Тонкостенные сосуды (листы 143 ...146).

Сосуды, работающие под давлением, обычно изготовляют в форме цилиндра (лист 143, рис. 1, б), то­ра (рис. 1, в) или сферы (рис. 1,а). Характерными для сосудов являются стыковые соединения. Обечай­ки сваривают прямолинейными продольными швами. Кольцевыми швами соединяют сферические до­нышки и обечайки, круговыми швами вваривают штуцера в сферические, цилиндрические и торовые элементы.

Тонкостенные сосуды (толщиной до 7 мм) изготовляют как из низкоуглеродистых и низколегирован­ных сталей низкой и средней прочности, так и из сталей высокопрочных и особопрочных, сплавов ти­тана, алюминия, магния, применяя сварку в защитных газах.

Примеры конструктивного оформления стыковых соединений показаны на рис. 2. Соединение без подкладки (рис. 2, а) является основным, но представляет трудности для сборки и сварки с полным про­тивлением. Соединения с остающейся подкладкой (рис. 1,6) позволяют упростить сборку и сварку коль­цевого шва, но применимы лишь для сталей низкой и средней прочности, которые обладают хорошей свариваемостью и малой чувствительностью к концентраторам напряжений. Соединение с местным утолщением стенки в зоне шва (рис. 2, в) используют в случае необходимости компенсировать разу­прочнение основного металла в зоне соединения.

Примеры конструкций сварных сосудов показаны на рис. 3 ... 5. Корпус фильтра (рис. 3) имеет тон­костенную оболочку и жесткий фланец. Такая конструкция позволяет выполнять сборку и сварку коль­цевого шва между обечайкой и донышком на разжимной оправке. В замкнутой конструкции баллона для газа (рис. 5) подобный прием неприменим. Поэтому для удобства сборки и сварки кольцевых швов используют остающиеся подкладки. В конструкции сферического сосуда из титанового сплава (рис. 4) применяют для повышения надежности работы кольцевых швов утолщение кромок в зоне сварного шва.

На рис. 6, а... в показаны примеры конструктивного оформления соединений штуцера с оболочкой тонкостенного сосуда.

Технология сборки и односторонней сварки продольных швов тонкостенных сосудов предусматри­вает применение стендов с клавишными прижимами (лист 144, рис. 9), которые обеспечивают равно­мерное и плотное прижатие кромок к подкладке. На рис. 7 (лист 143) показано поперечное сечение при­способления для прижима кромок. Кромки обечайки прижимаются к ложементу 2 с подкладкой 3 кла­вишными прижимами 1, закрепленными на балках 5. Давление на клавиши передается пневмошланга­ми 4. Установка и прижатие кромок обечайки производятся в такой последовательности. Поворотом эксцентрикового валика 1 (лист 143, рис. 8) из прокладки выдвигаются фиксаторы 2, после чего до упо­ра в них справа заводится первая кромка и зажимается подачей воздуха в шланг. Затем фиксаторы убирают, вторую кромку подают до упора в зажатую первую и зажимают своими прижимами. Таким образом достигается точная установка свариваемого стыка по оси подкладки.

В крупносерийном производстве тонкостенных сосудов для выполнения сборочно-сварочных опера­ций необходимо применять высокопроизводительную оснастку. На рис. 10, а (лист 144) показана схема установки, осуществляющей приемку обечайки, ориентирование стыка, прижатие его к подкладке сим­метрично относительно формирующей канавки в подкладке, выполнение сварного шва, освобождение обечайки из зажатия, ее сборос.

От обечаек, расположенных на наклонном накопителе 5, отсекателем 7 отделяется одна обечайка и скатывается на приемное место 9 тележки 8. При движении этой тележки обечайка надвигается на консоль б планшайбы, находящейся в положении приема, опускается на нее, а тележка отходит в ис­ходное положение. Оператор ориентирует одну из кромок вдоль оси канавки 2 (рис. 10,6) подкладки и фиксирует ее вакуумными присосками 1. Вторую кромку устанавливают впритык к первой. Сборочная операция завершается установкой заходных планок и включением шагового поворота планшайбы 1 (рис. 10,д) . Точная установка стыка под сварочную головку обеспечивается конусным фиксатором 4, который одновременно используется для закрепления конца консольной балки 2 относительно портала 3. Кромки обечайки зажимаются клавишными прижимами 1 (рис. 10, в) . Операция сварки может вы­полняться без участия оператора. После ее окончания клавишные прижимы и фиксаторы отходят, и по­ворот планшайбы 1 (рис. 10, а) переносит сваренную обечайку на позицию съема, где она подхватыва­ется приемным устройством тележки.

При сварке продольных швов тонкостенных обечаек возникают деформации, характер которых показан на рис. 11. Исправление этих деформаций может быть выполнено прокаткой шва и околошов­ной зоны роликами прокатной машины по схеме на рис. 12.

Сварку кольцевых швов, собранных встык без остающейся подкладки, как правило, выполняют на внутренней разжимной подкладке. Однако вследствие разогрева и расширения металла в зоне сварки возможен отход кромок от подкладки (лист 145, рис. 13) , вызывающий их взаимное смещение или да­же прожог. Для прижатия кромок к подкладке можно применять наружные стяжные ленты (рис. 14), но при этом перемещения кромок устраняются лишь частично. Более эффективным оказывается прижа­тие кромок к подкладному кольцу роликом, перекатывающимся по кромкам непосредственно перед сварочной дугой (рис. 15). Приспособление закрепляется на консоли перед сварочной головкой. Приса­дочная сварочная проволока 2 проходит под роликом 1, имеющим кольцевую проточку.

