УСТАНОВКА ДЛЯ СВАРКИ КОЛЬЦЕВЫХ СТЫКОВ ОБОЛОЧЕК
INSTALLATION FOR WELDING OF ANNULAR JOINTS OF ENVELOPES

Изобретение относится к области сварочной техники, в частности к устройствам для сварки плавлением замыкающих кольцевых стыков оболочек с использованием разжимных колец, и может применяться в ракетно-космической, авиационной, химической и других отраслях.
Известна установка для двухсторонней сварки кольцевых швов по АС СССР №306935 (B23K 37/04, БИ №20-71), включающая переднюю и заднюю бабки с планшайбой и прижимом, сварочную головку и механизм растяжения кромок стыка.
Известна установка для сборки и сварки труб по АС СССР №1613286 (B23K 37/04, БИ №46-88), содержащая неподвижную и подвижную бабки с зажимным элементом, сварочный аппарат, разжимное кольцо с возможностью осевого перемещения для внутренней поверхности стыка.
Вышеперечисленные установки могут применяться только при открытом торце свариваемых оболочек и не позволяют использовать их для сварки замыкающих стыков оболочек с глухими торцами, т.к. доступ к внутренней поверхности замыкающего стыка возможен только через люк-лаз.
В то же время известно, что применение разжимных колец позволяет:
- уменьшить смещение свариваемых кромок и остаточные сварочные деформации в зоне кольцевых стыков (Чертов И.М. Применение разжимных подкладных колец для снижения остаточных напряжений при сварке кольцевых швов. - Автоматическая сварка. - 1984. - №12. - С.40-42), снижающих несущую способность и эксплуатационную надежность обечаек, и тем самым исключить необходимость введения компенсирующих усилений, увеличивающих вес оболочек (Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. - М.: Машиностроение. - 1994. - С.13-14);
- повысить качество сварных швов, поскольку качество шва, полученного с использованием проплавоформирующей канавки, выше качества шва, полученного сваркой на весу (без разжимных колец).
Известно применение разжимных колец, состоящих из последовательно соединенных между собой сегментов, имеющих возможность перемещения относительно друг друга с помощью механизмов изменения диаметра колец, установленных на каждом сегменте (АС СССР №423595, B23K 37/06, БИ №14-74). Для сварки замыкающих кольцевых стыков кольцо устанавливают под свариваемый стык, разжимают, а после сварки кольцо демонтируют (сжимают, разбирают на отдельные сегменты) из оболочки через люк-лаз вручную.
Разжимные кольца диаметром до 2000-2500 мм сравнительно легко устанавливают и демонтируют через люк-лаз несколько операторов, находящихся внутри оболочки.
При увеличении диаметра кольцевого стыка необходимо увеличивать количество сегментов разжимного кольца для обеспечения веса каждого сегмента приемлемым для ручной работы. Это существенно усложняет работу с разжимными кольцами и увеличивает трудоемкость сборочно-сварочных работ.
Как при сборке разжимного кольца до его разжима, так и при его разборке после уменьшения диаметра кольца, а тем более после демонтажа нескольких сегментов, кольцо может легко потерять устойчивость и самопроизвольно разрушиться (сложиться), особенно при горизонтальном расположении оси свариваемых оболочек. Очевидно, что это может привести к повреждению свариваемых оболочек и повышению вероятности травматизма.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для сварки кольцевых стыков оболочек (С.А.Куркин и др. Технология, механизация и автоматизация производства сварных конструкций. Атлас. М.: Машиностроение, 1989, с.222, 223), содержащее смонтированные на станине вращателя переднюю и заднюю стойки с планшайбами, сварочную головку и разжимное кольцо, устанавливаемое внутри обечайки. Известное устройство не обеспечивает необходимое качество сварки при увеличении диаметра свариваемых обечаек.
Предлагаемым изобретением решаются следующие задачи:
- обеспечение безопасных условий труда при работе с разжимными кольцами внутри обечаек;
- повышение качества сварки.
