SU998063A1 - Способ изготовлени сварных ребристых панелей - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к сварке, преимущественно к способам изготовле ни  сварочных ребристых панелей, где стоит зада1ча уменьшени  сварочных деформаций при их изготовлении Q перекревдаванмцимис  ребрами из титановых сплавов. Известны способы уменьшени  деформаций при сварке листов, когда свариваемое полотно прикрепл ют к опорной плите по контуру, а также способ свар ки методсзм сквозного проплавлени  ,сварка со стороны обшивки панели), когда к ребру в процессе сварки, прикладЕэшают раст гивёиощее усилие lj и 2. Эти способы недостаточно эффективны , и не обеспечивают получени  сварны -панельных конструкций с требует ой гео метрией формы. Их применение приводит к необходимости промежуточных опера-г ций правки обшивки и части приваренных ребер, например методом термофиксации , что снижает производите1а.ность и качество материала в результате воз действи  повторных нагревов при термо фиксации. Известен также способ изготовлени  сварных ребристых панелей, при котором к обшивке панели приваривают технологический элемент, фиксируют ее по периметру в сбЬрочно-сварочном приспособлении , приваривают к ней ребра и выполн ют отжиг сошлестно с приспособлением t3j. Однако известный способ не целесообразен в применении при изготовлении тонколистовых панельных конструкций из титановых сплавов, так как материалы плиты и панели должны обладать достаточно хорошей свариваемостью между собой. Т.е. в случае сварки панелей из титановых сплавов материалом плиты должен служить также титановый сплав, что н экономично в св зи с . острой дефицитностью титана. Кроме того, основание в виде плиты не позвол ет осуществить сварку панелей методом сквозного проплавлени , поскольку в последнем случае требуетс  свободный двухсторонний доступ к местам приварки ребер к обшивке панели. И, наконец , если допустить возможность примененч  другого способа фиксации элементов панели к основанию (( например, с помощью разъемных соединений), то в этсм случае, вследствие различи  свойств термического расширени  материалов основани , и панели, при последующей термообработке тонколистовой

конструкции совместно с основанием существует веро тность отклонени  форлы панели от заданной.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение заданной геометрической точности формы панелей.

Дл  достижени  этой цели согласно способу изготовлени  сварных ребристых панелей, при котором кОбшивке панели приваривают технологический элемент, фиксируют ее по периметру в сборочно-сварочном приспособлении, приваривают к ней ребра и выполн ют. отжиг совместно с приспособлением,

технологический элемент выполн ют в виде ленты, материгш и геометричес-кие размеры которой назначают, исход  из следующего соотношени  (U- )д- 1 О , 8 ... О , 7 ( (7 )и - Fj, .

где(;,(5-) /(( пределы текучести, соо.ветственно материала ленты и нели при температуре отжигаi

F , F( - площади поперечного сечени  соответственно ленты и панели, и после приварки ленты к обшивке в ней выполн ют технологические поперечные прорези, которые располагают между ребрами на равном рассто нии от них.

Кроме того, перед приваркой каждое ребро прихватывают к обшивке по его концам.

На фиг. 1 представлена схема осуществлени  способа на фиг. 2 - то же вид сверху; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1.

П р и м е р. Изготовление ребристых панелей по предлагаемому способу осуществл етс  следующим образом.

Вначале к листовой обшивке 1 панели по nepinvieTpy приваривгпот технологическую ленту 2 с шириной А и прочностью при температуре отжига на 20-30% ниже, чем у материала обшивки панели. Это необходимо выполн ть из ,соображений, что при нагреве до темг пературы отжига дл  сн ти  сварочнЕлх напр жений обшивки, например из титанового сплава, жестко зафиксированной по периметру в приспособлении раме 3, обычно изготавливаемой из стали , вследствие разности коэффициентов линейного термического расширени  материала .приспособлени  и обшив .ки в последней возникают раст гивающие напр жени , которые могут пре высить предел текучести при данной температуре. Это приводит к отрицательным результатам при отжиге: панель увеличиваетс  в размерах, что приводит к искажению требуемой геомет рической формы панели, а. в худь-шх случа х может произойти ее разрушение ( образование трещин).

Наличие технологической ленты с прочностью на 20-30% ниже, чем у обшивки панели, позвол ет избежать ука занных неблагопри тных обсто тельств.

