RU2718507C1 - Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements - Google Patents

Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements Download PDF

Info

Publication number
RU2718507C1
RU2718507C1 RU2019127054A RU2019127054A RU2718507C1 RU 2718507 C1 RU2718507 C1 RU 2718507C1 RU 2019127054 A RU2019127054 A RU 2019127054A RU 2019127054 A RU2019127054 A RU 2019127054A RU 2718507 C1 RU2718507 C1 RU 2718507C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
walled
welding
welded
thick
Prior art date
Application number
RU2019127054A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Белашов
Александр Николаевич Новиков
Андрей Вениаминович Завьялов
Лариса Викторовна Деревянкина
Дмитрий Семенович Устинов
Алексей Владимирович Сметанин
Елена Александровна Лебедева
Original Assignee
Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» filed Critical Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского»
Priority to RU2019127054A priority Critical patent/RU2718507C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2718507C1 publication Critical patent/RU2718507C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: disclosed method can be used in production of complex thin-walled welded products with thick-walled suspended elements. Tubular elements are to be welded and welded along their side surfaces by means of a longitudinal seam. Thick-walled suspended elements are welded to thin-walled welded tubular elements. Welding equipment is used, having two hollow tubular mandrels fixed by one of their end sides on common base, rigidly connected with rotary plate with possibility of its rotation from 0 to 360°. Rigid fixation of welded elements is performed with the help of expanding elements made with possibility of translational movement.EFFECT: welding equipment ensures parallel axes of tubular elements, allows to reduce effect of welding deformations at warping of product structure and to improve quality of welded seam at gripping and welding of tubular elements and thick-walled suspended elements.5 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, может использоваться в технологических процессах изготовления сложных тонкостенных сварных изделий с толстостенными навесными элементами. Полученные при этом изделия могут эксплуатироваться в тяжелых условиях, при максимальных нагрузках в горной и дорожно-строительной технике, так как обеспечивают надежность в работе.The present invention relates to the field of engineering, can be used in technological processes for the manufacture of complex thin-walled welded products with thick-walled attachments. The products obtained from this can be used in harsh conditions, at maximum loads in mining and road-building equipment, as they provide reliable operation.

Технический результат направлен на повышение технологичности, на снижение фактора воздействия сварочных деформаций при короблении конструкции изделия, на улучшение качества сварного шва.The technical result is aimed at improving manufacturability, reducing the impact factor of welding deformations during warpage of the product structure, and improving the quality of the weld.

Техническая проблема направлена на обеспечение высокой размерной точности свариваемых элементов конструкции, а именно на обеспечение гарантированной параллельности осей трубчатых элементов и прямолинейности трубчатых элементов.The technical problem is aimed at ensuring high dimensional accuracy of the welded structural elements, namely, ensuring guaranteed parallelism of the axes of the tubular elements and the straightness of the tubular elements.

Известен способ изготовления сложных осесимметричных сварных конструкций по патенту № 2409457 «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ», включающий выполнение в обечайке отверстий для приварки внутренних элементов, сборку обечайки с элементами в сборочно-сварочном приспособлении, приварку элементов через отверстия в обечайке методом электрозаклепки плавящимся электродом в среде углекислого газа. Отверстия в обечайке выполняют конгруэнтно торцам привариваемых элементов, при этом привариваемые элементы устанавливают с технологическим зазором к внутренней поверхности обечайки, а сварку осуществляют на водоохлаждаемой подкладке, на поверхность которой в местах формирования корня шва наносят тугоплавкое покрытие, при этом приварку элементов осуществляют вдоль образующей обечайки при каждом ее повороте вокруг центральной осевой линии на заданную величину.A known method of manufacturing complex axisymmetric welded structures according to patent No. 2409457 "METHOD FOR PRODUCING COMPLEX Axisymmetric WELDED STRUCTURES", which includes making holes in the shell for welding internal elements, assembling the shell with elements in the assembly-welding device, welding elements through holes in the shell using electroslagging gas-fired electrode. The holes in the shell are made congruently to the ends of the welded elements, while the welded elements are installed with a technological gap to the inner surface of the shell, and welding is carried out on a water-cooled lining, on the surface of which a refractory coating is applied at the places of formation of the root of the seam, while welding the elements along the generatrix of the shell each turn around the center center line by a predetermined amount.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности нанесения тугоплавкого покрытия на свариваемых поверхностях тонкостенных трубчатых элементов в местах формирования корня шва в случае, если угол между касательными к поверхности трубчатых элементов мал и составляет менее 20 градусов, а длина свариваемого шва составляет не более 600 мм. Также необходимо отметить, что в данном способе необходимо предварительно выполнить отверстия для последующего выполнения метода электрозаклепывания, что приводит к относительному ослаблению конструкции и как следствие к появлению дополнительных напряжений.The disadvantage of this method is the inability to apply a refractory coating on the surfaces of thin-walled tubular elements to be welded at the places of formation of the root of the seam if the angle between the tangents to the surface of the tubular elements is small and less than 20 degrees, and the length of the welded seam is not more than 600 mm. It should also be noted that in this method, it is necessary to pre-make holes for the subsequent execution of the electric riveting method, which leads to a relative weakening of the structure and, as a result, to the appearance of additional stresses.

