CZ306902B6 - Způsob výroby dna nádoby s přírubou - Google Patents

Description

Způsob výroby dna nádoby s přírubou

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby den nádoby, zejména pro reaktory v jaderné energetice.

Dosavadní stav techniky

Nejjednodušší a doposud nejrozšířenější způsob výroby tohoto typu dna nádoby s přírubou je výroba samotného hladkého dna a samostatného kroužku/prstence, který je poté ke dnu přivařen.

Hladké dno bez příruby se vyrobí z kruhové desky lisováním v matrici a patrici, které mají tvar a rozměry příslušného dna. Kroužek se vyrobí klasickým způsobem technologií volného kování. Pak se oba díly svaří k sobě po celém obvodu.

Výhody tohoto postupu spočívají v tom, že se jedná o osvědčenou technologii s nižšími nároky na hmotnost kovárenských ingotů a snazší manipulací s polotovarem během výroby.

Nevýhody tohoto postupu jsou časově náročná výroba hladkého dna i kroužku, přičemž při výrobě v okolí svarů překonává materiál různé proměny, jako jsou fázové transformace či změna objemu tepelnou roztažností materiálu při sváření.

Vlivem těchto proměn mohou vznikat v místě svarů a jeho blízkém okolí tahová napětí, způsobující po čase trhlinky. V těchto místech dochází ke snížení mechanických hodnot materiálu a ke ztrátě odolnosti vůči tečení při zatížení.

To má za následek snížení životnosti daného zařízení a nebezpečí poškození v průběhu činnosti.

Existují i technologie, kdy se samotné hladké dno vyrábí svařením ze dvou tlustých plechů, což kromě výše uvedených nevýhod rovněž klade větší nároky na průběžné zkoušení. Tento postup výroby je z hlediska odběratelů dílů pro jadernou energetiku na hranici použitelnosti. Uvedeným postupem vyrobená dna lze považovat z technologického hlediska za zastaralá.

Známá je i technologie, kterou lze vyrobit dno s přírubou bez aplikace dodatečného přivaření příruby. Jako vstupní polotovar se používá kotouč o větší tloušťce, než je požadovaná síla stěny dna.

Ohřátý výchozí kotouč se vloží do dutiny matrice a kove se řadou úderů horním tvarovým kovadlem v podobě desky, přičemž se toto kovadlo postupně pootáčí okolo svislé osy.

Tvářený materiál je postupně vytlačován směrem nahoru, až dosáhne nad okraj matrice, kdy může být napěchován, čímž se vytvoří příruba, nebo se síla stěny dna ve vrchní části zvětší tak, že příruba se vyrobí obráběním.

Nevýhodou je však obtížná manipulace s tvářeným materiálem, a to jak na počátku, kdy se obtížně provádí středění výchozího kotouče v dutině matrice, což má za následek sníženou přesnost hotového výkovku, tak i na konci kování při vyjímání hotového výkovku z dutiny.

Nevýhodou je také vysoká vstupní hmotnost polotovaru, padání okují dovnitř dutiny matrice a dovnitř dutiny předkovku, kde se hromadí v místě budoucí kopule dna a dochází ke vzniku otlaků.

- 1 CZ 306902 B6

Největším nedostatkem je ale nutnost zabezpečit pootáčení horního nástroje anebo matrice pomocí otočného stolu, což je poměrně velmi náročná investice.

Známý je i podobný postup, jako výše popsaný, který využívá stejnou technologii tváření, avšak s nástroji zrcadlově otočenými.

To znamená, že patrice je stacionární spodní nástroj, jehož povrch odpovídá vnitřnímu povrchu výkovku dna, a horní nástroj je otočná tvářecí deska s profilem pracovní plochy, odpovídající vnějšímu tvaru výkovku dna.

Pracovní část horního nástroje může být tvořena i dvěma profilovanými deskami, sestavenými do tvaru kříže.

Postup tváření je stejný včetně nakování okraje dna, ze kterého lze dalším tvářením nebo jen opracováním získat dno s přírubou.