Величина оптимального соотношени  прочности определена экспериментальньм путем. Это соотношение практически можно соблюсти трем  пут ми:

1.Материал ленты выбрать с пределом екучести при температуре отжига на 20-30% ниже, чем у обшивки панели . Так при изготовлении сварных панелей из титанового сплава ВТ20

(предел текучести при температуре отжига 65О равен около 30 кгс/мм ленту можно выбрать из титанового сплава (.предел текучести при 650 равен 23 кгс/мм), при Э1СМ ленту можн выбрать одной толщины с обшивкой.

2.Материал ленты можно выбрать таким же, как у обшивки, но толгциной на 20-30% меньше. Например, при изготовлении панели из того же сплава ВТ20 с толщиной обшивки 2 ,.5 мм э качестве ленты можно вз ть листовую заготовку из ВТ20 толщиной 1,82 ,0 мм.

3.Соотношение конструкционной прочности ленты и обшивки можно соблюсти комбинированные методом: подбором марки сплава и толщины ленты.

Возможны и другие варианты, при выполнении любого из вариантов при нагреве до температуры отжига удлин етс  материал ленты, а панель сохран ет требуемую форму.

Есди технологическую ленту вз ть с более низкой прочностью, чем -задана соотношением, то при сварке и особенно при обжиге возникает опасность потери устойчивости панели в зоне технологической ленты, что приводит к расфиксированию обшивки и деформации панели.

После приварки технологической ленты 2 (например автсматической аргонодуговой сваркой) в ней симметрично привариваемым ребрам 4 на рассто нии В/2 (В - рассто ние между ребрами)выполн ют поперечные прорези 5 на глубину до свариваемого учас ка обшивки и ребра.

Прорези 5 необходимо выполн ть с целью предупреждени  вспучивани  обшивки на несвариваемом участке. При приварке ребер 4 к обшивке 1 в результате поперечной усадки металла в несвариваемой зоне эозникает недопустимое вспучивание обшивки 1, которое распростран етс  и на зону приварки обшивки 1 с ребрами 4.

После отжига панели это вспучивание сохран етс . Исправить его терьюфиксацией практ.ически не представл етс  возможньм .

Выполнение прорезей 5 на., указанную глубину гарантирует получение панелей без дефектов. Ширина прорезей может составл ть величину 8-12 мм.

Затем в раме 3 и ленте 2 по периметру выполн ют отверсти  фиксации обшивки 1 в раме 3 с помощью

брлтовогф соединени  б, изготавливаемого из нержавеющей стали. Диаметр. болта дл  рассматриваемого примера выбираетс  равньм 10-14 мМ. Учитыва  что наибольша  деформаци  в продольном направлении от усадки шва идет вдоль привариваемых ребер 4, отверсти  дл  креплени  обшивки в раме располагают соосно с ребрами.

При выполнении отверстий дл  фиксации необходимо, учитывать, что-в процессе нагрева в силу указанной причины материал технологической ленты 2 удлин етс  на величину, приблизительно равную.разности удлинений рамы и обшивки при температуре отжига , а при последующем остывании до комнатной температуры в результате происшедшего удлинени  ленты происходит коробление панели (упругое деформирование) . Это может привести к нарушению геометрии панели, а также к осложнению в выполнении последующих операций-СНЯТИЯ панели с рамы. Дл  обеспечени  свободной усадки ма:териала рамы и панели при остывании отверсти  в технологической ленте выполн ют в виде пазов, оси которых направлены к геометрическому центру рамы, причем пазы образуют от места фиксации к этому центру. Последнее требование выполн етс  с целью обеспечени  услови  создани  в панели в процессе сварки и термообработки (отжига) раст гивающих дву осных напр жений, удерживающих панель в плоскости рамы. Пазы выполн ют длиной не менее разности удлинени  рамы и обшивки панели при температуре отжига, что может быть сравнительно легко рассчитано.

Выбор рамы в качестве сборо-сварочного приспособлени  объ сн етс  необходимостью иметь двухсторонний доступ к обшивке в процессе сборки под сварку и сварки. .