Известен способ изготовления тонкостенной осесимметричной сварной конструкции с трубчатыми толстолистовыми навесными элементами по патенту № 2458768 «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННОЙ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ТОЛСТОСТЕННЫМИ НАВЕСНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ», содержащий трубчатый каркас с торцевыми фланцами, включающий сборку в сварочном приспособлении, электродуговую сварку плавлением в среде защитных газов и мехобработку. В трубных толстостенных заготовках навесных элементов в местах их приварки формируют технологические буртики толщиной и шириной, равной толщине трубчатого каркаса и технологические отверстия, трубчатый каркас выполняют в виде тонкостенной разнотолщинной обечайки, в утолщениях которой мехобработкой формируют упоры для навесных элементов, при этом предварительно на участок обечайки под установку левого торцевого фланца с поднутрением наносят защитное покрытие, затем осуществляют предварительную сборку с использованием стапеля с роликоопорой, с торцов обечайки вставляют до упоров два средних навесных элемента, затем устанавливают торцевые фланцы, далее собранную конструкцию закрепляют на установке сварки в сварочном приспособлении, прижимая торцевые фланцы, производят прихватку левого торцевого фланца, далее сборку ведут последовательно слева направо с позиционированием положения каждого последующего элемента относительно предыдущего с помощью приспособлений и технологических отверстий с фиксацией каждого элемента прихватками, контролируют точность позиционирования, затем осуществляют автоматическую сварку в среде защитных газов, сваренную конструкцию подвергают пневмоиспытаниям.A known method of manufacturing a thin-walled axisymmetric welded structure with tubular plate hinged elements according to patent No. 2458768 "METHOD FOR MANUFACTURING A THIN-WALL AXISYMMETRIC WELDED CONSTRUCTION WITH THICK-WALL MOUNTED ELEMENTS", comprising a tubular welded welded wire frame and welding wire machining. In the thick-walled tube blanks of the mounted elements in the places of their welding, technological collars are formed with a thickness and width equal to the thickness of the tubular frame and technological holes, the tubular frame is made in the form of a thin-walled multi-thickness shell, in the thickenings of which the stops for the mounted elements are machined, and this is preliminarily applied to the shell section under the installation of the left end flange with undercut, a protective coating is applied, then preassemble using a slipway with ro Ikopory, from the ends of the shell insert two middle hinged elements to the stop, then install the end flanges, then assemble the assembly to the welding installation in the welding fixture, pressing the end flanges, grab the left end flange, then assemble in sequence from left to right with positioning the position of each subsequent element relative to the previous one with the help of devices and technological holes with fixation of each element with tacks, control the accuracy of the position They then perform automatic welding in a shielding gas environment, and the welded structure is subjected to pneumatic tests.

Недостатком данного способа является невозможность обеспечить прихватку и сварку навесных элементов и выполнить единовременно и последовательно поворот (кантовку на 270 градусов) конструкции в сварочном приспособлении, не нарушая обеспечение гарантированной параллельности осей трубчатых элементов, прямолинейности. Также необходимо отметить, что в данном способе необходимо выполнять механическую обработку, что, безусловно, создаст дополнительные напряжения при установке в специальное станочное приспособление, в результате чего уменьшается точность геометрических характеристик изготовляемых изделий, теряется зависимость точностных параметров конструкции от базовых элементов.The disadvantage of this method is the inability to provide tacking and welding of the mounted elements and simultaneously and sequentially rotate (tilting 270 degrees) of the structure in the welding fixture without violating the guaranteed parallelism of the axes of the tubular elements, straightness. It should also be noted that in this method it is necessary to perform machining, which, of course, will create additional stresses when installed in a special machine tool, as a result of which the accuracy of the geometric characteristics of the manufactured products is reduced, the dependence of the structural accuracy parameters on the basic elements is lost.

Известен способ изготовления теплообменной панели из трубчатых заготовок по патенту № 2659539 «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК», при осуществлении которого изделия из трубных заготовок устанавливают в сварочной оснастке, сваривают подлежащие соединению заготовки лазерным лучом в соответствии с заданными параметрами, охлаждают зону сварки инертным газом, а свариваемые заготовки - по всему объему путем подачи охлаждающей жидкости. Согласно предлагаемому изобретению охлаждение свариваемых заготовок по их объему осуществляют путем подачи охлаждающей жидкости в полости свариваемых заготовок, сварку осуществляют последовательно по этапам, сваривая на первом этапе заготовки попарно, на втором этапе парные сваренные заготовки сваривают между собой в блоки, а на последующих этапах полученные блоки сваривают между собой до получения требуемого размера изделия, причем поддерживают параметры сварки постоянными на этапах изготовления изделия путем регулирования расхода охлаждающей жидкости.A known method of manufacturing a heat exchange panel from tubular billets according to patent No. 2659539 "METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS FROM PIPE Billets", during which products from tube billets are installed in a welding tool, weld the billets to be joined with a laser beam in accordance with the specified parameters, cool the welding zone with an inert gas and welded billets - throughout the entire volume by supplying coolant. According to the invention, the cooling of the welded workpieces by their volume is carried out by supplying coolant to the cavity of the welded workpieces, welding is carried out sequentially in stages, welding in pairs in the first stage of the workpiece, in the second stage, paired welded workpieces are welded together into blocks, and in the subsequent steps the blocks obtained they are welded together to obtain the required size of the product, and the welding parameters are maintained constant at the stages of manufacturing the product by controlling the consumption yes coolant.

