RU2220805C2

RU2220805C2 - Method for making cone large-size constructions

Info

Publication number: RU2220805C2
Application number: RU2002103777/02A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Артемов; В.А. Богуш; А.М. Усков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Тамбовский завод "Комсомолец" им. Н.С. Артемова
Priority date: 2002-02-11
Filing date: 2002-02-11
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: manufacture of welded metallic constructions, namely methods for making large-size vessels of sheet material, for example hoppers for loose and liquid media, gas holders, covers and bottoms of technological reservoirs. SUBSTANCE: method of making cone large-size constructions comprises steps of cutting out blank in the form of developed cone; preliminarily shaping cone; finally shaping cone after preliminarily shaping it; further joining blank edges by welding; performing preliminary and final shaping by raising blank and drawing together its edges by means of tightening device; placing onto joined edges of blank beams provided with locking members and with levers secured to beams; arranging tightening device onto said levers; realizing preliminary shaping of cone by raising blank and providing partial drawing together of joined edges; realizing final shaping by drawing together joined edges due to bringing levers together; removing beams after joining edges by welding; beading lower edge of cone by spinning process. EFFECT: enhanced quality of products, lowered cost, enhanced efficiency. 2 cl, 9 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к изготовлению сварных металлических конструкций, в частности к способам изготовления крупногабаритных емкостей из листового материала, например бункеров для сыпучих и жидких сред, газгольдеров, крышек и днищ технологических резервуаров. The invention relates to the manufacture of welded metal structures, in particular to methods for manufacturing large-sized containers of sheet material, for example, silos for bulk and liquid media, gas holders, lids and bottoms of process tanks.

Известен способ изготовления конических крупногабаритных конструкций, включающий раскрой заготовки в виде развертки конуса, формообразование конуса путем подъема заготовки и последующую сварку соединяемых кромок, при котором подъем заготовки осуществляют приложением тянущего усилия к гибкому элементу через систему блоков, которые предварительно прикрепляют к наружной поверхности заготовки на расстоянии от контура основания, соответствующем половине высоты конуса, причем два блока располагают на образующей конуса, соответствующих диаметральной плоскости, перпендикулярной проекции линии соединения кромок готового конуса на основание, а два других - у соединяемых кромок (см., например, авт.св. СССР 965572, М. Кл.³ В 21 D 51/1).A known method of manufacturing conical large-sized structures, including cutting the workpiece in the form of a cone sweep, shaping the cone by lifting the workpiece and subsequent welding of the joined edges, in which the workpiece is lifted by applying a pulling force to the flexible element through a system of blocks that are previously attached to the outer surface of the workpiece at a distance from the base contour corresponding to half the height of the cone, and two blocks are placed on the generatrix of the cone, corresponding diametral plane perpendicular projection connecting line of the finished edges of the cone at the base, and the other two - the joint edges (. See, for example, USSR SU, 965572, MS 21 Cl ^3-D 51/1.).

Однако такой способ пригоден для изготовления относительно тонкостенных конических конструкций с соотношением величины толщины стенки конуса (в мм) к размеру радиуса основания конуса (в мм) к) не более 0,001. However, this method is suitable for the manufacture of relatively thin-walled conical structures with a ratio of the cone wall thickness (in mm) to the radius of the cone base radius (in mm) k) of not more than 0.001.

К другим недостаткам известного способа следует отнести возможность перекоса соединяемых кромок по высоте, обусловленного переменной величиной жесткости листа заготовки по высоте из-за разных диаметров гиба и различными пластическими свойствами отдельных листов заготовки, и значительные отклонения от круглости конического изделия в его сечениях по высоте, что ухудшает качество изделия и усложняет сборку аппаратов. Other disadvantages of the known method include the possibility of skewing the joined edges in height, due to a variable stiffness of the workpiece sheet in height due to different bending diameters and various plastic properties of individual sheets of the workpiece, and significant deviations from the roundness of the conical product in its cross sections in height, which degrades the quality of the product and complicates the assembly of devices.

