RU2222398C2

RU2222398C2 - Blank of envelope of laminate articles

Info

Publication number: RU2222398C2
Application number: RU2002100793/02A
Authority: RU
Inventors: М.А. Труфанов; А.Б. Александров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely manufacture of laminate sleeve-type articles. SUBSTANCE: blank of envelope of laminate articles is in the form of hollow double-wall bushing; it has outer and inner cylindrical branch pipes mutually joined through toroidal portion. At one side between outer branch pipe and toroidal portion and at other side between toroidal portion and inner branch pipe there are outer and inner inlet portions in the form of hollow truncated bodies of revolution whose cavities have height-variable diameter. Cavity of outer inlet portion has diameter increasing towards cylindrical branch pipes; cavity of inner inlet portion has diameter decreasing towards cylindrical branch pipes. EFFECT: possibility for reducing deforming effort at initial time moment of calibrating builtup blanks, improved quality of blanks without distortion of their contours. 4 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве многослойных изделий втулочного типов, в частности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of multilayer products of sleeve types, in particular fuel elements of nuclear reactors.

Известна заготовка оболочки многослойных изделий, выбранная в качестве прототипа, выполненная в виде полого двухстенного стакана, имеющего наружный и внутренний цилиндрические патрубки, соединенные тороидальным участком (М. Н. Горбунов. Штамповка деталей из трубчатых заготовок. - М.: Машгиз, 1960, фиг.63, а). Known blank shell multilayer products, selected as a prototype, made in the form of a hollow double-walled cup having an outer and inner cylindrical nozzles connected by a toroidal section (M. N. Gorbunov. Stamping parts from tubular blanks. - M .: Mashgiz, 1960, FIG. .63, a).

Данная заготовка оболочки используется для сборки с заготовкой сердечника, после чего полученную сборную заготовку подвергают калибровке посредством ее деформирования по наружной и внутренней поверхностям, закатке, сварке и термодиффузионной обработке. This shell preform is used for assembly with the core preform, after which the resulting prefabricated preform is calibrated by deforming it on the outer and inner surfaces, rolling, welding and thermal diffusion processing.

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известной заготовки оболочки многослойных изделий, является невысокое качество получаемых многослойных изделий. Это обусловлено тем, что при калибровке сборных заготовок многослойных изделий, состоящих из заготовки оболочки и заготовки сердечника и, при необходимости, крышки, осуществляемой с целью выборки технологических зазоров между их поверхностями, в начальный момент калибровки, в ряде случаев, имеет место деформирование пластичной заготовки сердечника, через которую осуществляется передача усилия калибровки за счет значительного усилия деформирования тороидального участка заготовки оболочки вследствие его высокой жесткости из-за небольшого радиуса скругления, при этом торцы заготовки сердечника искажают свою форму, способствуя искажению формы торцов сборной заготовки в целом. Соответственно искажения формы торцов заготовки сердечника тем больше, чем больше степень деформации при калибровке сборных заготовок. Неравномерность деформации при калибровке сборных заготовок, обусловленная разностенностью как заготовки сердечника, так и наружного и внутреннего патрубков заготовки оболочки, приводит к дополнительному увеличению усилия калибровки в начальный момент деформирования, которое, в ряде случаев, превышает усилие, определяющее устойчивость заготовки сердечника при осевом нагружении. В этом случае заготовка сердечника теряет осевую устойчивость и искривляется в продольном направлении. Возникающие искажения ее формы приводят к забракованию сборной заготовки или готового многослойного изделия. The reason that impedes the receipt of the technical result indicated below when using the known blank of the shell of multilayer products is the low quality of the resulting multilayer products. This is due to the fact that during the calibration of prefabricated blanks of multilayer products consisting of a blank of the shell and the blank of the core and, if necessary, of a lid, which is carried out to select technological gaps between their surfaces, at the initial moment of calibration, in some cases, the plastic blank is deformed core, through which the transfer of the calibration force is carried out due to the significant deformation force of the toroidal section of the shell blank due to its high rigidity due to small shogo rounding radius, wherein the ends of the core preform distort their shape, facilitating the distortion of the ends of the workpiece as a whole team. Accordingly, the distortion of the shape of the ends of the core blanks is greater, the greater the degree of deformation during the calibration of prefabricated blanks. The unevenness of deformation during the calibration of prefabricated blanks, due to the difference in both the core blank and the outer and inner nozzles of the shell blank, leads to an additional increase in the calibration force at the initial moment of deformation, which, in some cases, exceeds the force determining the stability of the core blank under axial loading. In this case, the core blank loses axial stability and bends in the longitudinal direction. The resulting distortion of its shape leads to the rejection of the prefabricated workpiece or the finished multilayer product.

