RU2344337C1 - Сосуд давления, способ сварки его металлической оболочки и способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки - Google Patents
Сосуд давления, способ сварки его металлической оболочки и способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344337C1 RU2344337C1 RU2007120171/06A RU2007120171A RU2344337C1 RU 2344337 C1 RU2344337 C1 RU 2344337C1 RU 2007120171/06 A RU2007120171/06 A RU 2007120171/06A RU 2007120171 A RU2007120171 A RU 2007120171A RU 2344337 C1 RU2344337 C1 RU 2344337C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- welded
- groove
- welded joint
- metal shell
- welding tool
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Изобретение относится к сварке металлов и может быть использовано для создания высоконагруженных емкостных конструкций. Сосуд давления состоит из внешней неметаллической оболочки и герметичной внутренней металлической оболочки, корневая часть сварного соединения которой выполнена в виде утолщенного участка шириной, равной 1,0÷4,0 толщины основного материала, величина утолщения составляет 0,05÷0,5 толщины основного материала, а угол наклона образующей основания выбран в пределах 5÷45°. Способ фрикционной сварки с перемешиванием материала заготовок металлической оболочки сосуда давления заключается в том, что устанавливают свариваемые заготовки по линии их соединения вплотную друг к другу на металлической подложке с канавкой напротив свариваемого стыка, вводят в начальный участок места соединения вращающийся сварочный инструмент и перемещают сварочный инструмент вдоль стыка свариваемых заготовок для получения сварного шва, выполняют формообразующую корневую часть сварного соединения - канавку трапецеидальной формы. При этом ширину донышка канавки выбирают больше, чем диаметр рабочего стержня сварочного инструмента, но меньше или равной диаметру опорного бурта сварочного инструмента и равной 1,0÷4,0 толщины основного материала, глубину канавки выбирают равной величине утолщения, составляющей 0,05÷0,5 толщины основного материала, угол наклона образующей выбирают в пределах 5÷45°, а торец рабочего стержня сварочного инструмента устанавливают на расстоянии 0,05÷0,15 мм от донышка канавки. Способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения металлической оболочки сосуда давления заключается в том, что заданное сечение сварного соединения металлической оболочки получают в результате применения фрикционной сварки вращающимся инструментом с приложением осевого давления на сварочный инструмент и перемещением пластифицированного материала свариваемых заготовок в корневую часть сварного соединения на металлической подложке с канавкой определенного профиля, определяющего профиль заданного сечения корневой части. Использование изобретения позволит получить равнопрочное сварное соединение. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к сварке металлов, а именно к сосудам давления, конструкции и способам получения сварных соединений сваркой трением и может быть использовано в ракетостроении, самолетостроении, судостроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности для создания высоконагруженных емкостных конструкций.
Сосуды давления для аэрокосмической и ракетной техники, как правило, выполнены в виде цилиндра с днищами в форме сферы или тора, а также в виде комбинаций этих форм, могут быть как цельнометаллические, полимерные, так и комбинированные металлопластиковые.
Цельнометаллические сосуды давления обладают достаточной надежностью и технологичностью, но имеют значительные весовые характеристики.
Высокая удельная прочность полимерных материалов, применяемых для получения силовых оболочек, позволяет значительно снизить массу сосудов давления по сравнению с массой цельнометаллических.
Наибольшей прочностью обладают намотанные оболочки, однако они, как правило, характеризуются значительной пористостью и большим количеством дефектов структуры различной природы.
Ввиду этого намотанная оболочка не может полностью удовлетворять требованиям герметичности, особенно в высоконагруженных конструкциях. В этом случае появляется необходимость введения в конструкцию сосуда давления дополнительного внутреннего герметичного слоя гомогенного материала (металла, термопласта или эластомера).
В общем случае конструкция комбинированного металлопластикового сосуда давления состоит из наружной неметаллической оболочки и внутренней герметичной металлической оболочки (лейнера), где в случае изготовления из отдельных деталей применяют сварку.
