Способ изготовления оребренных обечаек

Изобретение относится к способу изготовления оребренных обечаек для топливных баков ракетных двигателей, цистерн для транспортирования и хранения различных сред и пр. Предварительно на листе обечайки обработкой давлением вращающимся инструментом выполняют канавки с образованием облоя по двум сторонам канавок. Свариваемые торцы ребер выполняют заостренными по форме канавки. Затем заостренные торцы ребер располагают в канавках листа и осуществляют сварку листа обечайки с ребрами по двум сторонам ребер с использованием облоя в качестве присадочного материала. Канавку выполняют глубиной от 0,5 до 0,6 толщины листа. Изобретение позволяет обеспечить прочность сварного соединения «лист-ребро». 4 ил.

 

Изобретение относится к области сборочно-сварочного производства и может быть использовано при изготовлении оребренных обечаек, применяемых для производства широкого спектра изделий, например корпусов и топливных баков летательных аппаратов, цистерн для транспортирования и хранения различных сред и пр.

Известен способ изготовления сварных тонкостенных конических обечаек с ребрами жесткости, согласно которому осуществляют формирование сегментов обечайки, образование на них ребер жесткости путем отгибания продольных кромок сегментов, размещение сегментов на съемных опорных пластинах каркаса с образованием конической поверхности и с зазорами между боковыми кромками смежных опорных пластин и сварку смежных сегментов друг с другом по линии продольных кромок, образующих ребра.

(см. патент РФ №2510686, кл. В23K 31/02, 2014 г.).

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что он имеет весьма ограниченную область применения, так как может быть использован только для изготовления только тонкостенных обечаек с продольными ребрами.

Известен способ изготовления ребристых панелей, при котором на металлический лист устанавливают набор ребер, фиксируют и приваривают набор к листу, причем перед сваркой выполняют разделку кромок с каждой стороны ребра, фиксацию ребер набора относительно листа производят гидравлическим прижимом с образованием зазора, приварку каждого ребра набора осуществляют поочередно с противоположных сторон, причем перед выполнением первого прохода сварки в разделку со стороны, противоположной сварке, устанавливают вдоль и поджимают поперек привариваемого ребра формирующую подкладку в виде планки-обоймы с размещенным в ней набором подпружиненных керамических подкладок, а после выполнения первого прохода сварки подкладку удаляют, при этом формирующая подкладка имеет треугольную форму с углом при основании, равным углу разделки кромки, а ее вершины скруглены по радиусу, равному зазору между ребром и листом.

(см. патент РФ №2483848, кл. В23K 39/035, 2013 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного способа необходимо отметить, что он весьма сложен в реализации, обладает ограниченными технологическими возможностями, так как применим, в основном, для сварки материалов из алюминиевых сплавов АМг6. Используемая в способе многопроходная «заливка» разделки расплавленным присадочным материалом по рабочему сечению сварного соединения будет иметь прочность переплавленного присадочного материала, то есть более низкую по сравнению с прочностью основного материала. Кроме того, весьма энергозатратный и длительный процесс сварки по данному способу с расплавлением металла сварочной ванны приводит к разупрочнению основного материала свариваемых кромок, оказавшихся в зоне термического влияния в процессе сварки (примерно 60 мм от оси сварочного шва с каждой его стороны). Это уменьшает прочность сварного шва и приводит к необходимости использовать листы и ребра увеличенной толщины, что увеличивает массу изделия, а это нежелательно для изделий, используемых для изготовления летательных аппаратов.

Техническим результатом настоящего изобретения является разработка способа изготовления оребренных обечаек достаточно простого в осуществлении, позволяющего обеспечить прочность сварного соединения «лист-ребро», а также получение обечайки с минимальной массой.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе изготовления оребренных обечаек, согласно которому на лист обечайки устанавливают ребра и осуществляют сварку листа и ребер, новым является то, что на листе давлением с использованием вращающегося инструмента выполняют канавки, с образованием облоя по двум их сторонам, а на одном из торцов ребер - заострение по форме канавки, заостренные торцы ребер располагают в канавках листа, а сварку листа с ребрами осуществляют по двум сторонам ребер с использованием облоя в качестве присадочного материала, при этом глубина канавок на листе составляет 0,5-0,6 толщины листа.