Основной задачей, на решение которой направлена заявленная заготовка оболочки многослойных изделий, является повышение качества многослойных изделий. The main task, which is claimed by the claimed blank shell multilayer products, is to improve the quality of multilayer products.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемого изобретения, является снижение усилия деформирования в начальный момент калибровки сборных заготовок и, как следствие, получение сборных заготовок и готовых многослойных изделий заданной формы. The technical result achieved by the implementation of the claimed invention is to reduce the deformation force at the initial moment of calibration of prefabricated workpieces and, as a result, obtaining prefabricated workpieces and finished multilayer products of a given shape.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной заготовке оболочки многослойных изделий, выполненной в виде полого двухстенного стакана, имеющего наружный и внутренний цилиндрические патрубки, соединенные тороидальным участком, между наружным патрубком и тороидальным участком, с одной стороны, и тороидальным участком и внутренним патрубком, с другой стороны, выполнены соответственно наружный и внутренний заходные участки в виде полых усеченных тел вращения, полости которых имеют переменный диаметр по высоте, основание большего поперечного сечения наружного заходного участка сопряжено с наружным патрубком, основание меньшего поперечного сечения внутреннего заходного участка сопряжено с внутренним патрубком, при этом полость наружного заходного участка выполнена с увеличивающимся, а полость внутреннего заходного участка - с уменьшающимся по направлению к цилиндрическим патрубкам диаметрами. The specified technical result is achieved by the fact that in the known shell blank of multilayer products made in the form of a hollow double-walled cup having an outer and inner cylindrical nozzles connected by a toroidal section, between the outer pipe and the toroidal section, on the one hand, and the toroidal section and the inner pipe, on the other hand, respectively, the outer and inner lead-in sections are made in the form of hollow truncated bodies of revolution, the cavities of which have a variable diameter in height, based a larger cross section of the outer lead-in section is conjugated to the outer nozzle, the base of the smaller cross section of the inner lead-in section is conjugated to the inner nozzle, while the cavity of the outer lead-in section is made to increase, and the cavity of the inner lead-in section is made with diameters decreasing towards the cylindrical nozzles.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных заготовки оболочки многослойных изделий и устройства для ее изготовления, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна". The analysis of the prior art carried out by the applicant made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the claimed blank blanks of the shell of the multilayer products and devices for its manufacture. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "novelty."

Изучение известных технических решений в данной и смежных областях техники не позволило выявить признаки, являющиеся отличительными в заявляемом решении. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". The study of well-known technical solutions in this and related fields of technology did not allow to identify signs that are distinctive in the claimed solution. From the prior art determined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the specified technical result has not been revealed. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение заявляемой заготовки оболочки многослойных изделий. In FIG. 1 shows a cross section of the inventive blanks shell multilayer products.

На фиг.2 и 3 представлены сечения соответственно наружного и внутреннего заходных участков заготовки оболочки. Figure 2 and 3 presents a section, respectively, of the outer and inner lead-in sections of the shell blank.