Например, из патентной литературы (см. пат. РФ №2049955, кл. F17C 1/00, 1992 г.) известен сосуд давления, состоящий из внешней неметаллической оболочки и герметичной внутренней металлической сварной оболочки.
Однако при разработке высоконагруженных сосудов, в частности конструкций соединений сварных швов, работающих в условиях знакопеременных или циклических нагрузок, необходимо обеспечить условие равнопрочности сварного соединения. Если это и достигается в таких сосудах применением сварки плавлением, то с большими технологическими трудностями и с недостаточно плотной структурой сварного соединения, особенно при сварке тонкостенных оболочек.
В отличие от сварки плавлением фрикционная сварка обеспечивает получение сварного соединения с более плотной структурой, высокой удельной прочностью, минимальными напряжениями и незначительной зоной термического воздействия.
Известно достаточно много способов фрикционной сварки, основанных на пластифицировании металла тепловой энергией, возбуждаемой вращающимся между соединяемыми деталями сварочным инструментом и механическим перемешиванием металла оболочек с образованием неразъемного плотного сварного соединения (например, а.с. СССР №195846 кл. В23К 20/12, 1965 г., международная заявка WO 93/10935 от 10.06.1993 г., кл. В23К 20/12 и др.).
Известен способ фрикционной сварки (например, международная заявка WO 01/74525, кл. В23К 20/12 от 11.10.2001 г.), при котором сварку осуществляют на металлической подложке, в которой выполнен узкий желобок, обеспечивающий образование в корневой зоне сварного соединения валика, по внешнему виду которого судят о качестве сварного соединения.
Известен способ фрикционной сварки с перемешиванием материала заготовок металлической оболочки сосуда давления (см., например, заявку на выдачу патента США № 2005/0035173 А1, Кл. 228/2, 1, В23К 20/12 от 17.02.2005 г.), заключающийся в том, что устанавливают свариваемые заготовки по линии их соединения вплотную друг к другу на металлической подложке с канавкой напротив свариваемого стыка, вводят в начальный участок места соединения вращающийся сварочный инструмент и перемещают сварочный инструмент вдоль стыка свариваемых заготовок для получения сварного шва с получением заданного сечения корневой части сварного соединения металлической оболочки.
Однако в этом известном способе фрикционной сварки канавка служит для выведения в нее всевозможных возникающих дефектов сварного соединения, сосредотачивающихся в корневой части соединения. В связи с этим возникает необходимость обязательного удаления корневой дефектной части сварного шва.
Задачей предлагаемых изобретений является получение сосуда давления, способа фрикционной сварки и способа получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки с достижением технического результата в виде получения равнопрочного сварного соединения, работающего в условиях знакопеременных или циклических нагрузок при сварке тонкостенных стыков с полным устранением или, по крайней мере, со значительным снижением дефектности сварного соединения и с более плотной структурой.
Поставленная задача решается в результате того, что в сосуде давления, состоящем из внешней неметаллической оболочки и герметичной внутренней металлической сварной оболочки, в соответствии с изобретением корневая часть сварного соединение выполнена в виде утолщенного участка с шириной основания корня, равной 1,0÷4,0 толщины основного материала, величина утолщения составляет 0,05÷0,5 толщины основного материала, а угол наклона образующей основания выбран в пределах 5÷45°.
Поставленная задача решается и тем, что в способе фрикционной сварки с перемешиванием материала заготовок металлической оболочки сосуда давления, заключающийся в том, что устанавливают свариваемые заготовки по линии их соединения вплотную друг к другу на металлической подложке с канавкой напротив свариваемого стыка, вводят в начальный участок места соединения вращающийся сварочный инструмент и перемещают сварочный инструмент вдоль стыка свариваемых заготовок для получения сварного шва, в соответствии с изобретением в металлической подложке выполняют формообразующую корневую часть сварного соединения - канавку трапецеидальной формы, ширину донышка которой выбирают больше, чем диаметр рабочего стержня сварочного инструмента, но меньше или равной диаметру опорного бурта сварочного инструмента и равной 1,0÷4,0 толщины свариваемых кромок, глубину канавки выбирают равной величине утолщения, составляющей 0,05÷0,5 толщины основного материала, а угол наклона образующей основания выбирают в пределах 5÷45°,при этом торец рабочего стержня сварочного инструмента устанавливают на расстоянии 0,05÷0,15 мм от донышка канавки.