Сущность заявленного изобретения поясняется графическими материалами, на которых:

- на фиг. 1 показан процесс выполнения канавок под ребра на листе обечайки;

- на фиг. 2 представлено аксонометрическое изображение листа обечайки с выполненной на нем канавкой;

- на фиг. 3 показан вид с торца листа обечайки с выполненной на нем канавкой;

- на фиг. 4 показано сварное соединение листа с ребром.

Заявленный способ осуществляют следующим образом.

Согласно заявленному способу первоначально на листе 1 обечайки выполняют продольные и/или поперечные канавки 2 (если обечайка имеет цилиндрическую форму, то кольцевые). Количество и расположение канавок определяется количеством и расположением ребер, заданных конструкторской документацией. Канавки могут быть выполнены на стандартном оборудовании, например на фрезерных или строгальных станках, в суппортах которых установлены инструментальные головки, несущие деформирующий вращающийся инструмент, например, деформирующий ролик 3, имеющий возможность вращения при выполнении канавки 2. Как показали исследования, выполнение канавок выдавливанием, с использованием вращающегося ролика, в отличие от выполнения канавки резанием или давильным инструментом, не имеющим возможности вращения, позволяет сохранить структурную однородность материала листа 1, что минимально уменьшает его прочность и жесткость, а также получить на листе с двух сторон канавки достаточное количество облоя 4, служащего присадочным материалом в процессе сварки листа 1 с ребрами 5. Предпочтительно, чтобы количество облоя 4 с двух сторон канавки было одинаково, так как это обеспечивает при сварке листа с ребром получение сварных швов одинаковых характеристик. Поэтому рабочая поверхность ролика 3 должна быть симметричной относительно его оси симметрии (ось О-О).

Весьма важным для заявленного способа является глубина h канавки 2. Если канавка будет достаточно глубокой, то это ослабляет прочность листа 1, а если слишком мелкой, то прочность сварного соединения листа с ребром будет невысокой. В результате исследований установлено, что глубина канавки должна находиться в пределах 0,5-0,6 толщины (Н) листа, то есть h=0,5-0,6 Н. Меньшая глубина не позволяет получить достаточного для сварки количества присадочного материала, а большая - значительно ослабляет прочность листа 1. Канавка в сечении имеет форму клина с углом заострения α, который определен экспериментально и выбирается близким к 90°, а именно находится в пределах 85°-95°.

Торец ребра (ребер) 5 перед сваркой с листом 1 известным образом, например фрезерованием или обработкой давлением, заостряют под углом α, равным углу выполненной на листе канавки 2. Заострение на ребрах может быть выполнено обработкой давлением с образованием облоя вдоль ребра. В данном случае облой, как и облой, полученный на листе 1, используется в качестве присадочного материала при сварке листа с ребрами. Увеличение количества присадочного материала позволяет увеличить толщину сварных швов, а следовательно, прочность сварного соединения.

Таким образом, для реализации способа подготавливают лист 1, выполняя в нем сетку канавок 2, подготавливают ребра 5, заостряя их торец, контактирующий с листом. Далее лист 1 укладывают на стол стандартного сборочно-сварочного стенда, в образованные в нем канавки заостренными торцами устанавливают ребра 5 и фиксируют их в заданном положении известным образом, например, гидравлическими прижимами. Осуществляют сварку, например, электронно-лучевую, приваривая с двух сторон ребра 5 к листу 1, используя облой 4 в качестве присадочного материала. Процесс сварки является стандартным и не представляет сложностей для специалистов.

В результате получается оребренная обечайка. Ребра на ней могут быть расположены как с одной, так и с двух сторон. Это не меняет сущности заявленного способа. Соединением таких обечаек посредством, например, сварки, могут быть изготовлены изделия, например корпуса топливных баков летательных аппаратов.

