Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами



Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами
Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами
Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами
Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами
Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами
Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами

 


Владельцы патента RU 2541328:

Долгова Ирина Владимировна (RU)
Семочкина Любовь Викторовна (RU)
Наговицын Евгений Михайлович (RU)

Изобретение относится к способу изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами, используемой, например, в качестве теплового экрана сопла ГТД. Производят формирование сегментов обечайки с продольными гофрами и отогнутыми кромками. Размещают сегменты на основании с ложементами под гофры и предварительно фиксируют на основании. После этого на основании коаксиально ему поверх сегментов размещают жесткий обжимной каркас. Затем производят окончательную фиксацию сегментов и электронно-лучевую сварку продольных стыков сегментов в вакуумной камере по отогнутым кромкам с последующей их локальной термообработкой. Сварку стыков и их термообработку проводят сначала через один стык по всему периметру обечайки, а затем последовательно-оставшихся стыков. При этом сварку осуществляют в импульсном режиме с определенными параметрами. Локальную термообработку сварного шва производят посредством нагрева шва сканированным электронным лучом. После окончания сварки и термообработки всех стыков готовую обечайку охлаждают, расфиксируют и снимают с основания. Изобретение позволяет упростить процесс изготовления тонкостенных обечаек, расширить технологические возможности путем получения гофрированных конических обечаек и обеспечить высокую точность параметров получаемой сварной конструкции. 6 ил.

 

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано в процессах изготовления методами сварки тонкостенных обечаек с элементами жесткости в виде продольных гофр, используемых, например, в качестве теплового экрана сопла ГТД.

Известен процесс изготовления конических обечаек, включающий размещение свариваемой обечайки в коническом обжимном каркасе, поперечное сжатие обечайки с совмещением свариваемых кромок, выравнивание ее торцов и фиксацию в требуемом положении с последующей сваркой стыков (SU 1747247, B23K 37/04, 1992 г.).

Известны также различные способы изготовления обечаек с ребрами жесткости, содержащие, например, установку обечайки в ложемент, ее фиксацию, размещение внутрь обечайки ребер жесткости и их приварку к поверхности обечайки (SU 343814, B23P 19/02, 1972 г.); намотку на кольца жесткости тонкостенного листового материала и их приварку (SU 841880, B23K 37/04, 1981 г.); необходимое формообразование тонкостенной обечайки и приварку к ней ребер жесткости (RU 2082529, B23K 37/04, 1997 г.).

Недостатками известных технических решений являются, как правило, достаточная сложность технологического процесса, громоздкость и сложность необходимого производственного оборудования, а также дополнительное негативное влияние на конструкцию процесса как самой сварки обечайки, так и приварки к обечайке ребер жесткости. Кроме того, известные способы не позволяют изготавливать гофрированные обечайки.

Известен способ электронно-лучевой сварки с проведением после нее термической обработки сварного шва, при котором производят сварку стыка деталей электронным лучом, за которым синхронно перемещают второй луч по сварному шву, осуществляя термическую обработку шва (JP 2004330302, B23K 15/00, 2004 г.). Этот способ решает только узкую задачу - сварка стыков с термообработкой, но не предполагает возможность изготовления тонкостенных конических обечаек с гофрами.

Задачей предлагаемого изобретения является упрощение процесса изготовления тонкостенных обечаек, расширение технологических возможностей путем получения гофрированных обечаек и обеспечение высокой точности параметров получаемой сварной конструкции.