На фиг.4 представлены стадии процесса калибровки сборной заготовки: положение I - начало калибровки сборной заготовки; положение II - стадия установившегося процесса деформирования оболочки сборной заготовки. Figure 4 presents the stages of the calibration process of the precast: position I - the beginning of the calibration of the precast; position II - stage of the steady-state process of deformation of the shell of the prefabricated workpiece.

Заготовка оболочки многослойных изделий (фиг.1) представляет собой полый двухстенный стакан, состоящий из наружного 1 и внутреннего 2 цилиндрических патрубков, соединенных тороидальным участком 3, при этом между наружным патрубком и тороидальным участком выполнен наружный заходной участок 4, а между внутренним патрубком и тороидальным участком выполнен внутренний заходной участок 5. Наружный заходной участок (фиг.1) и внутренний заходной участок (фиг.2) выполнены в виде полых усеченных тел вращения (как вариант - в виде полых усеченных конусов), полости которых имеют переменный диаметр по высоте. Полость наружного заходного участка 4 выполнена с увеличивающимся, а полость внутреннего заходного участка 5 - с уменьшающимся по направлению к цилиндрическим патрубкам 1 и 2 диаметрами. Основание большего поперечного сечения наружного заходного участка 4 сопряжено с наружным патрубком 1, а основание меньшего поперечного сечения внутреннего заходного участка 5 сопряжено с внутренним патрубком 2. The blank of the shell of the multilayer products (Fig. 1) is a hollow double-walled cup consisting of an outer 1 and an inner 2 cylindrical nozzles connected by a toroidal section 3, while an outer lead-in section 4 is made between the outer pipe and the toroidal section, and between the inner pipe and the toroidal the site made the inner entry section 5. The outer entry section (Fig. 1) and the inner entry section (Fig. 2) are made in the form of hollow truncated bodies of revolution (as an option, in the form of hollow truncated cone c) a cavity which has a variable diameter adjustment. The cavity of the outer lead-in section 4 is made with increasing, and the cavity of the inner lead-in section 5 is made with decreasing diameters towards the cylindrical pipes 1 and 2. The base of the larger cross section of the outer lead-in portion 4 is conjugated to the outer nozzle 1, and the base of the smaller cross-section of the inner lead-in portion 5 is conjugated with the inner nozzle 2.

Заготовка оболочки многослойных изделий используется следующим образом. The blank shell multilayer products is used as follows.

В указанную заготовку оболочки 6 в виде полого двухстенного стакана устанавливают заготовку сердечника 1, выполненную в виде полого цилиндра с тороидальными участками на торцах, после чего сборную заготовку помещают в зазор между матрицей 8 и дорном 9 устройства для калибровки сборных заготовок (фиг.4). Устройство для калибровки сборных заготовок может быть использовано по а.с. 1428483, В 21 С 37/30, 1988 или по патенту 2111813, В 21 С 37/30, 1998. Прикладывая к открытому торцу заготовки сердечника 7 усилие деформирования пуансоном 10, закрепленным в приводной плите пресса (условно не показано), осуществляют калибровку сборной заготовки путем ее проталкивания между рабочими поверхностями матрицы и дорна. In the specified blank of the shell 6 in the form of a hollow double-walled cup, the blank of the core 1 is installed, made in the form of a hollow cylinder with toroidal sections at the ends, after which the precast blank is placed in the gap between the matrix 8 and the mandrel 9 of the device for calibrating precast blanks (Fig. 4). A device for calibrating prefabricated blanks can be used by A. with. 1428483, B 21 C 37/30, 1988 or patent 2111813, B 21 C 37/30, 1998. Applying the deformation force to the open end of the core blank 7 by the punch 10 mounted in the press drive plate (not shown conditionally), the team is calibrated the workpiece by pushing it between the working surfaces of the matrix and the mandrel.