Výhodou oproti předchozímu způsobu je, že při kování nevzniká nebezpečí zatlačení okují do vnitřního povrchu dna, ostatní nevýhody však ani tímto způsobem odstraněny nebyly.

Úkolem předmětného vynálezu je proto vyvinout způsob výroby dna nádoby s přírubou, u kterého budou odstraněny shora uvedené nedostatky známého stavu techniky.

Podstata vynálezu

Shora uvedený úkol byl podle tohoto vynálezu splněn tím, že byl vyvinut způsob výroby dna nádoby s přírubou, zejména pro reaktory v jaderné energetice, který obsahuje následující kroky:

- po ohřevu ingotu na tvářecí teplotu se volným kováním na kovacím lise vyrobí předkovek ve tvaru kruhové desky o výšce H a průměru 0,

- po druhém ohřevu na tvářecí teplotu se předkovek umístí na pracovní desku spodního kovadla,

- první patrice se zatlačí soustředně do předkovku do hloubky n pro vytvoření rozkovku,

- rozkovek se překlopí kolem vodorovné osy o 180° a po umístění na obráběcí stroj se mechanickým opracováním vytvoří vlnovec, který má uprostřed spodní prohlubeň X a po obvodu vypuklé části má horní prohlubeň Y o poloměru R,

- vlnovec se po ohřevu umístí na předem připravenou sestavu nářadí pro lisování vypuklou části směrem nahoru na tvářecí kroužek,

- hlavní patrice se zatlačí do hloubky h soustředně do vlnovce pro vylisování dna zpětným tažením, kteréžto dno je opatřeno vnější přírubou.

Výška H předkovku ve tvaru kruhové desky je s výhodou 1,1 až 2,5 násobek výšky A příruby.

Rozdíl H-n výšky H předkovku a hloubky n zatlačení první patrice je s výhodou 1,1 až 3 násobek tloušťky k výkovku dna.

Poloměr R horní prohlubně Y je s výhodou 0,3 až 1 násobek výšky A příruby.

Velikost přesahu B vypuklé části vlnovce vůči vnější přírubě je s výhodou 0,5 až 1,5 násobek požadované tloušťky k výkovku dna.

První patrice má s výhodou tvar komolého jehlanu se zaoblenými hranami o poloměru Ro-2 CZ 306902 B6

Hlavní patrice má s výhodou v příčném řezu oblý tvar o požadovaném poloměru R, výkovku dna.

Hlavní patrice má s výhodou v příčném řezu tvar elipsy.

Obráběcím strojem je s výhodou karuselový obráběcí soustruh.

Sestava nářadí pro lisování s výhodou obsahuje tvářecí kroužek a pomocný kroužek.

Sestava nářadí pro lisování může s výhodou obsahovat matrici, odpovídající rozměrům výkovku dna.

Nová technologie podle tohoto vynálezu přináší několik výhod oproti dosavadním způsobům výroby den s přírubou, a to hlavně snadnou a rychlou výrobu, široké rozměrové možnosti provedení den a úsporu materiálu o více než 20 %.

Výhodou této úpravy je dále zvýšení výrobních možností stávajících výrobních zařízení (hydraulických lisů) čímž je umožněno vyrábět den s přírubou větších rozměrových parametrů. Nově vynalezenou metodou výroby dna s přírubou je umožněna výroba těchto den o vnějším průměru příruby rovném do 0,95 násobku vzdálenosti mezi sloupy lisu.

Další výhodou je způsob výroby dna s přírubou z jednoho dílu bez toho, aby se příruba jakýmkoliv způsobem k samotnému dnu připojovala. Jako výchozí polotovar pro výrobu dna s přírubou používá kruhová deska upravena částečně tvářením a částečně opracováním do tvaru, který umožňuje toto dno vyrobit jako celokované s přírubou.

Další výhoda spočívá v úsporách použitého tvářecího nářadí (nářadí je jednoduché a není nutno použít přidržovače).

