Устройство для сборки под сварку кольцевых изделий из листового проката

Полезная модель относится к общему машиностроению, в частности к сварочному производству при сборке под сварку кольцевых изделий для производства труб и других цилиндрических изделий, и может быть использована в отраслях энергетического, химического, металлургического и транспортного машиностроения.
Сложность производства кольцевых изделий из листового проката, например, диаметром 100-500 мм с толщиной стенки 4-5 мм состоит в значительном смещении его кромок после гибки в зоне их стыкового соединения, которое способствует появлению недопустимых по величине зазоров (более 0,5 мм) между двумя кромками листового проката, что приводит к появлению непоправимых дефектов в сварном шве (непроваров, прожогов), как при их смещении вдоль оси кольцевых изделий, так и при смещении между двумя свариваемыми листами (депланация), а также между кромками листа с внутренней ее стороны.
Известно устройство для совмещения кромок листового проката, которое состоит из рамы, захватных приспособлений и винтового механизма для совмещения кромок [1].
В указанном устройстве кромки листового проката закрепляют с помощью захватных приспособлений, а затем вручную стягивают их с помощью винтового механизма.
Недостатком указанного устройства является низкий уровень точности размерных характеристик зазоров между стыкуемыми листами с использованием ручного труда.
Известно устройство для сборки под сварку кольцевых стыков емкостей из алюминиевых сплавов [2], представляющее собой разборное подкладное кольцо с диаметром большим относительно диаметра свариваемых листов с зазором, образующимся при нагреве, а при охлаждении гарантированного натяга между подкладным кольцом и свариваемыми листами и состоящие из нескольких частей, соединенных между собой коническими болтовыми соединениями. При этом данное устройство включает на наружной поверхности, в районе кромок свариваемых листов, установку нагревательных элементов.
Кромки свариваемых листов нагревают с помощью нагревательного элемента и в нагретом состоянии свободно надвигают на собранное вне емкости подкладное кольцо.
После отключения нагревательного элемента полученную сборку охлаждают до комнатной температуры и выполняют сварку кольцевого стыка, после чего подкладное кольцо удаляют.
Недостатком упомянутого изобретения является сложность его конструкции, которое способствует увеличению зазоров между свариваемыми кромками листа, а также повышению трудоемкости процесса сварки.
Известно устройство для сборки под сварку кольцевых изделий, включающее смонтированный на корпусе поворотный ложемент (стол) для свариваемых изделий, а также тарельчатый прижим с радиальными прорезями, регулировочным винтом и разрезным кольцом на боковой кольцевой поверхности прижима [3].
Несмотря на положительный эффект от снижения остаточной деформации кольцевого изделия, недостатком указанного устройства является низкая надежность в образовании допустимого по размерам зазора между стыкуемыми кромками свариваемых листовых заготовок, необходимого для получения качественного сварного соединения.
Наиболее близким к заявленному изобретению, целью которого является повышение качества сварного шва путем уменьшения зазора в стыкуемом соединении двух листов, является  установка для сборки и сварки продольных швов тонкостенных обечаек [4]. На основании установки закреплена прижимная балка с откидным клиновым фиксатором для кромок обечайки с возможностью его перемещения вдоль балки, а также два торцевых упора, охлаждаемая подкладка и ложемент, установленный с возможностью его перемещения. Несмотря на положительные результаты по качеству сварного шва, недостатком указанного устройства является чрезмерная сложность конструкции и отсутствие возможности регулирования размерных характеристик зазоров между двумя стыкуемыми листами кольцевых изделий [4].
Задача, решаемая в заявленном изобретении, заключается в устранении указанных недостатков и создании устройства с компактным расположением узлов и механизмов в упомянутом устройстве, а также в универсальном воздействии на смещение кромок кольцевой заготовки из листового проката как вдоль оси кольцевого изделия, так и между двумя свариваемыми листами (депланация), а также между кромками листового проката с его внутренней стороны с последующей фиксацией необходимых по размеру зазоров между их кромками, обеспечивающих точность сборки под сварку кольцевых заготовок с получением бездефектного сварного шва.
Технический результат в заявленном изобретении заключается в создании устройства с гарантированным обеспечением точной сборки, а также допустимых зазоров между кромками листового проката.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном изобретении на полезную модель после установки кольцевой заготовки на раме из сварной конструкции (фиг.1 поз.1) и ее крепления на неподвижных зажимах (фиг.1 поз.2) под действием прижимного цилиндра с закрепленной на нем прижимной плитой (фиг.1 поз.3) механически воздействуют на торцы кольцевой заготовки (фиг.1 поз.6) с требуемым усилием, обеспечивая их выравнивание с допустимым по величине зазором вдоль оси кольцевой заготовки не более 0,5 мм, а с помощью подвижных зажимов (фиг.1 поз.5) и цилиндров, установленных также на раме, обеспечивается прижатие кромок листового проката кольцевой заготовки к неподвижным зажимам (фиг.1 поз.2) с образованием допустимого зазора не более 0,2 мм, при этом достижение допустимого зазора кольцевой заготовки с внутренней ее стороны составляет не более 0,1 мм и осуществляется путем прижатия одной кромки листового проката, закрепленной в зажиме, в сторону ее второй неподвижной кромки.
На фиг. 1 представлен общий вид заявленного устройства.
Принцип работы, заявленного устройства, в промышленных условиях ПАО «Тяжпрессмаш».
Оператор устанавливает кольцевую заготовку из листового проката из стали 30ХГСА в упомянутое устройство на неподвижные зажимы (поз.2). Цилиндр, перемещая прижимную плиту (поз. 3, фиг. 1), воздействует механически на торцы кольца, в результате чего обеспечивается выравнивание торцов.
Подвижными зажимами (фиг.1 поз.5), при помощи цилиндров с прижимной плитой (поз. 3, фиг. 1), производится прижатие кромок обечайки к неподвижным зажимам, в результате чего обеспечивается выравнивание кромок обечаек по высоте.
После устранения депланации плита прижимная, обеспечивающая выравнивание торцов при помощи цилиндра (поз. 3, фиг. 1) отводится от заготовки кольца, после чего цилиндром сведения кромок (с закрепленной в зажимах одной кромкой кольца, вторая кромка неподвижна) производится поворот рычага (поз. 4, фиг. 1), обеспечивая стык кромок с минимально-допустимым зазором.
Ультразвуковой контроль качества сварного шва дал положительные результаты, подтвердив отсутствие дефектов.
Использованная информация
1. Гитлевич А.А и др. Альбом механического оборудования сварочного производства. М., 1974, с. 58-63
2. А.С. 609607, кл. B23K 37/04, 29.03.1976
3. А.С. 4619576/27, кл. B23K 37/04, 14.12.1988
4. А.С. 1011355 А1, кл. B23K 37/04, 15.04.1983