RU165507U1 - Устройство для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра - Google Patents

Abstract

Устройство для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра, содержащее корпус, выполненный в виде разъемной обоймы, многоконтактный виброударный инструмент с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней, зачистное устройство, диаметрально расположенное в указанном корпусе, при этом корпус установлен на ролики тележки и выполнен с возможностью кругового перемещения относительно свариваемых труб, а тележка выполнена с возможностью продольного осевого перемещения относительно свариваемых труб, отличающееся тем, что оно снабжено соплом для подачи суспензии с отверстием в виде щели, имеющей ширину, равную зоне воздействия многоконтактного виброударного инструмента на обрабатываемую поверхность сварного стыка, при этом сопло расположено над деформирующими элементами инструмента по ходу вращения корпуса.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОЙ УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ СВАРНЫХ СТЫКОВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

Полезная модель относится к области механической обработки материалов, а именно к отделочно-упрочняющей, и может быть использована в различных отраслях машиностроения и при прокладке труб большого диаметра в холодном состоянии.

Известно устройство для комбинированной обработки цилиндрических поверхностей совмещенной обработкой резанием и отделочно-упрочняющей обработкой, содержащее резцовую и деформирующую головки с инструментами (см. а.с. №977139 кл. В 24 В 39/04, бюл. №44, 1982).

Признаками аналога, совпадающими с признаками заявляемой полезной модели, являются наличие корпуса с деформирующим инструментом и возможностью осуществлять совмещенную обработку поверхности детали.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая коррозионная стойкость сварного шва, ограниченная длина обработки, определяемая расстоянием между передними и задними центрами станка, низкая производительность и невозможность использования устройства в непроизводственных условиях.

Известно устройство для упрочняющей обработки поверхностей деталей, содержащее корпус с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней и регулируемый нажимной механизм в виде плунжера с распределительным элементом, выполненным в виде шариков с диаметром, соизмеримым с диаметром стержней (см. а.с. №1230808 кл. В 24 В 39/00, бюл. №18, 1986).

Признаком прототипа, совпадающим с признаками заявляемого устройства для комбинированной упрочняющей обработки, является наличие корпуса с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней.

Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются низкая коррозионная стойкость сварного шва, а также то, что устройство не позволяет одновременно производить зачистку и упрочнение поверхности сварного шва и околошовной зоны, в связи с чем имеет низкую производительность и не обеспечивает требуемое качество сварных стыков металлических труб большого диаметра.

За прототип принято устройство для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра, содержащее корпус, выполненный в виде разъемной обоймы, многоконтактный виброударный инструмент с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней, зачистное устройство, диаметрально расположенное в указанном корпусе, который установлен на ролики тележки и выполнен с возможностью кругового перемещения относительно свариваемых труб, а тележка выполнена с возможностью продольного осевого перемещения относительно свариваемых труб (см. патент РФ на полезную модель №152028, МПК В24 В 39/00, бюл. №12, 2015 г.).

Признаками прототипа, совпадающими с признаками заявляемой полезной модели, являются корпус, выполненный в виде разъемной обоймы, многоконтактный виброударный инструмент с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней, зачистное устройство, диаметрально расположенное в указанном корпусе, который установлен на ролики тележки и выполнен с возможностью кругового перемещения относительно свариваемых труб, а тележка выполнена с возможностью продольного осевого перемещения относительно свариваемых труб.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, является низкая коррозионная стойкость сварного шва.

Задача полезной модели состоит в увеличении коррозионной стойкости сварного шва.

Технический результат заключается в том, что в устройстве установлено сопло с отверстием в виде щели, имеющем ширину, равную зоне воздействия многоконтактного виброударного инструмента на обрабатываемую поверхность сварного стыка, при этом сопло расположено над деформирующими элементами инструмента по ходу вращения корпуса.

Для достижения технического результата в устройстве для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра, содержащем корпус, выполненный в виде разъемной обоймы, многоконтактный виброударный инструмент с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней, зачистное устройство, диаметрально расположенное в указанном корпусе, который установлен на ролики тележки и выполнен с возможностью кругового перемещения относительно свариваемых труб, а тележка выполнена с возможностью продольного осевого перемещения относительно свариваемых труб, установлено сопло с отверстием в виде щели, имеющем ширину, равную зоне воздействия многоконтактного виброударного инструмента на обрабатываемую поверхность сварного стыка, при этом сопло расположено над деформирующими элементами инструмента по ходу вращения корпуса.

Устройство для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра представлено на фиг. 1 и состоит из трубы 1, из зачистного устройства 2 в виде металлической щетки и многоконтактного виброударного инструмента 3, диаметрально расположенных и закрепленных в корпусе 4, выполненном в виде разъемной обоймы. Перед виброударным инструментом 3 по ходу вращения корпуса 4 установлено сопло 5 для подачи в зону контакта стержней инструмента 3 с обрабатываемым стыком свариваемых труб суспензии заданного состава. Корпус 4 в виде обоймы опирается на ролики 6, установленные на тележке 7, обеспечивающей перемещение устройства вдоль оси свариваемых труб от стыка к стыку при помощи роликов 8, один из которых является ведущим, сообщающим обойме 4 круговую подачу S_кр при зачистке и упрочнении сварного шва и околошовной зоны, которая осуществляется при помощи зубчатой передачи, состоящей из ведомого колеса 9 и ведущего колеса 10, соединенного с электродвигателем (на фиг. 1 не показано). Для удобства эксплуатации обойма 4 выполнена разъемной; в рабочем состоянии обойма 4 замыкается при помощи стыкового винта 11. Подача сжатого воздуха к виброударному инструменту 3 и зачистному устройству 2 осуществляется шлангами 12, а подача заданной суспензии в сопло 5 - шлангом 13.