Для решения указанных задач в установке для сварки кольцевых стыков обечаек, содержащей смонтированные на станине вращателя переднюю и заднюю стойки с планшайбами, сварочную головку, разжимное кольцо, установленное внутри обечайки, согласно изобретению для обеспечения удерживания собранного разжимного кольца в неразжатом состоянии устройство снабжено дополнительным кольцом с равномерно расположенными по его периметру с возможностью радиального перемещения до касания c наружной поверхностью стыка электромагнитами, которое установлено на станине вращателя с возможностью осевого перемещения, а разжимное кольцо состоит из сегментов с элементами из ферромагнитного материала, причем количество электромагнитов равно количеству сегментов разжимного кольца.
Отличительные признаки, позволяющие решить поставленные задачи:
- для размещения электромагнитов на станине вращателя и для обеспечения удерживания собранного разжимного кольца в неразжатом состоянии установлено подвижное вдоль станины дополнительное кольцо, на котором равномерно по его периметру размещены радиально подвижные электромагниты, количество которых равно количеству сегментов разжимного кольца;
- сегменты разжимного кольца содержат элементы, выполненные из феррамагнитного материала, чтобы обеспечить удержание сегментов в рабочем положении электромагнитами при сборке-разборке разжимного кольца.
Совокупность отличительных признаков обеспечивает возможность применения разжимных колец при увеличении диаметра свариваемых оболочек для повышения качества сварки замыкающих сварных кольцевых стыков при одновременном повышении безопасности сборочно-сварочных работ.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена схема установки.
Устройство включает станину 1 вращателя, на которой установлены передняя стойка 2 с планшайбой 3, роликоопоры 4, задняя стойка 5 с планшайбой 6, кольцо 7 с электромагнитами 8, разжимное кольцо, состоящее из сегментов 9, и сварочная головка 11. Кольцо 7 имеет возможность осевого перемещения вдоль станины 1. Сегменты 9 разжимного кольца содержат конструктивные элементы 10, выполненные из ферромагнитного материала, количество сегментов 9 соответствует количеству равномерно расположенных по периметру кольца 7 электромагнитов 8. Сегменты 9 разжимного кольца могут быть полностью выполнены из ферромагнитного материала.
Роликоопоры 4, задняя стойка 5, кольцо 7 и сварочная головка 11 могут перемещаться вдоль оси станины 1 вращателя.
Электромагниты 8 установлены на кольце 7 с возможностью радиального перемещения.
Устройство работает следующим образом.
После сборки свариваемой обечайки 12 на планшайбах 3, 6 и роликоопорах 4 кольцо 7 с электромагнитами 8 перемещают вдоль станины 1 так, чтобы электромагниты 8 расположились вдоль свариваемого кольцевого стыка, после чего электромагниты 8 перемещают в радиальном направлении до касания с наружной поверхностью стыка.
Операторы, попадающие во внутреннюю полость обечайки 12 через люк-лаз 13, поочередно устанавливают и соединяют друг с другом сегменты 9 разжимного кольца, включая при установке каждого сегмента 9 электропитание соответствующего электромагнита 8. Каждый сегмент 9 и собранное разжимное кольцо в неразжатом состоянии удерживаются электромагнитами 8.
После сборки разжимного кольца увеличивают его диаметр, упруго растягивая свариваемые кромки кольцевого стыка обечайки, выключают электропитание электромагнитов 8, отводят их от наружной поверхности обечайки и перемещают кольцо 7 с электромагнитами 8 вдоль станины 1, освобождая место для сварочной головки 11. Устанавливают сварочную головку 11 в требуемое положение, включают вращение обечайки 12 и сваривают кольцевой стык.
После сварки перемещают кольцо 7 с электромагнитами 8 и располагают их вдоль сваренного стыка, радиально перемещают электромагниты 8 до касания с наружной поверхностью оболочки, включают электропитание электромагнитов 8 и разбирают разжимное кольцо на сегменты 9, выключая поочередно соответствующие электромагниты 8.
После демонтажа сегментов 9 разжимного кольца через люк-лаз 13 оболочку снимают с вращателя любым известным способом.