СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОРОИДАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ОБОЛОЧКОВОГО ТИПА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОРОИДАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ОБОЛОЧКОВОГО ТИПА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ


RU (11) 2313433 (13) C1

(51) МПК
B23K 28/02 (2006.01)
B23K 31/02 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006116680/02 
(22) Дата подачи заявки: 2006.05.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.05.15 
(45) Опубликовано: 2007.12.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1361184 A1, 23.12.1987. RU 2230641 C1, 20.06.2004. RU 2243272 C1, 27.12.2004. SU 1052550 A, 07.11.1983. SU 1066765 А, 15.01.1984. JP 02-284790 А, 22.11.1990. JP 07-314186 А, 05.12.1995. JP 55-008337 А, 21.01.1980. 
(72) Автор(ы): Ерофеев Валерий Владимирович (RU); Ерофеев Сергей Валерьевич (RU); Альмухаметов Айрат Хазиевич (RU); Шарафиев Роберт Гарафиевич (RU); Ямуров Наиль Рахимович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Ерофеев Сергей Валерьевич (RU); Альмухаметов Айрат Хазиевич (RU) 
Адрес для переписки: 454014, г.Челябинск, а/я 2862, пат.пов. Т.А.Крымской, рег.№631 

(54) СПОСОБ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТОРОИДАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ОБОЛОЧКОВОГО ТИПА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к сварочному производству и может быть использовано для устранения остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа методом опрессовки. Устройство содержит корпус (2), элемент для подачи внутрь корпуса рабочего агента (5), ложемент (1), элементы для крепления корпуса к ложементу (6) и прижимные муфты (3). Корпус (2) устройства выполнен тороидальным и состоит из металлического полого полукольца и четверти полого кольца, приваренного к одному из торцов полукольца. Прижимные муфты (3) размещены по краям корпуса (2) для крепления обрабатываемой конструкции (4) с образованием замкнутого тороидального корпуса, внутрь которого подают рабочий агент. Обеспечивается равномерное воздействие давления на весь корпус, в том числе и на обрабатываемый элемент, что упрощает снятие остаточных сварочных напряжений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретения относятся к сварочному производству и могут использоваться для устранения остаточных напряжений при сварке тороидальных конструкций оболочкового типа путем опрессовки.

Известно несколько способов снятия остаточных напряжений сварных соединений и конструкций.

Так, часто используются способы устранения сварочных деформаций и напряжений сварных соединений путем прокатки роликами сварного шва:

- например, с подогревом не ниже температуры полиморфного превращения и возвратно-поступательным перемещением ролика вдоль оси шва на величину, равную 40-50 толщинам металла сварного соединения с давлением прокатки в обратном направлении равным 0,2-0,3 давления прокатки в прямом направлении (а.с. СССР № 1082590);

- перемещения роликов и вращения в направлении, обратном направлению их перемещения (а.с. СССР № 1139597).

Недостатком известных способов является то, что в этом случае производится механическое устранение деформаций, которое эффективно не для всех типов конструкций (например, для оболочковых).

Известны способы устранения сварочных деформаций и напряжений путем создания по поперечному сечению градиента температур посредством охлаждения:

- шва и околошовной зоны с одновременным нагревом соседних с околошовной зоной участков, разбитых на несколько зон (а. С. СССР № 1085724);

- охлаждения околошовной зоны с использованием пористых охладителей, насыщенных жидкостью, и герметезирующих оболочек поверх них с удалением неконденсирующихся газов при сварке профильных корпусных конструкций (а.с. СССР №1066765).

Недостатком известных способов является сложность их осуществления.

Известны способы уменьшения остаточных сварочных деформаций и напряжений путем пластической деформации до сварки кромки свариваемой детали:

- путем локального нагрева зоны максимального перегиба охватывающей детали при сварке круговых элементов тонколистовых конструкций (а.с. СССР № 946858);

- укорочения прокаткой кромки на расстоянии от ее края, составляющем 3-8 толщины деталей, участками длиной, превышающей в 5-20 раз толщину деталей, с промежутками между ними 1,0-1, 2 длины прокатанного участка, а между участками удлинения путем локального нагрева края каждой кромки при сварке встык термически упрочняемых листовых конструкций (а.с. СССР № 1279777);

- деформации прогиба профильного элемента путем постановки на его кромку, противоположную свариваемой, прерывистого ряда сварных точек, с длиной каждого участка, равной 3-5 ширины полки профильного элемента, и с расстоянием между участками точек, равными 0,2-0,3 их длины при сварке встык тонкого листа с профильным элементом (а.с. СССР № 1197812);

- создания деформации укорочения 0, 15-0,20% путем нагрева до температуры потери сопротивления пластическому деформированию и в участке, примыкающем к нагреваемой зоне, создания пластической деформации удлинения, равной по величине пластической деформации укорочения (а.с. СССР №580965).