Решение указанной задачи достигается тем, что производят формирование сегментов обечайки с продольными гофрами и отгибание продольных кромок сегментов в сторону их наружной поверхности на величину, равную 1…1,5 толщины сегментов. Затем размещают сегменты на основании с ложементами для гофр и предварительно фиксируют на основании. После этого на основании коаксиально ему поверх сегментов размещают жесткий обжимной каркас и производят окончательную фиксацию сегментов, а затем электронно-лучевую сварку продольных стыков сегментов в вакуумной камере с последующей их локальной термообработкой. Сварку стыков и их термообработку проводят сначала через один стык по всему периметру обечайки, а затем последовательно - оставшихся стыков, при этом сварку осуществляют в импульсном режиме с частотой 50…70 Гц, током луча 13…15 мА, со скоростью перемещения луча 20…30 м/час и с круговым сканированием луча с частотой 80…100 Гц по окружности с диаметром, равным 2…2,5 толщины сегментов. Локальную термообработку сварного шва производят посредством нагрева шва сканированным электронным лучом до температуры на 100…200°C ниже температуры солидуса, создавая на шве пятно нагрева длиной L вдоль оси шва и шириной 1,5…2,5 ширины шва в обе стороны от его оси. При этом сначала пятно нагрева выдерживают на конце шва в течение 15…25 мин, а затем перемещают его вдоль оси шва со скоростью V≤L/0,25 м/час. После окончания сварки и термообработки всех стыков готовую обечайку охлаждают в вакуумной камере до температуры 150…250°C, извлекают из камеры, расфиксируют и снимают с основания.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 показан сегмент конической гофрированной обечайки;

на фиг.2 показано основание устройства для сборки;

на фиг.3 показан обжимной каркас;

на фиг.4 показано поперечное сечение устройства для сборки с монтируемой обечайкой;

на фиг.5 показано сечение A-A фиг.4;

на фиг.6 показана готовая гофрированная обечайка.

Пример реализации способа

Предложенный способ может быть осуществлен, например, на следующем устройстве для сборки конической гофрированной обечайки. Устройство для сборки сегментов 1 с гофрами с образованием тонкостенной конической обечайки 16 содержит основание 2 (фиг.2), которое выполнено в виде усеченного конуса с фланцем 3 на его торце большего диаметра. На конической поверхности основания 2 вдоль ее образующих расположены ложементы 4 для размещения в них продольных гофр. В ложементах 4 выполнены продольные пазы 5 под сварочные швы, а по концам этих ложементов размещены вкладыши 6 для ввода и вывода сварного шва. Устройство снабжено элементами фиксации на основании 2 сегментов 1 собираемой обечайки 16, которые располагаются в тех ложементах 4, где не производится сварка сегментов 1, и выполнены в виде прижимных планок 7 и зажимных устройств 8 типа струбцин.

Устройство содержит также жесткий обжимной каркас, выполненный в виде конической рамы (фиг.3), состоящей из торцевых фланцев 9 и 10, один из которых 9, большего диаметра, выполнен кольцевым. Фланцы 9 и 10 соединены между собой продольными планками 11 с установленными на них прижимными элементами 12, которые выполняются, например, в виде пружинных, винтовых и т.п. фиксаторов. Продольные планки 11 расположены по конической поверхности, которая при размещении рамы на основании 2 коаксиальна конической поверхности основания.

Вкладыши 6 для ввода и вывода сварного шва могут быть выполнены с поджимом к сегментам 1 собираемой обечайки посредством упругих элементов 13, расположенных, например, на внутренней поверхности торцевого фланца 10.

Следует отметить, что количество ложементов 4 на основании 2 может быть любым, соответствующим количеству гофр обечайки. Также может быть любым количество продольных планок 11 и прижимных элементов 12 конической рамы, что зависит от конкретных технологических условий и используемых материалов.

Способ реализуется следующим образом.

