Способ изготовления сварных оболочковых конструкций Советский патент 1990 года по МПК B21D11/22 

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 фит. 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 vi схема гибки донышка с предваритель- выгибом AR в сторону, противоположную ожидаемым радиальным перемещениям оболочки от сварки кольцевого сварного шва.

На фигурах приняты следующие обозначения:

S - длина дуги, отсчитываемая от кромок свариваемых элементов конструкции;

Рсф - равномерно распределенная по длине сварного соединения нагрузка от его продольного укорочения:

ТМ - усилия в моменты взаимодействия между сопрягаемыми элементами:

Ро - центральный угол, соответствующий радиусу донышка:

wi(y S) - функции Клишевича Г.В.

(flS} e- -cos/38

(/3S)(sin/ S-cos/5S).

Способ предусматривает изготовление донышка 1 и лепестков 2 конструкций с об- ратным выгибом ДР, который компенсирует остаточные радиальные пepeмeщeJ ия

о

оболочки в результате сварки полотна. Величину предварительного выгиба лепестков и донышка можно определить расчетом по формуле

(),,(s)-b

2«

+

.wi09S).

Для реализации существенных признаков предложенного способа радиус кривизны матрицы 3 и пуансона должен быть увеличен на величину А R на длине дуги S. в п ределах 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 соедийе- .ний. 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 силовь1е 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 еформаций. Усилие взаимодействия Т между разделенными элементами находится в зависимости от указанных перемещений. После определений усилия Т радиальные перемещения оболочки в зоне варного соединения определены по укаанной формуле согласно зависимостям изиба балок на упругом основании. В этой ормуле параметр К представляет собой есткость упругого основания балки-полоки, выделенной из сферической оболочки.

Пример. Определение предварителього выгиба элементов полотна сферичекой конструкции под сварку.

Исходные данные:

Радиус сферы (Ясф), мм

Диаметр донышка коне

трукции (d, мм)

Толщина оболочки (д) Материал

Модуль упругости материала (Е), кгс/см

, мм

1406

1115 40 Сталь АК

1.285

.

2- 10

с

J6 R2

R(5

0,0538 1/см;

- 394,1 кгс/см

Режимы сварки; Сила тока (1св), А

300

10

Напряжение дуги (U), В28

Скорость сварки (V), см/с0,25

Величины, полученные расчетом;

Поперечное укорочение

сварного соединения (Д Ь), мм 1,806

Объем продольного укорочения, приходящийся на

единицу длины сварного

соединения (V), ,084

Ширина активной зоны

сварного соединения (Ьак), мм 32 .

При подставке этих величин в указанную формулу мм.

Остаточные радиальные перемещения 15 А 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- 0 -2,0;-1.18;-0,52;-0,11.

Таким рбразом радиус кривизны донышка 1 и лепестков 2 пояса конструкции в зоне сварного соединения между ними должен быть увеличен на величину мм, а

5 на расстояния 100 и 200 мм от сварного шва соответственно на 1.18; 0,5мм для компенсаций провала данной оболочки в результате укорочения зоны остаточных пластических деформаций.

0Использование такого способа формирования листовых заготовок и сборки их под сварку позволяет уменьшить остаточные ра- диальные отклонения оболочки до допускаемых величин.

5 .

Формула изобретения Способ изготовления сварных оболочковых конструкций путем формообразования деталей и последующей их сборки и

0 сварки, по которому до сваркм кромкам деталей пластическим деформированием придают компенсирующий обратный выгиб, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности сферических конструк5 ций, повышения работоспособности и снижения трудоемкости изготовления конструкций, величину обратного выгиба А R определяют по формуле

AR

2 /(Рсф+Т)

+ ,wiOSS),

wo(Дд)-(

где R,(5 -.садиус и толщина сферической конструкции;

S - длина дуги, отсчитывается от сварного шва по меридиану сферической констоукции;

9- 1.285 V R5

жесткостные параметры

сферической конструкции; If- .

П1

R2

Е - модуль упругости материала конструкции;

Рсф - равномерно распределенная по длине сварного соединения нагрузка от его продольного укорочения, определяемая по формуле

Р ж EV .

Rsinv o

fpue.2

V - объем продольного укорочения сварного соединения, приходящийся на единицу длины;

(ро - центральный угол, соответствующий радиусу кругового сварного соединения;

Т, М - единичная сила и изгибающий момент взаимодействия между свариваемыми элементами;

W1 (35) -функции Г.В. Клишевича;

wo(;8S) e

03S) elPS (sin/9S-cosy8S)

HoBepXHOCfTib ибни no прототипу

Предлагаемая

поверхность

гибни

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.

Шиг.Ъ