Весьма важно также и то, что в процессе электронно-лучевой сварки плавление сварочной ванны происходит в узкой зоне и ширина шва составляет не более 2-3 мм. Использование в качестве присадочного материала облоя из того же материала, что и само изделие, позволяет обеспечить оптимальные условия сварки и минимизировать зону разупрочнения и повысить прочность сварного шва.

Сущность заявленного способа будет более понятна из приведенного ниже примера. Изготавливали листовую обечайку для сварки топливного бака ракетного двигателя.

Материал листа - сплав АМг6ННП с пределом прочности (σ)=42 кгс/мм2.

Размеры листа: длина 5966 мм, ширина 1600 мм, толщина 15 мм.

Материала ребер - сплав АМг6ННП с пределом прочности (σ)=42 кгс/мм2.

Размеры ребер: длина 1600 мм, ширина 70 мм, толщина 8 мм.

Расположение ребер - продольное, с равным шагом.

На фрезерном станке вращающимся инструментом, в качестве которого использовали ролик, выполняли десять продольных канавок, глубиной 7,5 мм с углом α, равным 90°. На фрезерном станке формировали острые кромки торца ребер. Устанавливали ребра в канавках листа и фиксировали их прижимами, оставляя одну сторону ребра свободной для обеспечения сварки с данной стороны. Электронно-лучевой сваркой осуществляли с одной стороны сварку листа с ребрами, используя облой в качестве присадочного материала. Затем переустанавливали прижимы и аналогично осуществляли сварку листа с ребрами с другой их стороны.

В итоге получили обечайку с заданным количеством и расположением ребер, которая имеет прочностные характеристики сварного шва, практически одинаковые с прочностными характеристиками основного материала.

Способ весьма прост в осуществлении. Для его реализации используется стандартное оборудование.

Способ изготовления оребренных обечаек, включающий установку ребер на лист обечайки и сварку листа обечайки и ребер, отличающийся тем, что предварительно на листе обечайки выполняют канавки, при этом канавки выполняют обработкой давлением вращающимся инструментом с образованием облоя по двум сторонам канавок, причем свариваемые торцы ребер выполняют заостренными по форме канавки, затем заостренные торцы ребер располагают в канавках листа и осуществляют сварку листа обечайки с ребрами по двум сторонам ребер с использованием облоя в качестве присадочного материала, при этом канавку выполняют глубиной от 0,5 до 0,6 толщины листа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварной стальной детали и способу ее изготовления. Заготовка детали получена сваркой встык, по меньшей мере, одного первого и одного второго листа.

Изобретение относится к способу сварки трубопроводов из высокопрочных труб. Разделывают кромки соединяющих торцов труб под сварку с соотношением суммарной ширины разделки кромок к толщине свариваемых элементов в диапазоне от 1,3 до 2,0.

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования.

Изобретение относится к способу соединения двух элементов посредством дуговой сварки вольфрамовым электродом в среде инертного газа (варианты). Свариваемые элементы состоят из самозакаливающегося стального сплава, например из материала T23 или T24.

Изобретение относится к способу импульсно-дуговой сварки плавящимся электродом алюминиевых сплавов. Изобретение может быть использовано в судостроении, авиастроении, ракетостроении и других отраслях машиностроения.

Способ сварки деталей 1 и 2 разной толщины из разнородных металлов может быть использован в авиастроении, приборостроении, в атомной энергетике. Формируют технологические бурты 3 и 4 на толстостенной 2 и тонкостенной 1 деталях.

Изобретение относится к области сварочного производства, в частности к способу получения сварного сталеалюминиевого соединения, и может быть использовано в судостроении, при строительстве железнодорожного транспорта и автомобилестроении.

Изобретение относится к способу изготовления из разнородных материалов высокопрочной тонкостенной сварной конструкции, работающей под давлением, состоящей из обечайки со сферическим дном и горловины.

Изобретение может быть использовано при изготовлении крупногабаритных конструкций из молибдена или его сплавов, например, при сварко-пайке обечаек экранов муфелей высокотемпературных газостатических установок.
Изобретение относится к способу сварки нахлесточных соединений из разнородных металлов и может быть использовано в энергетике, автомобилестроении, судостроении и вагоностроении.