Objasnění výkresů

Způsob výroby dna nádoby s přírubou podle tohoto vynálezu bude dále vysvětlen na příkladu jeho provedení, jehož popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde obr. 1 znázorňuje pohled na předkovek ve tvaru kruhové desky;

obr. 2 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu na sestavu při výrobě předkovku po zatlačení první patrice;

obr. 3 znázorňuje tvar vlnovce jako výchozího polotovaru pro lisování, po částečné deformaci a následném opracování;

obr. 4 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu na sestavu před prolisováním dna s přírubou; a obr. 5 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu po konečném lisování dna s přírubou.

Příklady uskutečnění vynálezu

Podle tohoto vynálezu byl vyvinut způsob výroby dna 11 nádoby s přírubou 6, jehož příkladné provedení je znázorněno na shora uvedených obrázcích výkresů.

Podstatou je výroba předkovku 1 ve tvaru kruhové desky o výšce H předkovku 1 volným kováním (viz obr. 1), kterážto výška H předkovku 1 se řídí požadovanou výškou A příruby 6, přičemž platí, že

-3 CZ 306902 B6

H = (1,1 až 2,5) A kde

H - výška H předkovku 1

A - výška A příruby 6

V ose kruhové desky předkovku 1 se ve vertikálním směru zatlačí první patrice 2 do hloubky n.

Při odečtení hloubky n zatlačení první patrice 2 od výšky H předkovku 1 získáme rozdíl, pro který platí

H-n = (l,l až3)k kde

H - výška H předkovku 1 n - hloubka n zatlačení první patrice 2 k - je požadovaná tloušťka k výkovku dna 11.

Následně se tento rozkovek 3 překlopí kolem vodorovné osy o 180° a umístí se na obráběcí stroj, například na karuselový obráběcí soustruh, načež se mechanicky opracuje do tvaru vlnovce 1, který má v příčném řezu dvojité esovité zakřivení, takže má uprostřed spodní prohlubeň X a po obvodu vypuklé části 5 má homí prohlubeň Y o poloměru R, a středovou vypuklou část 5 (viz obr. 3), přičemž platí

R = (0,3 až 1) A kde

R - poloměr R prohlubně Y

A - výška A příruby 6

Dále platí

A = (1,5 a vícenásobek) k

B = (0,5 až 1,5) k kde

A - výška A příruby 6

B - přesah B vypuklé části 5 vlnovce 7 vůči vnější přírubě 6 k - tloušťka k vypuklé části 6 vlnovce 7.

Příruba je opracována s kovářským přídavkem (viz obr. 2 a obr. 3).

Polotovar ve tvaru vlnovce 7 se pak umístí vypuklou částí 5 směrem nahoru na tvářecí kroužek 8, který tvoří součást předem připravené sestavy tvářecího kroužku 8 a pomocného kroužku 9 (viz obr. 4).

Případně se místo tvářecího a pomocného kroužku může použít matrice, jejíž vnitřní plocha odpovídá rozměrům výkovku dna.

-4CZ 306902 B6

Působením tlaku hlavní patrice 10, jejíž tvar odpovídá požadovanému vnitřnímu tvaru dna 11, se zpětným tažením vylisuje dno 11, které je opatřeno vnější přírubou 6.

Princip způsobu výroby dna 11 nádoby s přírubou 6 spočívá v tom, že po ohřevu ingotu na tvářecí teplotu se volným kováním na kovacím lise vyrobí předkovek 1 ve tvaru kruhové desky volným kováním. Tloušťka předkovku 1 ve tvaru kruhové desky je dána tloušťkou vnější příruby 6.

Po ohřevu ingotu na tvářecí teplotu se předkovek 1 ve tvaru kruhové desky umístí na pracovní desku 4 spodního kovadla a působením tlaku první patrice 2 ve vertikálním směru do hloubky n dochází k získání rozkovku 3.