Недостатком этих способов также является сложность выполнения. Известны способы уменьшения сварочных остаточных деформаций и напряжений путем деформирования зоны сварного соединения в процессе сварки посредством:

- непрерывного замера возникающих сварочных напряжений, сравнения их с заданным уровнем и воздействия на образующуюся при нагревании пластическую зону внешними силами (а. С. СССР № 539713);

- сборки свариваемых деталей с зазором 1,5-1,8 толщины наружной детали и с присадкой, смещаемой в процессе сварки в сторону наружной детали на величину, равную диаметру присадки, деформирования зоны сварки радиально по направлению к наружной детали и радиального перемещения кромок в процессе прижатия деталей к подкладке при сварке круговых соединений в листовых конструкциях (а.с. СССР№ 1274886);

- нагрева металла дефектной зоны и одновременного его пластического деформирования приложением внешнего усилия с помощью роликов, выбираемого с учетом силы тока, диаметра роликов, ширины зоны прокатки, толщины металла в зоне прокатки, характеристик металла и т.п. при обработке продольных и кольцевых швов труб (а.с. СССР № 1374615). Недостаток - сложность осуществления названных способов. Известен ряд способов уменьшения сварочных остаточных деформаций и напряжений путем воздействия на сварные конструкции вибронагрузок, при следующих условиях:

- соединении сварных конструкций в систему, частота собственных колебаний которой ниже частоты собственных колебаний каждой из этих конструкций (а.с. СССР №897441);

- методом вибрационного старения путем создания эффекта биения электрических колебаний в электромагнитном контуре с размещением вибровозбудителя на некотором расстоянии от обрабатываемого изделия и с последующим изменением его положения на 90° (з. РФ № 2000116190);

- путем периодического возбуждения внутренней поверхности выбранного участка трубы (п. РФ № 2259406). В последнем случае устройство служит для снятия остаточных напряжений в металлических деталях, преимущественно имеющих замкнутый контур типа труб, колец, оболочек, изготовленных с применением сварки, и содержит возбудитель виброколебаний, располагаемый симметрично относительно плоскости сварочного шва в зоне повышенных уровней остаточных напряжений и фиксируемый с помощью штифта, и имеющий на фланцах корпуса закрепленную с помощью крышек упругую оболочку с образованием рабочей камеры. По коаксиально расположенному каналу и сопряженным с ним радиальным отверстиям рабочее тело поступает в рабочую камеру. На вход устройства для вибрационной обработки сварных швов с помощью рабочего тела от нагнетательного насоса подается периодически изменяющееся во времени давление, передаваемое через упругую оболочку на обрабатываемую деталь.

Известен способ снятия остаточных напряжений в сварных соединениях металлов, описанный в одноименной з. № 2004116603 по кл. В23К 28/00, з. 31.05.04., on. 27.02.2006.

Способ заключается во внешних воздействиях на металлы в околошовной зоне путем введения в нее УЗ колебаний в диапазоне частот 22,1-22, 7 кГц. Недостатком известных способов и устройств является то, что с их помощью можно устранить напряжения и деформации только локально, в наиболее опасных местах.

Известны способ и устройство для обработки соединений труб, описанные в п. "Камера для опрессовки резьбового соединения труб", РФ № 2053347 по кл. G01M 3/28, Е21В 33/05, з. 16.02.92, опубл. 27.01.96. Известный способ заключается в том, что камеру монтируют на колонной головке и муфте обсадной трубы, после чего подают в нее рабочий агент до давления опрессовки резьбового соединения, которое поддерживают в камере на весь период опрессовки. При герметичности муфтового соединения давление, контролируемое манометром, не падает, что подтверждает герметичность соединения.

Известная камера содержит два металлических полукольца, соединенных резьбовой стяжкой и образующих корпус, внутри которого вмонтированы гладкие резиновые элементы, состоящие из двух половин, соединенных в единое кольцо. С торца обеих половин имеется замковое плотное соединение, а с внутренней стороны резиновых элементов - фасонная, самоуплотняющаяся полая камера для сбора опрессовочного агента.

Недостатком известных средств является то, что они предназначены только для локальной опрессовки резьбовых соединений труб, что снижает качество и возможности соединения с помощью этих средств.

Наиболее близкими по области применения и назначению к заявляемым являются способ и устройство для снятия остаточных сварочных напряжений, представленные в п. РФ № 1361184 по кл. C21D1/04, з. 09.05.85, 23.12.87, выбранные в качестве прототипа.

Известный способ заключается в воздействии циклическим переменным давлением жидкости с заданной частотой на внутреннюю поверхность корпуса, при этом способ включает использование устройства для снятия в обрабатываемых конструкциях остаточных сварочных напряжений и подачу в корпус последнего рабочего агента для достижения заданного давления, а устройство содержит корпус и элемент для подачи внутрь корпуса рабочего агента.

Недостатком известных средств является то, что они предназначены для снижения сварных напряжений только в сварных корпусах электрических машин.