Недостатком данного способа является необходимость постоянной подачи охлаждающей жидкости с регулированием расхода, что является необоснованно сложным для конструкции, состоящей из тонкостенных трубчатых элементов, так как необходимо обеспечивать замкнутый контур, в результате чего происходит ослабление конструкции, состоящей из тонкостенных трубчатых элементов. А это, в свою очередь, обязательно приведет к потерям гарантированной параллельности осей трубчатых элементов, их прямолинейности. The disadvantage of this method is the need for a constant supply of coolant with flow control, which is unreasonably complex for a structure consisting of thin-walled tubular elements, since it is necessary to provide a closed circuit, as a result of which the structure consisting of thin-walled tubular elements is weakened. And this, in turn, will necessarily lead to the loss of guaranteed parallelism of the axes of the tubular elements, their straightness.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ изготовления такого рода изделий (конструкций) по патенту № 2458768, МПК8 B23K 31/02, МПК8 B23K 33/00, МПК8 B23K 9/16, МПК8 B23K 101/12, МПК8, опубл. 20.08.2012 г., бюл. № 23, принятый авторами за прототип, содержащий трубчатый каркас с торцевыми фланцами, обеспечивающий сборку в сварочном приспособлении, электродуговую сварку плавлением в среде защитных газов и дальнейшую механическую обработку. При осуществлении данного способа достигается задача - обеспечение требуемой прочности конструкции, пространственного позиционирования привариваемых элементов и повышение технологичности изготовления. The closest in technical essence and the achieved technical result is a method of manufacturing such products (structures) according to patent No. 2458768, IPC 8 B23K 31/02, IPC 8 B23K 33/00, IPC 8 B23K 9/16, IPC 8 B23K 101/12 , IPC 8 , publ. 08/20/2012, bull. No. 23, adopted by the authors for a prototype containing a tubular frame with end flanges, providing assembly in a welding fixture, arc welding by fusion in a protective gas environment and further machining. When implementing this method, the task is achieved - providing the required structural strength, spatial positioning of the welded elements and improving the manufacturability.

Сущность предлагаемого изобретения, способа изготовления сложного тонкостенного сварного изделия с толстостенными навесными элементами, поясняется фигурами, на которых представлена сварочная оснастка, где на фиг.1 представлен вид спереди, на фиг 2 - вид слева, на фиг. - 3 и фиг. 5 - вид сверху сварочной оснастки - устройства для сварки трубчатых элементов. На фиг. 4 и 6 изображены два положения устройства для сварки трубчатых элементов при вращении плиты поворотной, поз. 16.The essence of the invention, a method of manufacturing a complex thin-walled welded product with thick-walled attachments, is illustrated by the figures, which show welding equipment, where in Fig. 1 is a front view, in Fig. 2 is a left view, in Fig. - 3 and FIG. 5 is a top view of a welding tool - a device for welding tubular elements. In FIG. 4 and 6 depict two positions of the device for welding tubular elements during rotation of the rotary plate, pos. sixteen.

