Совершенствование технологического процесса изготовления корпусов аппаратов с применением вибрационной обработки

• Автор: Файрушин, Айрат Миннуллович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 121 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, ИХ ВЛИЯНИЯ НА РАБОТОСПОСОБНОСТЬ АППАРАТОВ И ПУТЕЙ ИХ СНИЖЕНИЯ
1.1. Причины возникновения остаточных напряжений при заготовительных технологических операциях

1.2. Причины возникновения остаточных напряжений при сварочных операциях

1.3. Влияние остаточных напряжений на эксплуатационные параметры конструкций

1.4. Методы снижения остаточных напряжений в сварных конструкциях

1.5. Постановка цели и задач исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОРПУСОВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ АППАРАТОВ
2.1. Расчетный метод определения остаточных напряжений в обечайках, изготовляемых гибкой-вальцовкой
2.2. Закономерности возникновения остаточных сварочных напряжений в обечайках сварных аппаратов из низкоуглеродистой стали
2.3. Исследование формирование погрешностей формы и размеров корпусов аппаратов
2.4. Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ НА ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ТОЧНОСТЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
3.1. Влияние вибрационной обработки на величину остаточных напряжений в обечайках, изготовляемых гибкой
3.2. Исследование влияния вибрационной обработки в процессе сварки на величину остаточных сварочных напряжений и точность изготовления сварных конструкций
3.3. Влияние вибрационной обработки в процессе сварки на механические свойства сварных соединений корпусов аппаратов
3.4. Исследование влияния вибрационной обработки в процессе сварки на микроструктуру металла шва и околошовной зоны
3.5. Выводы
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ АППАРАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВИБРАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ
4.1. Технология снятия остаточных напряжений в базовых деталях корпусов аппаратов вибрационной обработкой
4.2. Разработка технологии сборки корпусов аппаратов с применением вибрационной обработки
4.3. Усовершенствованный технологический процесс изготовления корпусов аппаратов с применением вибрационной обработки
4.4. Выводы
5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Важнейшим направлением экономического развития страны является экономия материальных, энергетических и трудовых ресурсов, экономное расходование металла, топлива, электроэнергии. Одним из перспективных направлений в экономии материальных и энергетических ресурсов является повышение точности заготовок и деталей машин и агрегатов в процессе их изготовления, максимальное приближение заготовки к детали, создание менее энергоемких технологических процессов за счет широкого применения различных методов обработки металлов.
В различных отраслях машиностроения большое распространение имеет класс кольцевых деталей и узлов: обечайки, бандажи, диски, кольца жесткости, фланцы, днища. В химическом и нефтяном, энергетическом и атомном, транспортном и сельскохозяйственном машиностроении указанный класс узлов и деталей имеет значительную металлоемкость, требует больших затрат энергии при изготовлении. Так, в химическом, нефтяном и атомном машиностроении металлоемкость базовых элементов машин и аппаратов (обечаек, днищ и фланцев) составляет от 40% до 70%, а иногда доходит до 80% от всей металлоемкости изделия [1, 17, 28].
Особенностью процесса изготовления кольцевых элементов (обечаек, днищ), изготовляемых холодным пластическим изгибом и сваркой замыкающего стыка или гибкой профиля в горячем состоянии и последующей сборкой и сваркой замыкающего стыка, является необходимость проведения термической обработки с целью снятия остаточных изгибных и сварочных напряжений при определенных соотношениях размеров и кривизны кольцевых заготовок и деталей.
Анализ природы и механизма возникновения остаточных напряжений в кольцевых элементах химического и нефтяного оборудования и методов снятия этих напряжений говорит о том, что остаточные напряжения могут достигать значительных величин и оказывать существенное влияние как на точность из-

Остаточные напряжения для пластической области деформирования {г >г0)

&ост к ' ^ “ ^2 к • щ

(2.8)
Остаточные напряжения являются самоуравновешивающимися по сечению детали, так как на последнюю после разгрузки не действуют внешние силы. Поэтому сумма напряжений и сумма моментов от напряжений по сечению детали должны быть равны нулю. Из-за симметрии эпюры напряжений относительно нейтрального слоя (рис. 2.1) первая сумма автоматически равна нулю. Для проверки равенства нулю суммы моментов записываем выражение

-5/2 О
(Ь+ |

з!2( _ 2 МЛ
Ят ' 8Ъ /
СІ
*-2-М
К 53,

0 Ят-(т + 2)

(2.9)
11 N О ^-12- — ц / 777+2 £ .777+2 * 1 М / з
* ,4 3 Г ->777+2 ° / Ят -(777 + 2) уЗ 8 V

После раскрытия скобок в последнем выражении получаем
„777+
£ 4-г3 2-Е-г} 4-г}
./т *—* — * —“

у3 Л^.(от + 2)
3 7? ^3 3-/? уЗ Ят-(т + 2) 2,и+
+2 д. 20т+2-*
2т+2‘(т + 2).Л"?_(«7 + 2)-Лт “

•2о"г+2 +
„777 +
А:-2«+
4-го 2-Е-го
Я 3 Л"г (777 + 2)*2"г+2 Лш-(777 + 2) уЗ ' /г-
4-2о3 2-к 5т+2 4'2° Ьг?*+
+ уЗ ' Ят -(т + 2) 2т+2 т + 2)-Ят

(2.10)