Задачей заявляемых технических решений является обеспечение возможности снятия остаточных напряжений сварных конструкций оболочкового типа. Поставленная задача решается тем, что:

- в способе снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа, включающем использование устройства для снятия в обрабатываемых конструкциях остаточных сварочных напряжений и подачу в корпус последнего рабочего агента для достижения заданного давления, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ корпус устройства выполняют тороидальным, а обрабатываемую конструкцию прикрепляют к корпусу устройства с образованием замкнутого тороидального корпуса, внутрь которого подают рабочий агент;

- устройство для снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа, содержащее корпус и элемент для подачи внутрь корпуса рабочего агента, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ дополнительно содержит ложемент, элементы для крепления корпуса к ложементу и прижимные муфты, а корпус устройства выполнен тороидальным и состоит из металлического полого полукольца и четверти полого полукольца, приваренного к одному из торцов полукольца, при этом прижимные муфты размещены по краям корпуса для крепления обрабатываемой конструкции с образованием замкнутого тороидального корпуса. Использование в способе снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа, обрабатываемой конструкции как части корпуса, выполненного тороидальным и образующего в совокупности с обрабатываемой конструкцией замкнутый контур для подачи внутрь рабочего агента до достижения заданного давления, обеспечивает равномерное воздействие давления на весь корпус, в том числе и обрабатываемый элемент, что позволяет достаточно легко и просто снять в нем остаточные напряжения и деформации. Выполнение корпуса установки для снятия остаточных сварочных напряжений тороидальным, частью которого служит прикрепленная к нему с помощью прижимных муфт обрабатываемая конструкция, в совокупности с наличием ложемента и элементов крепления корпуса к нему обеспечивает размещение крепления корпуса в ложементе, дает возможность избежать при нагружении возникновения по продольной оси больших сжимающих усилий, создающих по поперечной оси большие изгибающие усилия, приводящие к разрушению и смятию стенки оболочковой конструкции. Заявляемый способ снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как использование обрабатываемой конструкции как части корпуса, выполненного тороидальным, для подачи рабочего агента, и подачи рабочего агента в корпус и обрабатываемую конструкцию, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявляемая установка для снятия остаточных сварных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как наличие ложемента и элементов крепления к нему корпуса, выполнение корпуса в виде трех четвертей тора, снабженного по краям прижимными муфтами для крепления в образовавшееся пространство обрабатываемой конструкции как завершающей части корпуса, размещение корпуса в ложементе, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны способы и устройства обработки сварных конструкций оболочкового типа, обладающие указанными отличительными признаками, позволяющими получить заданный результат, поэтому он считает, что заявляемая группа технических решений соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемые способ и установка для снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа могут найти широкое применение в сварочном производстве, где могут использоваться для устранения остаточных деформаций и напряжений при сварке конструкций оболочкового типа путем опрессовки, а потому соответствуют критерию "промышленная применимость"

Изобретения иллюстрируются чертежом, где показан общий схематичный вид установки для снятия остаточных сварных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа.

Заявляемая установка содержит размещенный на ложементе 1 тороидальный корпус 2, состоящий из 3/4 частей полого кольца, снабженного по краям прижимными муфтами 3 для крепления обрабатываемой конструкции (отвода) 4. В корпусе 2 имеется штуцер 5 для подачи жидкого рабочего агента. Корпус 2 крепится к ложементу, в частности, с помощью крестовины 6.

Заявляемые способ и установка используются следующим образом. С помощью прижимных муфт 3 отвод 4 закрепляется в корпусе 2 и образовавшийся тор укладывается оператором в ложемент 1, имеющий кольцевую выточку 7, и закрепляется в нем сверху крестовиной 6. Через штуцер 5 в корпус 2 подается под давлением с помощью насоса (на чертеже не показан) жидкий рабочий агент (вода или масло) до достижения заданного давления. При этом избыточное давление распространяется равномерно по всему объему тороидального корпуса 2, в том числе и обрабатываемому отводу 4. Происходит процесс опрессовки, исключающий появление изгибающих усилий отвода 4 и снимающий остаточные сварочные напряжения. После опрессовки оператор снижает давление рабочего агента, снимает крестовину 6 и, снимая прижимные муфты 3, высвобождает отвод 4 из корпуса 2. В сравнении с прототипом заявляемые способ и установка обеспечивают снятие остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа, включающий использование устройства для снятия в обрабатываемых конструкциях остаточных сварочных напряжений и подачу в корпус последнего рабочего агента для достижения заданного давления, отличающийся тем, что корпус выполняют тороидальным, а обрабатываемую конструкцию прикрепляют к корпусу устройства с образованием замкнутого тороидального корпуса, внутрь которого подают рабочий агент.

2. Устройство для снятия остаточных сварочных напряжений в тороидальных конструкциях оболочкового типа, содержащее корпус и элемент для подачи внутрь корпуса рабочего агента, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ложемент, элементы для крепления корпуса к ложементу и прижимные муфты, а корпус устройства выполнен тороидальным и состоит из металлического полого полукольца и четверти полого кольца, приваренного к одному из торцов полукольца, при этом прижимные муфты размещены по краям корпуса для крепления обрабатываемой конструкции с образованием замкнутого тороидального корпуса.





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Технология сварки и сварочное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+сварка -металлов".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сварка" будут найдены слова "газасварка", "электросварка" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("сварка!").



Рейтинг@Mail.ru