При осуществлении способа изготовления сложного тонкостенного сварного изделия с толстостенными навесными элементами предварительно механически обрабатывают толстостенные навесные элементы, изготовленные из стали, в том числе из тонколистовой конструкционной углеродистой стали, методом штамповки с возможностью формирования ребер жесткости, отверстий, пазов и отогнутых плоскостей под различными углами. Толщина толстостенных навесных элементов s1, s1≥7s, где s - толщина трубчатого элемента. Сложное тонкостенное сварное изделие содержит каркас, который состоит как минимум из двух полых трубчатых элементов, каждый из которых имеет преимущественно форму тела вращения, у всех трубчатых элементов есть, как минимум, один общий торец. Трубчатый элемент может быть выполнен в виде трубы или стакана. Трубчатые элементы могут быть изготовлены методом штамповки. Первоначально устанавливают трубчатые элементы, поз. 1 и поз. 18 на неподвижные оправки, поз. 3 и поз. 20 соответственно в сварочную оснастку - устройство для сварки трубчатых элементов. Установка осуществляется последовательно: сначала устанавливается до упора в общее основание, поз. 4, ближайший к поворотной плите, поз. 16, сформированный трубчатый элемент, поз. 18, а потом равномерно заводится трубчатый элемент, поз. 1, наиболее удаленный от поворотной плиты, поз. 16, с возможностью разжима трубчатых элементов подвижным разжимным элементом - пневматическим клиновым фиксатором, поз. 2 и поз. 19. Далее осуществляют контроль выставки трубчатых элементов по центратору - шаблону с функцией центрирования, имеющему планку, с вырезом, совпадающим по форме с вертикальным сечением верхнего трубчатого элемента. Рукояткой крана, поз. 14, с помощью пневмоцилиндров, поз. 5, перемещают подвижные разжимные элементы - клиновые фиксаторы, поз. 2 и поз. 19 до упора. Отогнутые плоскости верхней трубы дополнительно могут прижиматься пневматическим зажимом (на фигурах не показано) до упора с усилием. When implementing the method of manufacturing a complex thin-walled welded product with thick-walled hinged elements, thick-walled hinged elements made of steel, including from thin-sheet structural carbon steel, are pre-machined by stamping with the possibility of forming stiffeners, holes, grooves and bent planes at different angles. Thickness of thick-walled hinged elements s1, s1≥7s, where s is the thickness of the tubular element. A complex thin-walled welded product contains a frame that consists of at least two hollow tubular elements, each of which has a predominantly rotational body shape, all tubular elements have at least one common end face. The tubular element may be made in the form of a pipe or a glass. Tubular elements can be made by stamping. Initially install tubular elements, pos. 1 and pos. 18 on stationary mandrels, pos. 3 and pos. 20, respectively, in welding equipment - a device for welding tubular elements. Installation is carried out sequentially: first it is installed until it stops in a common base, pos. 4, closest to the turntable, pos. 16, formed tubular element, pos. 18, and then the tubular element, pos. 1, farthest from the turntable, pos. 16, with the possibility of expanding the tubular elements with a movable expanding element — a pneumatic wedge retainer, pos. 2 and pos. 19. Next, they control the exhibition of tubular elements by a centralizer - a template with a centering function having a bar, with a cut-out matching in shape with a vertical section of the upper tubular element. Crane handle, pos. 14, using pneumatic cylinders, pos. 5, move the movable expandable elements - wedge clips, pos. 2 and pos. 19 all the way. The bent planes of the upper pipe can additionally be pressed with a pneumatic clamp (not shown in the figures) until they stop with force.

Далее прихватывают жестко закрепленные трубчатые элементы электродуговой сваркой (в том числе в среде защитных газов прерывистым швом №2 (50/120) с обеспечение отклонения от кривизны до 1 мм автоматической электродуговой сваркой с контролем режимов сварки по приборам (I = 120 ± 20 А; QСО2 = 8 - 10 л/мин; Uд = 20 ± 2 В; ПС = Н; Пл = О)). Далее подлежащие соединению трубчатые элементы приваривают по их боковым поверхностям продольным швом, электродуговой сваркой (в том числе в среде защитных газов) в сварочной оснастке - в устройстве для сварки трубчатых элементов, в том числе в положении, указанном на фиг. 6. Плита поворотная, поз. 16, может вращаться вокруг горизонтальной оси устройства для сварки трубчатых элементов, поз. 21, (далее - оси вращения).Next, they fix rigidly fixed tubular elements by electric arc welding (including in the environment of shielding gases with intermittent seam No. 2 (50/120) to ensure deviations from curvature up to 1 mm by automatic arc welding with control of welding modes by instruments (I = 120 ± 20 A; QCO2 = 8 - 10 l / min; Ud = 20 ± 2 V; PS = N; Pl = O)). Further, the tubular elements to be joined are welded along their lateral surfaces by a longitudinal seam, by electric arc welding (including in the environment of shielding gases) in a welding tool - in a device for welding tubular elements, including in the position indicated in FIG. 6. The rotary plate, pos. 16, can rotate around the horizontal axis of the device for welding tubular elements, pos. 21, (hereinafter referred to as the axis of rotation).