После выполнени  данных операций и закреплени  обшивки в раме в зоне технологической ленты привариваемое ребро 4 устанавливают в прорези подкладки 7 (типовой дл  сварки тавровы соединений методом сквозного проплавлени ). Затем раму с зафиксированно в ней обшивкой располагают над реб .ром в месте его приварки, после чего каждое привариваемо ребро предварительно прихватывают по концам к обшивке Прихватку осуществл ют тем же .методом автоматической сварки сквоз1ньм проплавлением. Длина прихватки Ограничиваетс  размером Д (.фиг.З и дл  рассматриваемого примера составл ет 35-45 мм. Прихватку осущест вл ют с целью уменьшени  деформации панели за счет создани  и в ребре в процессе сварки раст гивающих напр жений .

Дл  слежени  в процессе сварки за стыком ребра и обшивки на последней

.наноситс  риска. Собранные таким обрЦзом ребро и обшивка по длине прижимаютс  друг к другу и к подкладке 7 прижимами 8 (-например пневмоприжитламк клавишного типа и свариваютс  автоматической сваркой методом сквозного проплавлени  дугой, гор щей от . горелки 9, с двухсторонней местной защитной .зоны нагрева инертньм газом. Прижим предотвращает- временные локальные деформации в процессе ов.арки

to и уменьшает остаточные деформации (угловые).

Аналогичным образом осуществл ют сборку под сварку каждого последующего ребра и производ т их сварку,

15 соблюда  последовательность, обеспе- чивающую минимальные деформации панели (как если бы ее сваривали в свободном , не зафиксированном состо нии ) .

0

При сварке происходит усадка металла шва. И поскольку обшивка жестко закреплена в раме, то свободной усадки ПРО.ИЗОЙТИ не может, в резуль .тате в панели возникают двухосные

5 раст гивающие напр жени , удерживающие панель в плоскости рамы. После отжига с термофиксацией панели совместно с рамой указанные напр жени  снимаютс , а сама панель сохран ет требуемую форму.

0

Если термообработку произвол т в воздушной среде, то панель подвергают неполному отжигу (дл  сплава ВТ20 при 650) , если - в вакууме либо в инертном газе, то панель под5 вергают полнс 1у отжигу (при 756 .

С целью сохранени  высоких прочностных свойств рамы (ее жесткости) при температуре отжига ее лучше всего изготавливать из нержавеющей ста0 ли типа 1Х18Н9Т. Это также удлин ет срок службы рамы и предотвращает загазованность , среды при вакуумном от- жиге или в среде инертного газа.

Предложенный способ испытан с поло5 житель ньм результатом при изготовлении с применением сварки опытных натурных панелей из сплава ВТ20 центральной части -крыла сверхзвукового самолета. Размер панелей в плоскости 2500 X 2500 мм, шаг между ребраO ми 65 и 170 мм.

Изобретение целесообразно использовать в авиационной, ракетной и др. отрасл х народного .-.хоз йстваПри изготовлении- панелей из свариваемых

5 сплавов, например на основе титана, алкмини  и др.

Claims (3)

1. Способ изготовлени  сварных ребристых панелей, при котором к обшивке панели приваривают технологичес:кий элемент, фиксируют ее по пери .метру в сборочно-сварочном приспособ5 ении, приваривают к ней ребра и выполнкют отжиг совместно с приспосоОлением отлич ающи и с  тем, что, с целью обеспечени  заданной гео метричгеской точности формы панелей, технологический элемент выполн ют в виде ленты, материал и геометричес кие размеры которой назначают, исход  из следующего соотношени  )л-Рл 0,8...0,7Гбт)лГп где((5у)д ((Гт)и пределы текучести соответственно материала ленты и панели при температуре отжига Рд- и PV) площади поперечного се чени  соответственно ленты и панели, и после приварки ленты к обшивке в ней выполн ют технологические попере ные прорези, которые располагают между ребрами на равном рассто нии от них. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем; что перед приваркой каждое ребро прихватывают к обшивке по его концам. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Бельчук А,А. и др. Сварка в судостроении. Л., Судпромгиз, 1955, с. 338-343.

2. ТР-460-71 НИАТ. Сварка сквозным проплавлением тавровых соединений из титановых сплавов.

3.Куркин С.А. Технологи  изготовлени  сварных конструкций.Атлас чертежей . Л., 1962, с. 145, фиг. 31 /прототип j

2 .