В начальный момент калибровки (положение I на фиг.4) вследствие наличия у заготовки оболочки 6 наружного и внутреннего заходных участков большая часть ее тороидального участка проходит рабочие участки матрицы 8 и дорна 9, не деформируясь, после чего начинается деформация оболочки сборной заготовки: со стороны матрицы - в районе сопряжения тороидального и наружного заходного участков, а со стороны дорна - в районе сопряжения тороидального и внутреннего заходного участков. Сначала происходит деформирование без утонения стенки наружного и внутреннего заходных участков за счет выборки технологических зазоров между заготовкой оболочки 6 и заготовкой сердечника 7, после чего осуществляется вытяжка с утонением стенки наружного заходного участка, а также дорнование (раздача) с утонением стенки внутреннего заходного участка оболочки сборной заготовки. В процессе калибровки степень деформации по высоте как наружного, так и внутреннего заходных участков оболочки сборной заготовки увеличивается, достигая максимального значения в момент прохождения через калибрующие пояски матрицы и дорна поперечного сечения сборной заготовки, проходящего через плоскость сопряжения: со стороны матрицы - наружного заходного участка 4 и наружного патрубка 1, а со стороны дорна - внутреннего заходного участка 5 и внутреннего патрубка 2 заготовки оболочки. При дальнейшем деформировании сборной заготовки, осуществляемом с постоянной степенью деформации, оболочка плотно прилегает к сердечнику, как по наружной, так и по внутренней поверхностям, обеспечивая изделию высокое качество (положение II на фиг.4). По окончании процесса калибровки изделие выходит из рабочей зоны устройства, снимается с пуансона посредством съемника (условно не показано) и удаляется из рабочей зоны пресса. At the initial moment of calibration (position I in Fig. 4), due to the presence of the outer and inner lead-in sections 6 of the shell blank 6, a large part of its toroidal section passes through the working sections of the matrix 8 and the mandrel 9 without deforming, after which the shell of the precast blank begins to deform: from the side matrices - in the area of conjugation of the toroidal and external lead-in sections, and from the mandrel - in the area of conjugation of the toroidal and internal lead-in sections. First, deformation occurs without thinning the walls of the outer and inner lead-in sections due to the selection of technological gaps between the shell blank 6 and the core blank 7, after which the hood is thinned with the wall of the outer lead-in section and dorn (distribution) with the wall of the inner lead-in section of the shell blanks. During the calibration, the degree of deformation in height of both the outer and inner entry sections of the shell of the prefabricated material increases, reaching a maximum value at the moment of passing through the gauge belts of the matrix and the mandrel of the cross section of the prefabricated material passing through the interface plane: from the side of the matrix - the external entry section 4 and the outer pipe 1, and from the side of the mandrel - the inner lead-in section 5 and the inner pipe 2 of the shell blank. With further deformation of the prefabricated workpiece, carried out with a constant degree of deformation, the shell adheres tightly to the core, both on the outer and inner surfaces, providing the product with high quality (position II in figure 4). At the end of the calibration process, the product leaves the working area of the device, is removed from the punch by means of a puller (not shown conditionally) and is removed from the working area of the press.

Параметры наружного и внутреннего заходных участков заготовки оболочки (диаметры в плоскости сопряжения заходных участков и тороидального участка, углы наклона образующих заходных участков и др.) выбирают таким образом, чтобы в начальный момент калибровки сборной заготовки большая часть тороидального участка заготовки оболочки проходила в зазор между матрицей и дорном, обеспечивая при этом минимальную деформацию оболочки. The parameters of the outer and inner lead-in sections of the shell blank (diameters in the mating plane of the lead-in sections and the toroidal section, the inclination angles of the forming lead-in sections, etc.) are selected so that at the initial moment of calibration of the prefabricated blank the majority of the toroidal section of the shell blank passes into the gap between the matrix and mandrel, while ensuring minimal deformation of the shell.