Фиксацию толстостенных навесных элементов производят за счет наличия прижимных элементов, в том числе: прижимной планки, поз. 6, винта нажимного, поз.7, упора, поз. 8, оси, поз. 11, винта нажимного, поз. 12 и прижима, поз. 13. Толстостенные навесные элементы, в том числе в виде зацепа, поз. 9, подводят до упора к трубчатым элементам, в том числе возможностью с обеспечения зазора в диапазоне от 0,2 до 1,2 мм. Далее толстостенные навесные элементы фиксируют прижимными элементами, в том числе винтами нажимными поз. 7, упорами, поз. 8, и прижимной планкой, поз. 6. В частном случае осуществления изобретения устанавливают толстостенный навесной элемент, в том числе в виде вилки, поз. 10, на прижимной элемент, в том числе прижим, поз. 13, и ось, поз. 11, для центрирования узла и поднимают вверх до упора с помощью винта нажимного, поз. 12, при этом контролируют визуально отсутствие зазоров между толстостенными навесными элементами, в том числе вилкой, поз. 10, и осью, поз. 11. На фиг. 3 продемонстрирован частный случай осуществления изобретения, при котором прижимной элемент, ось, поз. 15, расположена параллельно горизонтальной оси подвижного разжимного элемента. Далее прихватывают к трубчатым элементам жестко закрепленные толстостенные навесные элементы электродуговой сваркой (в том числе автоматической электродуговой сваркой в среде защитных газов с контролем режимов сварки по приборам (I = 120 ± 20 А; QСО2 = 8 - 10 л/мин; Uд = 20 ± 2 В; ПС = Н; Пл = О)) с возможностью обеспечения выдержки сложного тонкостенного сварного изделия в сварочной оснастке - в устройстве для сварки трубчатых элементов 10-15 мин с целью снижения затрат на подгонку и обеспечения требований чертежа)), после чего приваривают толстостенные навесные элементы к трубчатым элементам электродуговой сваркой (в том числе автоматической электродуговой сваркой в среде защитных газов с контролем режимов сварки по приборам (I = 120 ± 20 А; QСО2 = 8 - 10 л/мин; Uд = 20 ± 2 В; ПС = Н; Пл = О)) с возможностью поворота каркаса сложного тонкостенного сварного изделия на любой угол, например на 180 градусов (см. фиг. 6), благодаря тому, что плита поворотная может поворачиваться вокруг оси вращения, поз. 21, на угол в диапазоне от 0 до 360 градусов. После приваривания выполняем освобождение прижимных элементов, в том числе оси, поз. 11, в том числе рукоятками винта нажимного, поз. 7, и винта нажимного, поз. 12 при выдвижении прижимных планок, поз.6. Сварку всех позиций труб и зацепов выполняют с возможностью поворота относительно оси вращения - горизонтальной оси плиты поворотной, поз. 21, для обеспечения свободного доступа сварочной горелки в зону сварки, как показано на фиг. 4 и на фиг. 6. Поворот производят вращением вручную на необходимый угол. После чего снимают сложное тонкостенное сварное изделие с толстостенными навесными элементами со сварочной оснастки - с устройства для сварки трубчатых элементов. Для обеспечения свободного снятия сварного изделия в частном примере осуществления изобретение рукояткой крана, поз. 14, и при помощи движения штока пневмоцилиндра, поз. 5, выполняют перемещение подвижных разжимных элементов - клиновых фиксаторов, поз. 2 и поз. 19, в начальное положение. Далее сварное изделие снимают со сварочной оснастки и контролируют выполненные работы на специальном стенде.The fixation of thick-walled hinged elements is carried out due to the presence of clamping elements, including: clamping strips, pos. 6, pressure screw, pos. 7, stop, pos. 8, axis, pos. 11, push screw, pos. 12 and clip pos. 13. Thick-walled hinged elements, including in the form of a hook, pos. 9, they are brought all the way to the tubular elements, including the possibility of providing a gap in the range from 0.2 to 1.2 mm. Further, thick-walled hinged elements are fixed with clamping elements, including push screws. 7, stops, pos. 8, and the pressure bar, pos. 6. In the particular case of the invention, a thick-walled hinged element is installed, including in the form of a fork, pos. 10, on the clamping element, including the clamp, pos. 13, and axis, pos. 11, to center the assembly and lift it up to the stop using the pressure screw, pos. 12, while visually checking the absence of gaps between thick-walled hinged elements, including a fork, pos. 10, and the axis, pos. 11. In FIG. 3 shows a special case of the invention, in which the clamping element, axis, pos. 15 is parallel to the horizontal axis of the movable expandable member. Then they attach rigidly mounted thick-walled mounted elements to the tubular elements by electric arc welding (including automatic arc welding in a protective gas environment with control of the welding modes by devices (I = 120 ± 20 A; QCO2 = 8 - 10 l / min; Uд = 20 ± 2 V; PS = N; Pl = O)) with the possibility of providing endurance of a complex thin-walled welded product in welding equipment - in a device for welding tubular elements for 10-15 minutes in order to reduce fitting costs and ensure drawing requirements)), after which they are welded thick-walled n spring elements to tubular elements by electric arc welding (including automatic arc welding in a shielding gas medium with control of welding modes by devices (I = 120 ± 20 A; QCO2 = 8 - 10 l / min; Uд = 20 ± 2 V; PS = H; Pl = O)) with the possibility of turning the frame of a complex thin-walled welded product at any angle, for example, 180 degrees (see Fig. 6), due to the fact that the rotary plate can rotate around the axis of rotation, pos. 21, at an angle in the range from 0 to 360 degrees. After welding, we release the clamping elements, including the axis, pos. 11, including push-button screw handles, pos. 7 and the pressure screw, pos. 12 when pushing the tabs, pos. 6. Welding of all positions of pipes and hooks is performed with the possibility of rotation relative to the axis of rotation - the horizontal axis of the plate rotary, pos. 21, to ensure free access of the welding torch to the weld zone, as shown in FIG. 4 and in FIG. 6. The rotation is carried out by rotation by hand at the required angle. Then they remove a complex thin-walled welded product with thick-walled hinged elements from welding equipment - from a device for welding tubular elements. To ensure free removal of the welded product in a particular embodiment, the invention uses a crane handle, pos. 14, and using the movement of the rod of the pneumatic cylinder, pos. 5, carry out the movement of movable expandable elements - wedge clips, pos. 2 and pos. 19, to the starting position. Next, the welded product is removed from the welding equipment and the work performed is monitored on a special stand.

