Д16

32 кгс/мм, модуль упругости Г

7700 кгс/мм, ширина. рабочего пояска роликов 10 0 мм, диаметр. роли .ков 3 150 мм, диаметр бойка 8

10,0 мм, скорость деформирования М4 10

2,0 м/мин. Величина остатрчного про гиба после правки: .Е„, < 0,5 мм.

Для того, чтобы не было потери устойчивости при сварке и последующей правке, принимаем необходимые 15 напряжения растяжения в зоне упругих деформацййг

6, = (0,6-0,8)6т

Выбираем: 20

0,7 б = 0,7 32 = 22,4 кгс/мм

ОЕпределяем .величину растягивающего усилия. При напряжениях растяжения бр = 0,76 удлинение листов равно: 25

"0 7 Е 0 7 22 4 1000 .Е 7700

2,04 мм.

Усилие прикладываем по оси шва. Ве 30 личина растягивающего усилия опреде-. ляется по формуле

P k 600 Я =0,3 ° 600 ° 0,40=7200 кгс, где А =0,40 см, площадь поперечно-. 35 го сечения сварного шва;

: % =. 0,3, коэффициент, определяю- . щий постоянство усилия в процессе сварки.

Определяем величину усилия прижи- 40 ма роликов .в процессе сварки

P=r0(25,6-f2,rr

P — 120 кгс.

Принимаем значение удельной энер гии, при которой наряду с полным устранением дефориации (Х, =О), ве личины напряжений сжатия в шве и на,,пряжений растяжения в околошовной зоне наименьшие. ф = 40 кгс и/си

СЕ ® 4 777 -2, 1О

5 чаrrs

40 . Вм08

1 ° 0,8 0,6 где 77,77- КПД удара, q = 0,8. % Ì

2400 кгс м уд/иин.

По зависимости 9lN = f(Prr(), ) определяем необходимое давление воздуха

Р „ =6,2 ати., Принимаем: P» z =6,0 атм.

Для прав кй и с поль 3 уем п невматический молоток P-1, количество проходов — 2, скорость перемещения сварочного соединения относительно де-. фориирующего бойка принимаем равной скорости перемещения горелки при сварке.

Проведение правки сварного соединения в соответствии с указанными расчетами показало наличие остаточного прогиба после правки

= 0,2 мм, что в соответствии с техническими требованиями„ предъявляе мыми к данному соединению, является допустимым.

Способ позволяет повысить качест.во сварного шва за счет точности геометрии, что достигается благодаря,созданию в объеме металла сварного шва двухосного сжатия. Это приводит к уменьшению течения металла в поперечном направлении и исключению поперечной деформации сварного соединения, а наличие одноосного растяжения в объеме металла шва обеспечивает устойчивость соединения в процессе правки.

Способ позволяет повысить также однородность структуры и прочность металла шва и снизить уровень сварочных напряжений в объеме конструкции.

1118509

А-Л

7 г

Составитель Ю.Мельцов

Редактор М.Товтин Техред Т.Коцрбняк Корректор,А.Обручар

Заказ 7334/11 Тираж 1036 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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