Поставленная задача решается также и тем, что в способе получения заданного сечения корневой части сварного соединения металлической оболочки сосуда давления, заключающемся в том, что устанавливают свариваемые заготовки по линии их соединения на металлическую подложку с канавкой напротив свариваемого стыка и вращающимся инструментом образуют сварное соединение, в соответствии с изобретением заданное сечение сварного соединения металлической оболочки получают в результате применения процесса фрикционной сварки вращающимся инструментом приложением осевого давления на сварочный инструмент и перемещением пластифицированного материала свариваемых заготовок в корневую часть сварного соединения и формообразования корневой части сварного соединения на металлической подложке, в которой выполняют формообразующую канавку, формирующую заданное сечение корневой части сварного соединения, профиль которой выбирают в соответствии с заданным сечением корневой части сварного соединения, причем ширину донышка канавки выбирают равной 1,0÷4,0 толщины свариваемых кромок, глубину канавки выбирают равной величине утолщения, составляющей 0,05÷0,5 толщины основного материала, а угол наклона образующей выбирают в пределах 5÷45°.
Далее предполагаемые изобретения поясняются более подробно с использованием графического материала.
Так, на фиг.1 представлен сосуд давления с неметаллической и герметичной внутренней металлической сваренной оболочками; на фиг.2 представлена схема устройства, поясняющая способ фрикционной сварки сосуда давления с возможностью получения заданного сечения корневой части сварного соединения частей его металлической оболочки.
Сосуд давления (фиг.1) содержит внешнюю неметаллическую оболочку 1, внутреннюю герметичную металлическую оболочку, сваренную из соединяемых фрикционной сваркой частей 2 и 3, горловину 4. Внутренняя металлическая оболочка в месте стыка свариваемых частей содержит сварное ядро 5 и утолщенное сечение корневой части сварного соединения с шириной утолщения 6, равной 1,0÷4,0 толщины 7 свариваемых кромок, и величиной утолщения 8, составляющей 0,05÷0,5 толщины основного материала, а угол наклона образующей 9 профиля утолщения (образующей основания) выбран в пределах 5÷45°.
Способ фрикционной сварки с перемешиванием материала заготовок металлической оболочки сосуда давления состоит в том, что устанавливают свариваемые заготовки 2 и 3 (см. фиг.2) по линии их соединения 10 вплотную друг к другу на металлической подложке 11 с канавкой 12 напротив свариваемого стыка (10), вводят в начальный участок места соединения вращающийся сварочный инструмент 13 и перемещают сварочный инструмент вдоль стыка свариваемых заготовок для получения сварного шва. Перед этим в металлической подложке 11 выполняют формообразующую корневую часть сварного соединения - канавку 12 трапецеидальной формы, ширину донышка 14 которой выбирают больше, чем диаметр 15 рабочего стержня 16 сварочного инструмента 13, но меньше или равной диаметру опорного бурта 17 сварочного инструмента и равной 1,0÷4,0 толщины 7 свариваемых кромок, глубину канавки 18 выбирают равной величине утолщения 8 (см. фиг.1), составляющей 0,05÷0,5 толщины 7 основного материала, а угол наклона 19 образующей выбирают в пределах 5÷45°, при этом торец рабочего стержня сварочного инструмента устанавливают на расстоянии 0,05÷0,15 мм от донышка канавки.
Способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения металлической оболочки сосуда давления состоит в том, что устанавливают свариваемые заготовки 2 и 3 (см. фиг.2) по линии их соединения 10 на металлическую подложку 11 с канавкой 12 напротив свариваемого стыка 10 и вращающимся инструментом 13 образуют сварное соединение. При этом заданное сечение сварного соединения металлической оболочки получают в результате применения процесса фрикционной сварки вращающимся инструментом с приложением осевого давления на сварочный инструмент и перемещением пластифицированного материала свариваемых заготовок в корневую часть сварного соединения и формообразования корневой части сварного соединения на металлической подложке с канавкой напротив свариваемого стыка, формирующей заданное сечение корневой части сварного соединения, профиль которой выбирают в соответствии с заданным сечением корневой части сварного соединения, причем ширину донышка 14 канавки выбирают равной 1,0÷4,0 толщины 7 свариваемых кромок, глубину канавки выбирают равной величине утолщения 8, составляющей 0,05÷0,5 толщины 7 основного материала, а угол наклона 19 образующей выбирают в пределах 5÷45°.
По технологии с использованием предлагаемых способов были выполнены прочно-плотные кольцевые швы герметичной тонкостенной оболочки из алюминиевых сплавов АМг6 и 1201 толщиной 2,5 мм (лейнера) баллона высокого давления (БВД) - сосуда высокого давления. БВД, выполненный с использованием указанного лейнера, выдержал 50 циклов нагружения рабочим давлением 8000 МПа.
Claims (4)
1. Сосуд давления, состоящий из внешней неметаллической оболочки и герметичной внутренней металлической сварной оболочки, отличающийся тем, что корневая часть сварного соединение металлической оболочки выполнена в виде утолщенного участка с шириной основания корня, равной 1,0÷4,0 толщины основного материала, величина утолщения составляет 0,05÷0,5 толщины основного материала, а угол наклона образующей основания выбран в пределах 5÷45°.
2. Способ фрикционной сварки с перемешиванием материала заготовок металлической оболочки сосуда давления, заключающийся в том, что устанавливают свариваемые заготовки по линии их соединения вплотную друг к другу на металлической подложке с канавкой напротив свариваемого стыка, вводят в начальный участок места соединения вращающийся сварочный инструмент и перемещают сварочный инструмент вдоль стыка свариваемых заготовок для получения сварного шва, отличающийся тем, что в металлической подложке выполняют формообразующую корневую часть сварного соединения - канавку трапецеидальной формы, ширину донышка которой выбирают больше, чем диаметр рабочего стержня сварочного инструмента, но меньше или равной диаметру опорного бурта сварочного инструмента и равной 1,0÷4,0 толщины свариваемых кромок, при этом глубину канавки выбирают равной величине утолщения, составляющей 0,05÷0,5 толщины свариваемых кромок, а угол наклона образующей основания выбирают в пределах 5÷45°.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что торец рабочего стержня сварочного инструмента устанавливают на расстоянии 0,05÷0,15 мм от донышка канавки.
4. Способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения металлической оболочки сосуда давления, заключающийся в том, что устанавливают свариваемые заготовки по линии их соединения на металлическую подложку с канавкой напротив свариваемого стыка и вращающимся инструментом образуют сварное соединение, отличающийся тем, что заданное сечение сварного соединения металлической оболочки получают в результате применения процесса фрикционной сварки вращающимся инструментом с приложением осевого давления на сварочный инструмент и перемещением пластифицированного материала свариваемых заготовок в корневую часть сварного соединения и формообразования корневой части сварного соединения на металлической подложке с формообразующей канавкой напротив свариваемого стыка, формирующей заданное сечение корневой части сварного соединения, профиль которой выбирают в соответствии с заданным сечением корневой части сварного соединения, при этом ширину донышка канавки выбирают 1,0÷4,0 толщины свариваемых кромок, глубину канавки выбирают равной величине утолщения, составляющей 0,05÷0,5 толщины свариваемых кромок, а угол наклона образующей основания выбирают в пределах 5÷45°.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007120171/06A RU2344337C1 (ru) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Сосуд давления, способ сварки его металлической оболочки и способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007120171/06A RU2344337C1 (ru) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Сосуд давления, способ сварки его металлической оболочки и способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2344337C1 true RU2344337C1 (ru) | 2009-01-20 |
Family
ID=40376070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007120171/06A RU2344337C1 (ru) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Сосуд давления, способ сварки его металлической оболочки и способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2344337C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102513691A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种增大焊缝根部金属流动的搅拌针 |
| RU2460618C1 (ru) * | 2011-07-07 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Способ комбинированной фрикционно-дуговой сварки |
| CN105946557A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-21 | 十堰恒融实业有限公司 | 一种新型铝制燃油箱及其生产方法 |
-
2007
- 2007-05-31 RU RU2007120171/06A patent/RU2344337C1/ru active IP Right Revival
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460618C1 (ru) * | 2011-07-07 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Способ комбинированной фрикционно-дуговой сварки |
| CN102513691A (zh) * | 2011-12-09 | 2012-06-27 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种增大焊缝根部金属流动的搅拌针 |
| CN105946557A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-09-21 | 十堰恒融实业有限公司 | 一种新型铝制燃油箱及其生产方法 |
| CN105946557B (zh) * | 2016-06-23 | 2018-10-26 | 十堰恒融实业有限公司 | 一种新型铝制燃油箱及其生产方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3478441B1 (en) | Fluid system and method of manufacture via friction welding | |
| EP2265396B1 (en) | Plastic deformation technological process for production of thin wall revolution shells from tubular billets | |
| US8348136B1 (en) | Friction stir welding apparatus, system and method | |
| WO2001017721A1 (en) | Friction stir welding as a rivet replacement technology | |
| US8123104B1 (en) | Friction welding apparatus, system and method | |
| US8141764B1 (en) | Friction stir welding apparatus, system and method | |
| US20130299561A1 (en) | Friction stir joining of curved surfaces | |
| RU2344337C1 (ru) | Сосуд давления, способ сварки его металлической оболочки и способ получения заданного сечения корневой части сварного соединения его металлической оболочки | |
| CN102581476A (zh) | 修补运载火箭贮箱搅拌摩擦焊焊缝缺陷的装置及方法 | |
| JP2006239734A (ja) | 溶接継手およびその形成方法 | |
| CN107695509A (zh) | 基于搅拌摩擦焊/熔焊复合焊的钛钢复合管焊接方法 | |
| WO2018227115A1 (en) | Laser-based keyhole welding | |
| RU2510784C1 (ru) | Способ изготовления сварных сосудов высокого давления | |
| JP2023552671A (ja) | 付加摩擦撹拌製造トランジション継手のための方法及び装置 | |
| CN113681195A (zh) | 用于大直径容器纵、环缝的坡口及焊接方法 | |
| RU2167019C1 (ru) | Способ изготовления металлических баллонов | |
| CN110834177A (zh) | 降低大型压力容器焊接残余应力的方法 | |
| JP2004347042A (ja) | 金属筒状体、これを用いたガスボンベ用ライナおよびガスボンベ用ライナの製造方法 | |
| CN214392916U (zh) | 一种改进的堆焊结构 | |
| US11666992B2 (en) | Method of manufacturing a pipe having a connecting flange | |
| CN110194970B (zh) | 气化炉斜插管异形锻件及制造方法 | |
| RU2257509C2 (ru) | Способ изготовления сосудов высокого давления | |
| RU2438843C1 (ru) | Способ изготовления алюминиевой осесимметричной сварной конструкции, работающей под давлением | |
| US12000537B2 (en) | Method of cladding a pressure vessel | |
| CN117553222A (zh) | 一种大直径超高压钛合金内胆缠绕气瓶及制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160601 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170613 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180601 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20200303 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200305 |