Известен также способ изготовления конических сварных крупногабаритных конструкций, включающий раскрой заготовки в виде развертки конуса, предварительное формообразование конуса, окончательное формообразование конуса, которое осуществляют после указанного предварительного формообразования, и последующее соединение кромок заготовки сваркой, причем предварительное и окончательное формообразование производят путем подъема заготовки и стягивания ее соединяемых кромок стяжным устройством (cм. например, авт.св. СССР 330897, М. Кл. В 21 D 51/44, 1972 г.). There is also a known method of manufacturing conical welded large-sized structures, including cutting a workpiece in the form of a cone sweep, preliminary shaping of the cone, final shaping of the cone, which is carried out after said preliminary shaping, and subsequent joining the edges of the workpiece by welding, with preliminary and final shaping by lifting the workpiece and tightening of its joined edges by a clamping device (see, for example, Authors.St. USSR 330897, M. Cl. B 21 D 51/44, 1972).

Такой способ пригоден для изготовления относительно толстостенных конических конструкций с соотношением величины толщины стенки конуса (в мм) к размеру радиуса основания конуса (в мм) к) более 0,001. Однако и этому способу присущи недостатки, описанные выше: возможность перекоса соединяемых кромок по высоте, обусловленного неравномерностью жесткости листа заготовки по высоте из-за разных диаметров гиба и различными пластическими свойствами листов металла, из которых изготавливается заготовка, а также отклонение от круглой формы конического изделия в различных сечениях по высоте. Это усложняет сборку и ухудшает товарный вид изделия, а также обуславливает сложность соединения конической конструкции (например, днища) с цилиндрической обечайкой. This method is suitable for the manufacture of relatively thick-walled conical structures with a ratio of the cone wall thickness (in mm) to the radius of the cone base radius (in mm) k) of more than 0.001. However, this method also has the disadvantages described above: the possibility of skewing the joined edges in height due to the uneven stiffness of the workpiece sheet in height due to different bending diameters and various plastic properties of the metal sheets from which the workpiece is made, as well as the deviation from the round shape of the conical product in various sections in height. This complicates the assembly and worsens the presentation of the product, and also makes it difficult to connect a conical structure (for example, bottom) with a cylindrical shell.

По совокупности общих признаков в качестве прототипа выбран способ по авт.св. СССР 330897. Based on the totality of common features, the method according to auth. USSR 330897.

Задачей изобретения является повышение качества изделий, снижение затрат и повышение производительности. The objective of the invention is to improve the quality of products, reduce costs and increase productivity.

Поставленная задача достигается тем, что согласно способу изготовления конических крупногабаритных конструкций, включающему раскрой заготовки в виде развертки конуса, предварительное формообразование конуса, окончательное формообразование конуса, которое осуществляется после указанного предварительного формообразования, и последующее соединение кромок заготовки сваркой, причем предварительное и окончательное формообразование производят путем подъема заготовки и стягивания ее соединяемых кромок стяжным устройством, согласно изобретению на соединяемых кромках заготовки устанавливают балки, снабженные фиксаторами и рычагами, закрепленными на балках, стяжное устройство размещают на рычагах, предварительное формообразование конуса осуществляют путем подъема заготовки с обеспечением частичной стяжки ее соединяемых кромок, окончательное формообразование производят путем стягивания соединяемых кромок заготовки сведением рычагов, а после соединения кромок сваркой балки удаляют, после чего осуществляют отбортовку нижней кромки полученного конуса методом ротационной вытяжки. Кроме того, после предварительного формирования конуса в верхнем отверстии конической заготовки устанавливают распорную обечайку с диаметром, меньшим диаметра упомянутого верхнего отверстия. The problem is achieved in that according to the method of manufacturing conical large-sized structures, including cutting a workpiece in the form of a cone sweep, preliminary shaping of the cone, final shaping of the cone, which is carried out after said preliminary shaping, and subsequent joining of the edges of the workpiece by welding, with preliminary and final shaping being carried out by lifting the workpiece and tightening its joined edges with a clamping device, according to and gaining on the joined edges of the workpiece, beams are installed, equipped with clamps and levers fixed on the beams, the clamping device is placed on the levers, preliminary shaping of the cone is carried out by lifting the workpiece with a partial tightening of its joined edges, the final shaping is done by tightening the connected edges of the workpiece by reducing the levers, and after joining the edges by welding, the beams are removed, after which the lower edge of the resulting cone is flanged by the mouth method translational hood. In addition, after the preliminary formation of the cone in the upper hole of the conical billet set spacer shell with a diameter smaller than the diameter of the upper hole.