Степени деформации по толщине стенки наружного и внутреннего патрубков оболочки выбирают минимальными (2-10%). Указанные значения степени деформации обусловлены, с одной стороны, необходимостью обеспечения полной выборки технологических зазоров между заготовкой оболочки и заготовкой сердечника, а с другой стороны, осуществлением калибровки сборной заготовки с минимальной степенью деформации в начальный момент деформирования оболочки, когда заготовка сердечника, через которую передается усилие калибровки, представляет собой стержень с незащемленным концом, осевая устойчивость которого минимальна. Повышение степени деформации ведет к увеличению усилия калибровки, что, в свою очередь, способствует появлению концевых дефектов на заготовке сердечника и/или потере заготовкой сердечника продольной устойчивости, что приводит к забракованию сборной заготовки или готового многослойного изделия. The degree of deformation along the wall thickness of the outer and inner shell nozzles is chosen to be minimal (2-10%). The indicated values of the degree of deformation are caused, on the one hand, by the need to ensure a complete selection of technological gaps between the shell preform and the core preform, and, on the other hand, by calibrating the prefabricated workpiece with a minimum degree of deformation at the initial moment of deformation of the shell, when the core preform through which the force is transmitted calibration, is a rod with a non-clamped end, the axial stability of which is minimal. An increase in the degree of deformation leads to an increase in the calibration force, which, in turn, contributes to the appearance of end defects on the core blank and / or loss of longitudinal stability by the core blank, which leads to rejection of the prefabricated blank or the finished multilayer product.

Изготовление заявленной заготовки оболочки многослойных изделий осуществляют известными способами, например токарной обработкой исходной заготовки либо обратным выдавливанием кольцевой заготовки с последующей токарной обработкой полученного изделия. The manufacture of the claimed blank shell multilayer products is carried out by known methods, for example, by turning the original workpiece or by reverse extrusion of the annular blank with subsequent turning of the resulting product.

Использование заготовки оболочки многослойных изделий заявленной конструкции с выполнением в ней наружного и внутреннего заходных участков указанной формы позволяет осуществить калибровку сборной заготовки без деформирования ее тороидального участка, большая часть которого свободно проходит в зазор между матрицей и дорном, способствуя значительному уменьшению усилия в начальный момент калибровки, что приводит к получению сборных заготовок и соответственно многослойных изделий высокого качества без искажения их формы. Using the blank of the shell of multilayer products of the claimed design with the implementation of the outer and inner lead-in sections of the specified shape allows you to calibrate the workpiece without deforming its toroidal section, most of which freely passes into the gap between the matrix and the mandrel, contributing to a significant reduction in effort at the initial moment of calibration, which leads to the production of prefabricated blanks and, accordingly, multilayer products of high quality without distorting their shape.

Таким образом, приведенные сведения показывают, что при осуществлении заявленного изобретения выполняются следующие условия:
- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, предназначены для использования в промышленности, а именно при производстве многослойных изделий втулочного типа, в частности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов;
- для заявленного изобретения в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных средств и методов;
- средства, воплощающие изобретение при его осуществлении, способны обеспечить получение указанного технического результата.Thus, the above information shows that when implementing the claimed invention, the following conditions are met:
- means embodying the invention in its implementation, are intended for use in industry, namely in the manufacture of multilayer products of the sleeve type, in particular fuel elements of nuclear reactors;
- for the claimed invention in the form in which it is described in the claims, the possibility of its implementation using the described means and methods is confirmed;
- means embodying the invention in its implementation, are able to provide the specified technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "industrial applicability".

Claims

The blank shell of the multilayer products, made in the form of a hollow double-walled cup having an outer and inner cylindrical nozzles connected by a toroidal section, characterized in that between the outer pipe and the toroidal section, on the one hand, and the toroidal section and the inner pipe, on the other hand, are made respectively, the outer and inner lead-in sections in the form of hollow truncated bodies of revolution, the cavities of which have a variable diameter in height, the base of a larger cross section of the outer the inlet section is conjugated to the outer nozzle, the base of a smaller cross section of the inner inlet section is conjugated to the inner nozzle, while the cavity of the outer inlet section is made with increasing, and the cavity of the inner inlet section with diameters decreasing towards the cylindrical nozzles.