На основании 2 размещают подготовленные сегменты 1 (с отогнутыми кромками) обечайки 16 гофрами в ложементы 4 и фиксируют в тех из них, где не производится сварка, посредством прижимных планок 7 и зажимных устройств 8, для установки которых во фланце 3 выполнены отверстия 14. Далее, на основании 2 с закрепленными на ней сегментами 1 обечайки устанавливается коническая рама (обжимной каркас), при этом фланцы 3 основания и 9 рамы стягиваются болтами 15, вкладыши 6 поджимаются к торцу сегментов 1 упругими элементами 13. С помощью прижимных элементов 12, установленных на продольных планках 11, производится плотный прижим сегментов 1 к основанию 2. Собранная и зафиксированная таким образом обечайка перемещается на сварочное место - в вакуумную камеру, где производятся электронно-лучевая сварка продольных стыков 17 сегментов 1 обечайки по отогнутым кромкам для уменьшения вероятности прожога стыков и последующая их локальная термообработка. Для уменьшения влияния нагрева стыков при сварке на соседние стыки их сварку и термообработку проводят сначала через один стык по всему периметру обечайки, а затем последовательно - оставшихся стыков, т.е., например, сначала сваривают 1-й стык, проводят его термообработку, потом сваривают 3-й стык, проводят его термообработку, потом 5-й и т.д. по всему периметру. А после этого делают 2-й, 4-й, 6-й и т.д. стыки. Сварку осуществляют в импульсном режиме с частотой 50…70 Гц, током луча 13…15 мА, со скоростью перемещения луча 20…30 м/час и с круговым сканированием луча с частотой 80…100 Гц по окружности с диаметром, равным 2…2,5 толщины сегментов. Локальную термообработку сварного шва производят посредством нагрева шва сканированным электронным лучом до температуры на 100…200°C ниже температуры солидуса, создавая на шве пятно нагрева длиной L вдоль оси шва и шириной 1,5…2,5 ширины шва в обе стороны от его оси. При этом сначала пятно нагрева выдерживают на конце шва в течение 15…25 мин, а затем перемещают его вдоль оси шва со скоростью V≤L/0,25 м/час. Это необходимо для гарантированного прогрева каждой области шва в течение не менее 15 мин. Контроль за температурой нагрева осуществляют, например, с помощью тепловизора. После окончания сварки и термообработки всех стыков готовую обечайку охлаждают в вакуумной камере до температуры 150…250°C, извлекают из камеры, убирают болты 15, разжимают элементы 12 и снимают обжимной каркас. Расфиксируют зажимные устройства 8, снимают прижимные планки 7 и вкладыши 6 и готовая обечайка 16 (фиг.6) снимается с основания 2.

Применение предлагаемого изобретения позволяет упростить процесс изготовления тонкостенных обечаек, расширить технологические возможности путем получения гофрированных конических обечаек и обеспечить высокую точность параметров получаемой сварной конструкции.

Способ изготовления сварной тонкостенной конической обечайки с продольными гофрами, включающий формирование сегментов обечайки с продольными гофрами и отгибание продольных кромок сегментов в сторону их наружной поверхности на величину, равную 1…1,5 толщины сегментов, размещение упомянутых сегментов на основании с ложементами для гофр, предварительную фиксацию сегментов на основании, размещение на основании коаксиально ему поверх сегментов жесткого обжимного каркаса, окончательную фиксацию сегментов и электронно-лучевую сварку продольных стыков сегментов в вакуумной камере с последующей их локальной термообработкой, причем сварку стыков и их термообработку проводят сначала через один стык по всему периметру обечайки, а затем последовательно - оставшихся стыков, при этом сварку осуществляют в импульсном режиме с частотой 50…70 Гц, током луча 13…15 мА, со скоростью перемещения луча 20…30 м/час и с круговым сканированием луча с частотой 80…100 Гц по окружности с диаметром, равным 2…2,5 толщины сегментов, а локальную термообработку сварного шва производят посредством нагрева шва сканированным электронным лучом до температуры на 100…200°C ниже температуры солидуса, создавая на шве пятно нагрева шириной 1,5…2,5 ширины шва в обе стороны от его оси, причем сначала пятно нагрева выдерживают на конце шва в течение 15…25 мин, а затем перемещают его вдоль оси шва со скоростью V≤L/0,25 м/час, где L - длина пятна нагрева вдоль оси шва, после окончания сварки и термообработки всех стыков готовую обечайку охлаждают в вакуумной камере до температуры 150…250°C, извлекают из камеры, расфиксируют и снимают с основания.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для сварки или наплавки под флюсом двумя ленточными электродами. На корпусе сварочной головки смонтирован механизм подачи электродов, неподвижные направляющие для электродов, флюсоподающая система.

Изобретение относится к установкам для электронно-лучевой сварки изделий. .

Изобретение относится к оборудованию для сварки кольцевых стыков труб в условиях строительства магистральных трубопроводов и стационарных условиях сварки. .

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано в энергомашиностроении при изготовлении сварных корпусов силовых трансформаторов. .

Изобретение относится к оборудованию для сварки и может быть использовано для автоматической сварки прямолинейных, круговых и кольцевых стыков конструкций из сталей и алюминиевых сплавов в среде защитных газов плавящимся электродом.

Изобретение относится к сварочному автомату, предназначено для автоматической сварки двумя сварочными горелками и может быть использовано для дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов.