Установка на соединяемых кромках заготовки балок, снабженных стяжным устройством и фиксаторами, обеспечивает изготовление конических крупногабаритных изделий без применения специального гибочного оборудования, которое нецелесообразно использовать в мелкосерийном производстве из-за низкого коэффициента использования и высокой материалоемкости и стоимости. При изготовлении толстостенных изделий смещение кромок перед сваркой очень трудно поддается исправлению из-за возникновения упругих сил, препятствующих проведению повторной деформации. Помимо этого балки равномерно передают стягивающее усилие на всю длину соединяемых кромок. Это упрощает технологию сборки и исключает брак. The installation on the connected edges of the workpiece beams, equipped with a clamping device and clamps, provides the manufacture of large conical products without the use of special bending equipment, which is impractical to use in small-scale production due to the low utilization factor and high material consumption and cost. In the manufacture of thick-walled products, the edge displacement before welding is very difficult to correct due to the occurrence of elastic forces that impede the repeated deformation. In addition, the beams evenly transmit a tensile force to the entire length of the joined edges. This simplifies assembly technology and eliminates scrap.

Проведение после предварительного формообразования за счет подъема заготовки окончательного формообразования конуса стяжным устройством, сводя рычаги, закрепленные на балках, после чего соединяют сваркой кромки заготовки и удаляют балки, позволяет изогнуть материал заготовки, прилегающий к свариваемым кромкам, что обеспечивает равномерность стыковки кромок по всей длине образующей. Это обеспечивает повышение качества изделия и упрощает его сборку. After preliminary shaping by lifting the workpiece, the final shaping of the cone by the clamping device, bringing the levers fixed on the beams, then welding the edges of the workpiece by welding and removing the beams, allows you to bend the workpiece material adjacent to the welded edges, which ensures uniform joining of the edges along the entire length of the generatrix . This provides improved product quality and simplifies assembly.

Выполнение отбортовки нижней кромки методом ротационной вытяжки обеспечивает достижение необходимой конфигурации для соединения с цилиндрической обечайкой стыковым швом. В процессе ротационной отбортовки появляется возможность откорректировать в необходимых пределах размер диаметра основания. The flanging of the lower edge by the method of rotational drawing ensures the achievement of the necessary configuration for connection with a cylindrical shell by a butt weld. In the process of rotary flanging, it becomes possible to adjust the size of the diameter of the base within the necessary limits.

Установка после предварительного формирования конуса в верхнем отверстии конической заготовки распорной обечайки с диаметром, меньшим диаметра упомянутого верхнего отверстия, обеспечивает калибровку верхнего отверстия изделия, исключая складывания в пакет заготовки вблизи верхней кромки, которое сложно устранить при последующей сборке из-за возникновения наклепа в металле при изгибе. Installation after pre-forming the cone in the upper hole of the conical billet of the spacer shell with a diameter smaller than the diameter of the said upper hole ensures calibration of the upper hole of the product, excluding folding into the package of the workpiece near the upper edge, which is difficult to eliminate during subsequent assembly due to hardening in the metal bending.

Такая последовательность операций обеспечивает не только снижение затрат, но и повышает производительность и качество работ за счет обеспечения удобства работы и возможности контроля над ходом сборки изделия. This sequence of operations provides not only a reduction in costs, but also increases productivity and quality of work by providing ease of use and the ability to control the assembly process of the product.