Новая совокупность существенных признаков, включающаяся оригинальную сварочную оснастку - устройство для сварки трубчатых элементов, а также наличие связей между существенными признаками, позволяют достигнуть следующий технический результат, снижение фактора воздействия сварочных деформаций на коробление конструкции, улучшение качества сварного шва. Оригинальная сварочная оснастка состоит, как минимум, из двух оправок, поз. 1, имеющих форму трубы, закрепленных на общем основании, поз. 4., с возможностью разжима трубчатых элементов разжимным элементом - клиновым фиксатором, поз. 2 и поз. 19, работающим при помощи пневмоцилиндра, с возможностью выставки отогнутых плоскостей. Оправки полые и состоят, как минимум из двух частей, подвижного разжимного элемента - клинового фиксатора, поз. 2 и поз. 19, и неподвижной части - неподвижной оправки, поз. 3 и поз. 20. Подвижный разжимной элемент двигается поступательно. Подвижный разжимной элемент (клиновой фиксатор) может быть выполнен в виде формы «ласточкин хвост» с коническим выходом под углом 8 градусов для обеспечения требуемого усилия при движении штока пневмоцилиндров, поз. 5. Он находится внутри каждой из оправок, его функцией является разжимание трубчатого элемента и его жесткое фиксирование на оправке. Форма оправки и фиксатора выполняется с условием, что вертикальное сечение каждой оправки в рабочем состоянии образует окружность (части оправки разжимаются до величины окружности, заданной технологически). К общему основанию, поз. 4, крепятся все оправки одной из двух своих торцевых поверхностей, вертикальная ось основания, поз. 22, перпендикулярна оси вращения, поз. 21. Плита поворотная жестко соединена с общим основанием, поз. 4. Плита поворотная, поз. 16, а соответственно и общее основание, поз. 4, остаются подвижными при приваривании трубчатых элементов друг к другу по боковой поверхности, так как возможно приваривание, как в положении на фиг. 4, так и на фиг. 6. Общее основание, поз. 4, остается неподвижным при прихватывании трубчатых элементов сложного тонкостенного сварного изделия и при прихватывании толстостенных навесных элементов по их боковой поверхности. При этом оси оправок, поз. 17, всегда находятся в горизонтальном положении, и они параллельны друг другу. Оригинальная конструкция устройства для сварки трубчатых элементов, описанная выше и имеющая подвижную и неподвижную части, с возможностью поворота плиты поворотной, поз. 16, вокруг оси вращения, поз. 21, на угол в диапазоне от 0 до 360 градусов, позволяет производить не только разжимание трубчатых элементов, необходимое для того, чтобы в процессе охлаждения сложного тонкостенного сварного изделия и кристаллизации сварных швов, происходило удержание положения трубчатых элементов и их формы, а также позволяет расположить в пространстве трубчатые элементы в любом положении, в результате чего, снижается воздействие сварочных деформаций при короблении конструкции изделия, улучшается качество сварного шва при прихватывании и приваривании, как трубчатых элементов, так и толстостенных навесных элементов к трубчатым элементам. В результате чего достигается высокая размерная точность свариваемых элементов конструкции, а именно обеспечивается гарантированная параллельность осей трубчатых элементов и их прямолинейность.A new set of essential features, including the original welding equipment - a device for welding tubular elements, as well as the presence of connections between the essential features, allow us to achieve the following technical result, reducing the impact of welding deformation on warpage of the structure, improving the quality of the weld. Original welding equipment consists of at least two mandrels, pos. 1, having the shape of a pipe, fixed on a common base, pos. 4., with the possibility of expanding the tubular elements with an expanding element - a wedge retainer, pos. 2 and pos. 19, operating with a pneumatic cylinder, with the possibility of exhibiting bent planes. The mandrels are hollow and consist of at least two parts, a movable expandable element - a wedge retainer, pos. 2 and pos. 19, and the fixed part - the fixed mandrel, pos. 3 and pos. 20. The movable expandable element moves forward. The movable expandable element (wedge retainer) can be made in the form of a dovetail with a conical exit at an angle of 8 degrees to provide the required force when moving the rod of the pneumatic cylinders, pos. 5. It is located inside each of the mandrels, its function is to expand the tubular element and its rigid fixation on the mandrel. The shape of the mandrel and the retainer is satisfied with the condition that the vertical section of each mandrel in the working state forms a circle (parts of the mandrel are expanded to a circumference set technologically). To a common basis, pos. 4, all mandrels of one of its two end surfaces are attached, the vertical axis of the base, pos. 22, perpendicular to the axis of rotation, pos. 21. The rotary plate is rigidly connected to a common base, pos. 4. The rotary plate, pos. 16, and accordingly the general basis, pos. 4 remain movable when the tubular elements are welded to each other along the side surface, since welding is possible, as in the position in FIG. 4 and in FIG. 6. General basis, pos. 4, remains stationary when gripping the tubular elements of a complex thin-walled welded product and when gripping thick-walled attachments along their lateral surface. In this case, the axis of the mandrels, pos. 17 are always in a horizontal position, and they are parallel to each other. The original design of the device for welding tubular elements described above and having a movable and fixed part, with the possibility of rotation of the rotary plate, pos. 16, around the axis of rotation, pos. 21, at an angle in the range from 0 to 360 degrees, allows not only the expansion of the tubular elements necessary to ensure that the position of the tubular elements and their shape are retained during cooling of a complex thin-walled welded product and crystallization of welds, and also allows you to arrange in space tubular elements in any position, as a result of which, the effect of welding deformations during warping of the product structure is reduced, the quality of the weld when gripping and welding is improved, both tubular elements and thick-walled mounted elements to tubular elements. As a result, a high dimensional accuracy of the welded structural members is achieved, namely, guaranteed parallelism of the axes of the tubular elements and their straightness are ensured.