Устройство работает следующим образом. Корпус 4 в виде обоймы, расположенный на тележке 7, перемещается вдоль оси свариваемой трубы 1 до места расположения сварочного шва, фиксируется в этом положении и с помощью зачистного устройства 2 и многоконтактного виброударного инструмента 3, установленных диаметрально в обойме 4, осуществляет одновременную зачистку и упрочнение сварного шва и околошовной зоны, поворачиваясь вокруг оси трубы с круговой подачей S_кр. Величина круговой подачи S_кр обоймы 4 устанавливается передаточным отношением зубчатых колес 9 и 10. Конструктивные исполнения многоконтактного инструмента 3 с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней даны в работе Бабичева А.П., Мотренко П.Д., Аксенова В.Н. и др. «Отделочно-упрочняющая обработка деталей многоконтактным виброударным инструментом». - Ростов-на-Дону: Изд-во ДГТУ, 2003. - 192 с. Шлангами 12 сжатый воздух от передвижного (полевого) компрессора подается к виброударному инструменту 3 и зачистному устройству 2, а от специального насоса шлангом 13 через сопло 5 в зону контакта цилиндрических стержней многоконтактного виброударного инструмента 3 с обрабатываемым стыком свариваемых труб под давлением подается суспензия заданного состава. В результате на поверхности стыка свариваемых труб и околошовной зоны образуется тонкая пленка, защищающая их от коррозии. Обойма 4 делает не менее двух оборотов вокруг оси свариваемой трубы и останавливается в исходном положении. Наличие в обойме 4 разъемного стыка в виде винта 11 обеспечивает удобный подвод и отвод устройства и последующее его перемещение (перекатывание) от стыка к стыку на роликах 8.

После обработки сварного шва и околошовной зоны свариваемой трубы устройство при помощи тележки 7 перемещается к следующему свариваемому шву. Рекомендуется обработку проводить с частотой сообщаемых цилиндрическим стержням ударных импульсов 50…70 Гц и энергией 25 Дж при многопроходном (не менее двух) перемещении инструмента 3 вдоль зоны стыка свариваемой трубы, подвергаемой упрочнению и защите от коррозии.

Проведены производственные и лабораторные испытания двух видов устройств для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков стальных труб диаметром 80 см: с использованием устройства по прототипу (см. патент РФ на полезную модель №152028, МПК В24 В 39/00, бюл. №12, 2015 г.) и предлагаемого устройства для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра. Предварительно были проведены лабораторные испытания специальных образцов из стали 20ХН размерами LхBхH=120х50х8 мм, которые подвергались стыковой электродуговой сварке с последующей комбинированной упрочняющей обработкой сварного стыка и околошовной зоны. Подаваемая в зону контакта виброударного инструмента с обрабатываемым стыком свариваемых труб под давлением от насоса суспензия, содержала в одном литре минерального масла 100 г порошка цинка ПЦ-2 дисперсии 3 - 4 мкм, имеющего чешуйчатое строение. Испытания сварных швов и околошовной зоны проводились на коррозионную стойкость Т_кор путем размещения испытываемых образцов в морской воде до появления сплошной коррозионной пленки на сварном шве и околошовной зоне и прочность σ_св.ш на разрыв по стандартной методике_.. Результаты испытаний по пяти образцам сварных стыков стальных образцов и труб приведены в таблице.

Таблица

Результаты сравнительных испытаний устройств для комбинированной

упрочняющей обработки сварных стыков образцов и металлических труб

Устройство по прототипу			Предлагаемое устройство
№образца или трубы	Ткор., час	σсв.ш., МПа	№образца или трубы	Ткор., час	σсв.ш., МПа
1о.	13,5	180	1о.	30,6	195
2о.	14,5	175	2о.	32,5	190
3о.	14,0	190	3о.	33,7	210
4о.	17,8	170	4о.	39,8	190
5о.	18,0	185	5о.	41,5	210
1 т.	14,3	185	1 т.	30,7	205
2 т.	13,1	180	2 т.	31,4	195
3 т.	13,9	190	3 т.	33,5	215
4 т.	16,5	175	4 т.	38,3	190
5 т.	17,8	180	5 т.	40,4	200

Анализ полученных результатов испытаний (см. таблицу) свидетельствуют о том, что использование предлагаемого устройства при зачистке и упрочнении сварного шва и околошовной зоны стыков труб большого диаметра в холодном состоянии позволяет увеличить коррозионную стойкость стыков сварного соединения Т_кор в 2,1 - 2,4 раза и до 10 - 13% повысить их прочность σ_св.ш. без нарушения общего технологического процесса сваривания труб.

Claims (1)

1. Устройство для комбинированной упрочняющей обработки сварных стыков металлических труб большого диаметра, содержащее корпус, выполненный в виде разъемной обоймы, многоконтактный виброударный инструмент с деформирующими элементами в виде цилиндрических стержней, зачистное устройство, диаметрально расположенное в указанном корпусе, при этом корпус установлен на ролики тележки и выполнен с возможностью кругового перемещения относительно свариваемых труб, а тележка выполнена с возможностью продольного осевого перемещения относительно свариваемых труб, отличающееся тем, что оно снабжено соплом для подачи суспензии с отверстием в виде щели, имеющей ширину, равную зоне воздействия многоконтактного виброударного инструмента на обрабатываемую поверхность сварного стыка, при этом сопло расположено над деформирующими элементами инструмента по ходу вращения корпуса.

   

Images