На чертежах изображены: на фиг. 1 показан раскрой исходной заготовки; на фиг. 2 - технология гибки исходного конуса; на фиг. 3 показан вариант с установленной распорной обечайкой; на фиг. 4 и 5 показана операция по сведению балок при окончательном сгибании заготовки (гибки за счет поворота балок); на фиг. 6 показан вид изделия после ротационной отбортовки; на фиг. 7 и 8 показан вариант крепления балок без сварки и на фиг. 9 показан узел фиксации балок между собой. The drawings show: in FIG. 1 shows a cut of an initial preform; in FIG. 2 - technology for bending the initial cone; in FIG. 3 shows an embodiment with a spacer installed; in FIG. 4 and 5 show the operation to reduce the beams during the final bending of the workpiece (bending due to the rotation of the beams); in FIG. 6 shows a view of the product after rotational flanging; in FIG. 7 and 8 show an option for fastening beams without welding, and in FIG. 9 shows a node for fixing the beams between themselves.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

Из плоского полотнища 1, размеры и конфигурация которого соответствует развертке заготовки 2 конической конструкции, вырезают развертку конусной заготовки 2. Затем к заготовке 2 прикрепляют вблизи кромок 3 балки 4 путем приварки прерывистым швом к внешней поверхности. Затем осуществляют подъем заготовки 2 за верхнюю часть заготовки с помощью грузозахватных устройств типа струбцин (условно не показаны), устанавливаемых на расстоянии одной четверти длины развертки от вертикальных кромок. From a flat panel 1, the size and configuration of which corresponds to the development of the preform 2 of the conical structure, the reamer of the conical preform 2 is cut out. Then, the beams 4 are fastened to the preform 2 near the edges 3 by welding with an intermittent seam to the outer surface. Then carry out the lifting of the workpiece 2 for the upper part of the workpiece using load-gripping devices such as clamps (not shown conditionally), installed at a distance of one quarter of the length of the sweep from the vertical edges.

Такой подъем обеспечивает предварительное формообразование конической конструкции под собственным весом. Затем устанавливают стяжное устройство 5, обычно это ручная лебедка, либо винтовой или гидравлический домкрат, который закрепляют в проушинах рычагов 6, приваренных к балкам 4. Затем стяжным устройством 5 стягивают балки 4 так, чтобы штифты 7 вошли в гнезда 8, обеспечивая тем самым выравнивание смыкаемых кромок 3 в двух плоскостях: по высоте и по диаметру. После этого производят стягивание рычагов 6 так, чтобы балки 4, разворачиваясь под действием стяжного устройства 5, выгнули по дуге прилегающие к кромкам 3 участки заготовки 2. После приварки кромок 3 с обеих сторон балки отделяют от внешней поверхности с помощью фрез или абразивного инструмента. Кроме приварки балок 4 к внешней поверхности заготовки 2 возможен другой метод (разъемный), когда балки 4 крепят к заготовке 2, зажимая лист между двумя составными частями каждой балки 4, как показано на фиг. 7 и 8, создавая необходимый натяг с помощью резьбовых соединений 9. В балках 4 выполняют окна 10, через которые производят прихватку кромок 3 электросваркой с внешней стороны заготовки 2. Для предотвращения складывания верхней кромки заготовки 2 - после предварительного формообразования путем стягивания конуса под действием собственного веса в верхнее отверстие вставляют распорную обечайку 11 с диаметром, меньшим диаметра верхнего отверстия заготовки конуса (cм. фиг. 3). Для подъема заготовки 2 в случае большой толщины обечайки используют приварные проушины 12. This rise provides preliminary shaping of the conical structure under its own weight. Then a clamping device 5 is installed, usually a hand winch, or a screw or hydraulic jack, which is fixed in the eyes of the levers 6 welded to the beams 4. Then, the clamping device 5 pulls the beams 4 so that the pins 7 enter the slots 8, thereby ensuring alignment abutting edges 3 in two planes: height and diameter. After that, the levers 6 are pulled together so that the beams 4, unfolding under the action of the clamping device 5, curved along the arc adjacent to the edges 3 of the workpiece 2. After welding the edges 3 on both sides of the beam, they are separated from the outer surface using mills or an abrasive tool. In addition to welding the beams 4 to the outer surface of the workpiece 2, another method (detachable) is possible when the beams 4 are attached to the workpiece 2 by clamping a sheet between the two components of each beam 4, as shown in FIG. 7 and 8, creating the necessary interference by means of threaded connections 9. In the beams 4, windows 10 are made through which the edges 3 are grabbed by electric welding from the outside of the workpiece 2. To prevent folding of the upper edge of the workpiece 2 after preliminary shaping by tightening the cone under its own weight in the upper hole is inserted spacer shell 11 with a diameter smaller than the diameter of the upper hole of the billet of the cone (see. Fig. 3). To raise the workpiece 2 in the case of a large shell thickness, welded eyelets 12 are used.