Способ изготовления сложного тонкостенного сварного изделия с толстостенными навесными элементами используется на предприятии Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» имени Ф.Э. Дзержинского» для изготовления сложных тонкостенных сварных изделий с толстостенными навесными элементами.A method of manufacturing a complex thin-walled welded product with thick-walled hinged elements is used at the enterprise “Uralvagonzavod Scientific Industrial Corporation” named after F.E. Dzerzhinsky "for the manufacture of complex thin-walled welded products with thick-walled attachments.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент № 2409457 «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ», опубл. 20.01.2011;1. Patent No. 2409457 “METHOD FOR MANUFACTURING COMPLEX AXISYMMETRIC WELDED DESIGNS”, publ. 01/20/2011;

2. Патент № 2458768 «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОСТЕННОЙ ОСЕСИММЕТРИЧНОЙ СВАРНОЙ КОНСТРУКЦИИ С ТОЛСТОСТЕННЫМИ НАВЕСНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ», опубл. 20.08.2012;2. Patent No. 2458768 "METHOD FOR PRODUCING A THIN-WALL AXISYMMETRIC WELDED DESIGN WITH THICK-WALL MOUNTED ELEMENTS", publ. 08/20/2012;

3. Патент № 2659539 «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК», опубл. 02.07.2018.3. Patent No. 2659539 "METHOD FOR PRODUCING PRODUCTS FROM PIPE BILLETS", publ. 07/02/2018.

Claims (5)

1. Способ изготовления сварного изделия, содержащего каркас, состоящий из по меньшей мере двух соединенных тонкостенных трубчатых элементов, каждый из которых имеет преимущественно форму тела вращения, расположенных с образованием по меньшей мере одного общего торца, и приваренные к каркасу толстостенные навесные элементы толщиной s1, при этом s1≥7s, где s – толщина трубчатого элемента, включающий предварительную механическую обработку толстостенных навесных элементов, установку и закрепление трубчатых элементов в сварочной оснастке, прихватывание электродуговой сваркой закреплённых трубчатых элементов по их боковой поверхности и последующее приваривание электродуговой сваркой подлежащих соединению трубчатых элементов по их боковой поверхности продольным швом, после чего осуществляют прихватывание к трубчатым элементам толстостенных навесных элементов, жёстко зафиксированных при помощи прижимных элементов, и их приваривание электродуговой сваркой, при этом используют сварочную оснастку, содержащую поворотную плиту, установленную с возможностью поворота вокруг ее оси вращения на угол в диапазоне от 0 до 360° в процессе сварки трубчатых элементов и приварки к ним навесных элементов, по меньшей мере две полые оправки в форме труб, горизонтальные оси которых параллельны друг другу, закрепленные одной из своих торцевых сторон в горизонтальном положении на общем основании, которое жестко соединено с поворотной плитой перпендикулярно оси ее вращения и оснащено механизмом торможения, при этом закрепление каждого свариваемого трубчатого элемента производят на упомянутых оправках сварочной оснастки и осуществляют их жесткую фиксацию посредством разжимных элементов, размещенных в каждой оправке и выполненных с возможностью поступательного движения с помощью пневмоцилиндров.1. A method of manufacturing a welded product containing a frame, consisting of at least two connected thin-walled tubular elements, each of which has a predominantly rotational body shape, arranged to form at least one common end, and thick-walled mounted elements welded to the frame with a thickness s1, s1≥7s, where s is the thickness of the tubular element, including preliminary machining of thick-walled attachments, installation and fastening of tubular elements in welding equipment, etc. pulling fixed tubular elements by their electric arc welding along their lateral surface and subsequent welding by electric arc welding of the tubular elements to be connected along their lateral surface by a longitudinal seam, after which thick-walled hanging elements rigidly fixed by means of clamping elements are clamped to the tubular elements and welding by electric arc welding, using a welding tool containing a rotary plate mounted with the possibility of rotation around d of its axis of rotation by an angle in the range from 0 to 360 ° during the welding of tubular elements and welding of attached elements to them, at least two hollow mandrels in the form of pipes, the horizontal axes of which are parallel to each other, fixed by one of their end faces in the horizontal position on a common base, which is rigidly connected to the rotary plate perpendicular to the axis of rotation and is equipped with a braking mechanism, while each welded tubular element is fixed on the mentioned mandrels of welding equipment and carry out their rigid fixation by means of expandable elements placed in each mandrel and made with the possibility of translational motion using pneumatic cylinders. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толстостенные навесные элементы изготовлены из стали методом штамповки с возможностью формирования ребер жесткости, отверстий, пазов и отогнутых плоскостей под различными углами.2. The method according to claim 1, characterized in that the thick-walled hinged elements are made of steel by stamping with the possibility of forming stiffeners, holes, grooves and bent planes at different angles. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что толстостенные навесные элементы изготовлены из конструкционной углеродистой стали.3. The method according to claim 2, characterized in that the thick-walled mounted elements are made of structural carbon steel. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что трубчатые элементы изготовлены методом штамповки.4. The method according to claim 1, characterized in that the tubular elements are made by stamping. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что подвижный разжимной элемент выполнен в виде формы «ласточкин хвост» с коническим выходом под углом 8° для обеспечения требуемого усилия для зажима и разжима тонкостенных трубчатых элементов сварного изделия.5. The method according to claim 1, characterized in that the movable expandable element is made in the form of a dovetail with a conical exit at an angle of 8 ° to provide the required force for clamping and expanding the thin-walled tubular elements of the welded product.
RU2019127054A 2019-08-28 2019-08-28 Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements RU2718507C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127054A RU2718507C1 (en) 2019-08-28 2019-08-28 Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019127054A RU2718507C1 (en) 2019-08-28 2019-08-28 Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2718507C1 true RU2718507C1 (en) 2020-04-08