Кольцевой шов можно выполнять сваркой изнутри обечайки, располагая разжимную оправку с на­ружной стороны (рис. 16). В этом случае местный разогрев кромок при сварке вызывает увеличение усилия их прижатия к наружной оправке и улучшение теплоотвода.

Вопросы сборки под сварку кольцевых стыков особенно актуальны при серийном производстве со­судов. При изготовлении пустотелых шарообразных поплавков операция сборки и сварки выполняется в автоматической установке (рис. 17) . Подача полусфер осуществляется по наклонному лотку, причем заготовки движутся попарно до неподвижного упора 1. Совмещение плоскости стыка с плоскостью рас­положения электрода, перпендикулярной к оси вращения заготовок, осуществляется с помощью шли­фованного откидного ножа 7. Во время сборки изделия нож находится в верхнем положении между центровыми бабками. Поданные в станок полусферы располагаются по обе стороны от ножа и плотно прижимаются к нему штоками пневмобабок, сначала передней 2, а затем задней 5 и закрепляются пружинящими захватами 3. Шток задней бабки 5 фиксируется колодочным тормозом 6. После этого пе­редняя бабка смещается назад на 2 мм, освобождая зажатый нож, который отбрасывается в нижнее положение. Затем передняя бабка с защемленной в ней полусферой подается до полного соприкоснова - ния со второй полусферой. Благодаря наличию тормоза и откидного ножа торец полусферы, защемлен­ный в задней бабке, располагается точно в плоскости электрода сварочной головки 4 независимо от не­точности размеров самого изделия. После окончания сварки шар по наклонному желобу выкатывается наружу, по пути включая механизм загрузки. Рассмотренная технология эффективна, но применима лишь к изделиям, в которых из-за отсутствия внутреннего давления допустимы взаимное смещение кромок и непровары, если обеспечена герметичность сварного шва.

Механизация сборки обечайки с днищами тормозного баллона основана на использовании нахле - сточного соединения, получаемого запрессовкой конусной отбортовки днища в обечайку. На рис. 18, а показана схема четырехпозиционной полуавтоматической установки для сварки таких тормозных бал­лонов.

На позиции I (рис. 18, а, б) оператор устанавливает в захваты 1 (рис. 18, б) и 2 обечайку и днища. Остальные операции выполняются автоматически. Захваты 1 зажимают обечайку, а пневматические цилиндры захватов 2 с магнитными улавливателями обеспечивают запрессовку днищ в обечайку. Соб­ранный сосуд шаговым поворотом вала подается на сварочную позицию II (рис. 18, а, в) .где он осво­бождается от зажатия после того, как захватывается с торца деталями вращателя 4 (рис. 18, в) . Со­вмещение электродов сварочных головок 3 с плоскостью каждой ступеньки нахлесточного соединения осуществляется искателем, выключающим установочное движение головки в осевом направлении в мо­мент совпадения ее со ступенькой нахлестки. Высокопроизводительный процесс сварки в углекислом газе при некотором смещении точки сварки от зенита (рис. 19) обеспечивает хорошее формирование шва при скорости сварки до 180 м/ч. Окончание сварки служит сигналом для включения захвата 1 (рис. 18, в) , освобождения от вращателя 4 и совершения шагового поворота. На позиции III (рис. 18,д) захваты раскрываются, и обечайка скатывается в приемное устройство. На рис. 20, 21 (лист 146) пока­зана конструкция захватов рассматриваемой установки, входящих в четырехпозиционное транс­портное устройство. На каждой из четырех позиций имеется две пары захватов, закрепленных на пово­ротной штанге 1 (рис. 20). Две подвижных губки 1 и 2 (рис. 21) одного захвата своими зубчатыми рей­ками 3 и 5 взаимодействуют с одним ведущим зубчатым колесом 4, что обеспечивает их симметричное сближение или расхождение. Оба зубчатых колеса двух парных захватов одной позиции находятся на общем валу, который приводится во вращение рейкой 7 на штоке пневмоцилиндра б.

Для обеспечения высокого качества круговых швов сосудов при вварке в них штуцеров и фланцев так же, как и при сварке продольных и кольцевых швов, целесообразно обеспечить хорошее прижатие кромок к подкладке с формирующей канавкой. Два варианта схем приспособлений для сварки круго­вых швов на сосудах из алюминиевого сплава АМгб показаны на рис. 22, а, б, причем, при сварке из­нутри по схеме рис. 22, б термическое расширение кромок обеспечивает их дополнительное прижатие к подкладке, формирующей корень шва. Конструктивно прижимные устройства получаются достаточно сложными (рис. 24, а). Более эффективным для алюминиевых сплавов является прижим кромок оболоч­ки через кромку фланца (рис. 24, б), однако такая схема может быть использована при толщине соеди­няемых элементов не более 2 мм. В случае большей толщины соединяемых элементов целесообразно применять фланцы с технологическим выступом (рис. 23, а, б).

При крупносерийном производстве сосудов из низкоуглеродистых сталей штуцеры вваривают ду­говой или рельефной контактной сваркой (рис. 25, а, б) . Рельефная сварка обеспечивает наиболее вы­сокую производительность. Для упрощения центровки при сборке с оболочкой штуцер должен иметь внутренний диаметр несколько больше диаметра отверстия оболочки.