Пример. Изготавливали коническое днище из стали марки 12Х19Н10Т с диаметром основания 5000 мм и диаметром в верхней части 400 мм из листов толщиной 8 мм. Первоначально сваривали заготовку из листов шириной 1500 мм и длиной до 5000 мм. Затем производили раскрой развертки конического днища путем резки плазменным резаком с последующей абразивной зачисткой кромок. Накладные балки были сварены из состыкованных полками швеллеров 16. В качестве стяжного устройства использовали монтажную лебедку рычажного типа с усилием 5000 кг. Способ крепления балок к кромкам заготовки - прерывистым электросварным швом. Для калибровки верхнего отверстия в нем после предварительного формообразования устанавливали обечайку диаметром 395 мм. Example. A conical bottom was made of steel grade 12X19H10T with a base diameter of 5000 mm and a diameter in the upper part of 400 mm from sheets with a thickness of 8 mm. Initially, a blank was welded from sheets with a width of 1500 mm and a length of up to 5000 mm. Then, a sweep of the conical bottom was made by cutting with a plasma cutter, followed by abrasive trimming of the edges. The overhead beams were welded from channels 16 joined by the shelves. As a clamping device, a lever-type mounting winch with a force of 5000 kg was used. The method of fastening the beams to the edges of the workpiece - intermittent welded seam. To calibrate the upper hole in it after preliminary shaping, a shell with a diameter of 395 mm was installed.

В предлагаемом способе в процессе формообразования конуса за счет использования балок, снабженных фиксаторами положения и рычагами поворота балок, происходит более точное совмещение свариваемых кромок, что способствует повышению производительности и качества сварного шва, снижению затрат. Кроме того, предлагаемый способ прост и не требует дорогостоящего оборудования и позволяет использовать его в монтажных условиях, с большой точностью обеспечивая совмещение кромок под сварку. In the proposed method, in the process of forming a cone through the use of beams equipped with position fixers and beam rotation levers, a more precise combination of the welded edges occurs, which improves the productivity and quality of the weld, reduce costs. In addition, the proposed method is simple and does not require expensive equipment and allows you to use it in installation conditions, with great accuracy, ensuring the alignment of the edges for welding.

Claims

1. A method of manufacturing conical large-sized structures, including cutting a workpiece in the form of a cone sweep, preliminary shaping of the cone, final shaping of the cone, which is carried out after said preliminary shaping, and the subsequent connection of the edges of the workpiece by welding, with preliminary and final shaping by lifting the workpiece and pulling it of joined edges by a clamping device, characterized in that on the joined edges of the workpiece there are beams equipped with clamps and levers fixed on the beams, the clamping device is placed on the said levers, preliminary shaping of the cone is carried out by lifting the workpiece with partial tightening of its joined edges, final shaping is done by tightening the joined edges of the workpiece by reducing the levers, and after welding the edges by welding the beams are removed, after which the lower edge of the resulting cone is flanged by the method of rotational drawing.

2. The method according to claim 1, characterized in that after pre-shaping the cone in the upper hole of the conical billet set spacer shell with a diameter smaller than the diameter of the upper hole.