Family

ID=70156380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019127054A RU2718507C1 (en) 2019-08-28 2019-08-28 Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2718507C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1199546A1 (en) * 1983-11-09 1985-12-23 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Method of connecting process elements to pipeline under pressure
JPH0299273A (en) * 1988-10-03 1990-04-11 Hitachi Zosen Eng Kk Method for repairing tube of low pressure steam condenser
RU2389592C1 (en) * 2008-08-28 2010-05-20 Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" Method of producing complicated axially symmetric welded structures
RU2458768C1 (en) * 2011-06-29 2012-08-20 Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" Method of making thin-wall axially-symmetric welded structure with thick-wall mounted elements
RU2552823C2 (en) * 2013-08-13 2015-06-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of welding parts with different thickness out of dissimilar metals

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1199546A1 (en) * 1983-11-09 1985-12-23 Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Институт Электросварки Им.Е.О.Патона Method of connecting process elements to pipeline under pressure
JPH0299273A (en) * 1988-10-03 1990-04-11 Hitachi Zosen Eng Kk Method for repairing tube of low pressure steam condenser
RU2389592C1 (en) * 2008-08-28 2010-05-20 Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" Method of producing complicated axially symmetric welded structures
RU2458768C1 (en) * 2011-06-29 2012-08-20 Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" Method of making thin-wall axially-symmetric welded structure with thick-wall mounted elements
RU2552823C2 (en) * 2013-08-13 2015-06-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of welding parts with different thickness out of dissimilar metals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5431553B2 (en) Method for forming a desired non-planar configuration with a friction stir forming tool, and method and apparatus for forming a workpiece in a desired non-planar configuration
US7083076B2 (en) Joining structural members by friction welding
US7398911B2 (en) Structural assemblies and preforms therefor formed by friction welding
CN103769746B (en) A kind of impulse magnetic field auxiliary laser welding method and equipment
US5682677A (en) Linear friction welding process for making wheel rims
CN105414745B (en) A kind of replaceable two coordinates laser Machining head of multiaxis NC maching system for preventing Optical Fiber Winding
US20060006157A1 (en) Method and apparatus for repairing or building up surfaces on a workpiece while the workpiece is mounted on a machine tool
US20090108050A1 (en) Friction stirring-joining method and method of manufaturing hollow body
CN104551552A (en) Thermally-formed wheel manufacturing method
RU2458768C1 (en) Method of making thin-wall axially-symmetric welded structure with thick-wall mounted elements
RU2718507C1 (en) Method for fabrication of complex thin-walled welded article with thick-wall suspended elements
CN215880580U (en) Vertical welding tool for circular pipe fitting
US4892993A (en) Welding system for hollow thin walled members
Vural et al. The effect of welding fixtures on welding distortions
US6410876B1 (en) Method for orbital welding of small-, medium-, and large-diameter pipes
CN215903009U (en) Minor diameter thin wall pipe non-full weld fillet weld internal stay frock
Backlund et al. Friction stir welding-weld properties and manufacturing techniques
CN110216497B (en) Machining tool and machining method for thin-wall special-shaped ring
TWI520808B (en) A 3D Cutting Method and Device for Preform Welding of Shaped Fittings
JP2003154470A (en) Friction stirring and joining method
RU2354520C2 (en) Device to centre cylindrical workpieces
RU2659539C1 (en) Method for manufacturing items from pipe billets
CN117532190A (en) Integral welding tool and welding method for 400MW heavy-duty gas turbine transition section assembly
RU2393946C2 (en) Method of are welding of circular joints of thin-wall shells
RU155536U1 (en) HIGH FREQUENCY WELDING MACHINE FOR PROFILED Billets