Вплив виконання просторових зварних швів на точність робочих розмірів бурових доліт ріжуче–стираючого типу

Анотація

Розглядається проблема забезпечення точності виготовлення доліт ріжуче-стираючої дії. На основі теоретичних досліджень, комп’ютерного моделювання і експериментальних випробувань, обґрунтовано схеми виконання зварних швів для Г-подібних деталей на прикладі приварювання лопатей до корпусу долота. Розроблено рекомендації щодо виконання зварних швів для Г-подібних деталей. На основі пружно-пластичного аналізу теоретично обґрунтовано заходи зі зменшення теплових поздовжніх і поперечних внутрішніх деформацій, спричинених джерелом тепла, яке рухається уздовж зварного шва. Розроблено імітаційні моделі для оцінювання впливу теплової дії та спричинених нею під час виконання зварного шва за різними схемами залишкових деформацій на точність робочого діаметра долота. На основі розроблених моделей показано, що теплові деформації, які виникають під час виконання просторових криволінійних зварних швів, є значними і стосуються переважно лопатей, а не корпусу (тобто менш масивних деталей), мають місце вигини, повороти та перекоси лопатей. Скінченно-елементне моделювання напружено-деформованого стану заготовки корпусу долота із привареними лопатями проводилося послідовно в середовищі ANSYS (академічна ліцензія) – Transient Thermal (визначення теплового навантаження) та Static Structural (визначення деформацій та напружень). Встановлено, що найменші деформації лопаті спостерігаються під час виконання другого зварного шва тієї ж лопаті за схемою виконання шва з місця спряження циліндричної та конічної поверхонь. Результати, отримані за допомогою імітаційних моделей, підтверджено експериментальними даними, що дозволило обґрунтувати раціональну схему приварювання лопатей до корпусу долота ріжуче-стираючої дії, що базується на методі зворотних деформацій, для забезпечення точності виробу загалом. Запропоновано рекомендації щодо послідовності виконання просторових криволінійних зварних швів виробів, технологія виготовлення яких передбачає приварювання декількох елементів, які дозволяють підвищити точність їх виготовлення завдяки мінімізації теплової навантаженості та залишкових теплових деформацій деталей з’єднання.