Následně se tento rozkovek 3 mechanicky opracuje do tvaru předkovku vlnovce 7. Okraj polotovaru vlnovce 7 po opracování již představuje svým tvarem a rozměry hotovou vnější přírubu 6 výkovku dna 11. Tato příruba 6 již samotnému lisování dna 11 nepodléhá.

Po druhém ohřevu na tvářecí teplotu se vlnovec 7 umístí na střed tvářecího kroužku 8, který tvoří součást předem připravené sestavy tvářecího kroužku 8 a pomocného kroužku 9, přičemž tvářecí kroužek 8 je uložen na pomocném kroužku 9.

Hlavní patrice 10 má stejný tvar a poloměr, jako požadovaný tvar vnitřní plochy dna 11 nádoby s přírubou 6 a požadovaný poloměr Ri výkovku dna 11, přičemž působením tlaku hlavní patrice 10 do hloubky h se vylisuje středová vypuklá část 5 vlnovce 7, a tím se získá výkovek dna 11 nádoby s přírubou 6.

Průmyslová využitelnost

Způsob výroby den nádob s přírubou podle vynálezu lze především využít pro výrobu den s přírubou, používaných například v jaderné energetice při výrobě nádoby jaderného reaktoru, případně při výrobě jiných nádob a zařízení, kde je nutné použít dno s přírubou.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (11)

1. Způsob výroby dna nádoby s přírubou, zejména pro reaktory v jaderné energetice, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

- po ohřevu ingotu na tvářecí teplotu se volným kováním na kovacím lise vyrobí předkovek (1) ve tvaru kruhové desky o výšce (H) a průměru (0),

- po druhém ohřevu na tvářecí teplotu se předkovek (1) umístí na pracovní desku (4) spodního kovadla,

- první patrice (2) se zatlačí soustředně do předkovku (1) do hloubky (n) pro vytvoření rozkovku (3),

- rozkovek (3) se překlopí kolem vodorovné osy o 180° a po umístění na obráběcí stroj se mechanickým opracováním vytvoří vlnovec (7), který má uprostřed spodní prohlubeň (X) a po obvodu vypuklé části (5) má homí prohlubeň (Y) o poloměru (R),

- vlnovec (7) se po ohřevu umístí na předem připravenou sestavu nářadí pro lisování vypuklou částí (5) směrem nahoru na tvářecí kroužek (8),

- hlavní patrice (10) se zatlačí do hloubky (h) soustředně do vlnovce (7) pro vylisování dna (11) zpětným tažením, kteréžto dno (11) je opatřeno vnější přírubou (6).

-5CZ 306902 B6

2. Způsob podle nároku 1, vy z n a č uj í c í se tím, že výška (H) předkovku (1) ve tvaru kruhové desky je 1,1 až 2,5 násobek výšky (A) příruby (6).

3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že rozdíl (H-n) výšky (H) předkovku (1) a hloubky (n) zatlačení první patrice (2) je 1,1 až 3 násobek tloušťky (k) výkovku dna (H).

4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že poloměr (R) horní prohlubně (Y) je 0,3 až 1 násobek výšky (A) příruby (6).

5. Způsob podle nároků laž4, vyznačující se tím, že velikost přesahu (B) vypuklé části (5) vlnovce (7) vůči vnější přírubě (6) je 0,5 až 1,5 násobek požadované tloušťky (k) výkovku dna (11).

6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že první patrice (2) má tvar komolého jehlanu se zaoblenými hranami o poloměru (Ro).

7. Způsob podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že hlavní patrice (10) má v příčném řezu oblý tvar o požadovaném poloměru (Ri) výkovku dna (11).

8. Způsob podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že hlavní patrice (10) má v příčném řezu tvar elipsy.

9. Způsob podle nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že obráběcím strojem je karuselový obráběcí soustruh.

10. Způsob podle nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že sestava nářadí pro lisování obsahuje tvářecí kroužek (8) a pomocný kroužek (9).

11. Způsob podle nároků lažlO, vyznačující se tím, že sestava nářadí pro lisování obsahuje matrici, odpovídající rozměrům výkovku dna (11).