Изобретение относится к сварочному производству, а точнее к способам и устройствам для замоноличивания сваркой кромок гофр стенок корпусов трансформаторов, и может быть использовано в энергомашиностроении при изготовлении гофростенок сварных корпусов трансформаторов с протяженными поверхностями активного охлаждения.

Изобретение относится к установке для дуговой приварки дополнительных деталей электрозаклепками и может найти применение при ремонте изделий и при изготовлении новых изделий, в которых необходимо обеспечить поверхностному слою особые свойства.

Изобретение относится к устройству для вращения и подачи сварочного электрода и может быть использовано в химическом, нефтяном, энергетическом машиностроении. .

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой орбитальной сварки и может быть применено при строительстве трубопроводов. Способ заключается в одновременном воздействии на внешнюю поверхность свариваемых трубных образцов лазерного луча и дуги в среде защитных газов.

Изобретение может быть использовано при изготовлении вакуумных дугогасительных камер (ВДК) для вакуумных выключателей на номинальное напряжение 110 кВ и выше. Осуществляют сборку предварительно спаянных первым припоем узлов, имеющих один или несколько незапаянных швов между ними.

Способ может быть использован при изготовлении титановых конструкций методом сварки трением с перемешиванием. Соединяют сваркой титановые листы (802, 804) с образованием заготовки, имеющей несколько литых зон швов (918).
Изобретение относится к дуговой сварке и может быть использовано в различных отраслях промышленности при сварке преимущественно неповоротных кольцевых швов трубопроводов.

Группа изобретений относится к сварным соединениям трубопроводов. Узел сварного соединения трубопровода состоит из металлических труб с нанесенным на их внутреннюю поверхность защитным покрытием, втулки, состоящей из цилиндрического и симметрично расположенных конических участков, размещенной внутри труб, с кольцами упорными, жестко закрепленными на втулке на равном удалении от торцов втулки, резиновых уплотнительных манжет, размещенных между кольцами упорными и коническими участками втулки, не менее 3-х упоров, симметрично закрепленных на поверхности втулки в ее центральном сечении на равном удалении от торцов втулки, термоизолирующего слоя, нанесенного на цилиндрический участок втулки, и герметизирующего материала, нанесенного на конические участки втулки, отличается тем, что упоры выполнены со скошенными выступами, автоматически обеспечивающими соосность труб при надевании их на втулку, и имеют уменьшенное сечение ниже выступов для уменьшения теплопередачи на втулку, а резиновые уплотнительные манжеты имеют коническую эластичную внешнюю рубашку, максимальный наружный диаметр которой превышает внутренний диаметр свариваемых труб, а минимальный наружный диаметр меньше внутреннего диаметра свариваемых труб.

Изобретение относится к соединению металлических труб. Соединение состоит из двух сваренных между собой труб и размещенной внутри них металлической втулки с цилиндрической проточкой в центральной части и кольцевыми канавками в торцевых зонах и антикоррозионным покрытием на поверхности за исключением цилиндрической проточки, с теплоизоляционным материалом и установочными упорами в цилиндрической проточке, с уплотнительными элементами в кольцевых канавках и герметизирующим материалом в зазоре между трубами и втулкой.

Изобретение может быть использовано для приварки металлических выводов при производстве силовых полупроводниковых приборов. На V-образный электрод подают импульс тока с приложением начального давления и подачей ультразвуковых колебаний вдоль оси привариваемого вывода.

Изобретение может быть использовано при изготовлении или ремонте теплообменной аппаратуры, в частности, из легированных сталей, склонных к закалке. На свариваемых торцах трубы и трубной решетки устанавливают шайбу, внешняя поверхность которой имеет коническую и цилиндрическую части, а внутренний диаметр равен проходному сечению трубы.

Изобретение относится к способу сварки трубопроводов без предварительного подогрева стыков. Способ включает в себя соединение 2-х и более цилиндрических металлических труб, трубных секций, трубных плетей сварным кольцевым стыком с применением дуговой сварки по всему периметру трубы.

Изобретение относится к сварному соединению металлических труб с внутренней пластмассовой трубой. Технический результат заключается в повышении надежности защиты от коррозии околошовной зоны соединений труб в трубопроводе.

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к способам изготовления рабочего колеса центробежного компрессора. .
Наверх