Изобретение относится к сварной стальной детали и способу ее изготовления. Заготовка детали получена сваркой встык, по меньшей мере, одного первого и одного второго листа.

Изобретение относится к сварке и может найти применение в машиностроении, теплоэнергетике, металлургии и др. Изобретение позволяет изготавливать крупногабаритные плоские тонколистовые оребренные панели с листовыми ребрами, а также упрощает способ и устройство для его осуществления.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с утолщенными кромками и приваренными к ним кольцами, работающих под высоким давлением.

Изобретение относится к способу сварки трубопроводов из высокопрочных труб. Разделывают кромки соединяющих торцов труб под сварку с соотношением суммарной ширины разделки кромок к толщине свариваемых элементов в диапазоне от 1,3 до 2,0.

Изобретение относится к технологии получения изделий с внутренними полостями с помощью энергии взрыва и может быть использовано при изготовлении, например, деталей термического и химического оборудования и т.п.

Настоящее изобретение может быть использовано при изготовлении ножа для резальных машин. Нож имеет основную часть (10) из первого материала (12) и режущую часть (20) из второго материала (22) по меньшей мере с одним выполненным лезвием (24).

Изобретение относится к способу производства стальной трубы с помощью лазерной сварки. Сварку выполняют с использованием множества лазерных лучей, каждый из которых имеет диаметр пятна, составляющий 0,3 мм или более на верхней поверхности открытой трубы.

Способ относится к изготовлению осесимметричных сварных оболочек, работающих под высоким давлением. Трубные заготовки обечайки изготавливают из конструкционных легированных сталей для холодного деформирования.

Изобретение относится к способу индукционно-стыковой сварки профилей различной конфигурации и может быть использовано при сварке встык труб, рельсов, профилей любых сечений или внахлест лент.

Изобретение относится к способу изготовления листовых стальных изделий из заготовок из стального листа или стальных лент различной толщины и/или материалов. Заготовки свариваются друг с другом вдоль стыка с получением сварного шва (7), образованного кромками заготовок из стального листа или стальными лентами.

Изобретение относится к области изготовления ротора турбины газотурбинного двигателя, состоящего из двух и более деталей, изготовленных преимущественно из никелевого жаропрочного сплава с применением электронно-лучевой сварки. Способ включает получение по меньшей мере двух заготовок компонентов ротора из высокопрочного деформируемого никелевого сплава, предварительную термическую обработку заготовок, их соединение посредством электронно-лучевой сварки с формированием сварного шва и окончательную термическую обработку сварной конструкции ротора. Формирование сварного шва производят путем перемещения свариваемых заготовок относительно источника излучения со скоростью 5-30 м/ч, заготовки компонентов ротора получают из жаропрочного деформируемого никелевого сплава, содержащего, мас.%: углерод 0,05-0,07, хром 14-16, кобальт 15-17, молибден 4,5-5, вольфрам 1-1,8, ниобий 4,2-4,7, суммарное содержание алюминия и титана 2,5-3, цирконий 0,5-0,8, бор 0,001-0,003, магний 0,01-0,03, лантан 0,01-0,03 и неизбежные примеси и никель - остальное. Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение работоспособности конструкции ротора при температуре до 750°C, повышение надежности сварных соединений, повышение прочности сварного шва и основного металла заготовок. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способу изготовления оребренных обечаек для топливных баков ракетных двигателей, цистерн для транспортирования и хранения различных сред и пр. Предварительно на листе обечайки обработкой давлением вращающимся инструментом выполняют канавки с образованием облоя по двум сторонам канавок. Свариваемые торцы ребер выполняют заостренными по форме канавки. Затем заостренные торцы ребер располагают в канавках листа и осуществляют сварку листа обечайки с ребрами по двум сторонам ребер с использованием облоя в качестве присадочного материала. Канавку выполняют глубиной от 0,5 до 0,6 толщины листа. Изобретение позволяет обеспечить прочность сварного соединения «лист-ребро». 4 ил.

Наверх