RU2558315C1

RU2558315C1 - Balloon manufacturing method

Info

Publication number: RU2558315C1
Application number: RU2014119088/02A
Authority: RU
Inventors: Алексей Иванович Губин; Владимир Дмитриевич Рымаев; Сергей Дмитриевич Соснин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Орский машиностроительный завод" (ОАО "ОМЗ")
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-07-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: balloon manufacturing method includes pipe cutting to blanks, machining of the external surface of one end by turning to required dimensions, hot forming of the bottom, abrasive cleaning of surfaces, treatment of the external surface of the cylindrical part of the blank with wall thinning to the required dimensions, hot forming of the neck, pre-machining of the neck, heat treatment of the balloon, and then finishing of the balloon neck.

EFFECT: reduced weight of the balloon, and consumption of the cutting tools, as well as manufacturing labour intensity.

Description

Изобретение относится к производству облегченных бесшовных баллонов высокого давления и может быть использовано при изготовлении баллонов из бесшовной трубной заготовки, в том числе и при изготовлении баллонов с наружной оболочкой из композитного материала.The invention relates to the production of lightweight seamless high-pressure cylinders and can be used in the manufacture of cylinders from a seamless tube billet, including the manufacture of cylinders with an outer shell of composite material.

Известен способ изготовления баллонов (патент РФ №2044586, B21D 51/24, опубл. 27.05.1995), который включает порезку трубы на мерные заготовки, осуществление нагрева одного конца заготовки и закатку днища, после нагрева второго конца закатывают горловину, затем выполняют термическую обработку баллона, проводят дробеструйную очистку поверхности, наносят на внутреннюю поверхность баллона покрытие и проводят механическую обработку горловины.A known method of manufacturing cylinders (RF patent No. 2044586, B21D 51/24, publ. 05.27.1995), which includes cutting the pipe into measured billets, heating one end of the billet and rolling the bottom, after heating the second end, roll the neck, then perform heat treatment the cylinder, carry out bead-blasting cleaning of the surface, apply a coating on the inner surface of the cylinder and perform mechanical processing of the neck.

Данный способ изготовления баллонов не позволяет получать облегченные баллоны с утоненной цилиндрической частью, что приводит к утяжелению баллона и повышенному расходу металла.This method of manufacturing cylinders does not allow to obtain lightweight cylinders with a thinned cylindrical part, which leads to a heavier cylinder and increased metal consumption.

Известен способ изготовления сосудов (патент РФ №2354483, B21D 51/24, опубл. 10.05.2009), принятый за прототип, включающий резку трубы на мерные заготовки, формирование днища, горячую закатку горловины и ее механическую обработку, очистку внутренней поверхности заготовки, термическую обработку, которую проводят после горячей закатки горловины при несформированном днище. После очистки внутренней поверхности производят очистку наружной поверхности, обрабатывают цилиндрическую часть заготовки с утонением стенки в обкатывающем инструменте в холодном состоянии, оставляют концевую часть заготовки с исходной толщиной стенки, после чего формируют днище путем обжима концевой части заготовки в обкатывающем инструменте.A known method of manufacturing vessels (RF patent No. 2354483, B21D 51/24, publ. 05/10/2009), adopted for the prototype, including cutting the pipe into measured billets, forming the bottom, hot rolling of the neck and its mechanical processing, cleaning the inner surface of the workpiece, heat processing that is carried out after hot rolling of the neck with an unformed bottom. After cleaning the inner surface, the outer surface is cleaned, the cylindrical part of the workpiece is processed with the wall thinning in the rolling tool in a cold state, the end part of the workpiece with the original wall thickness is left, and then the bottom is formed by crimping the end part of the workpiece in the rolling tool.

Недостатком способа является то, что термическую обработку проводят не после закатки днища, а после горячей закатки горловины при несформированном днище, что приводит к образованию зоны термического влияния между цилиндрической частью с наклепом и днищем. А в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением ПБ 03-576-03, 2003 г., с. 31-43, эксплуатация баллонов без термической обработки всего баллона запрещена. Кроме того, при механической обработке горловины происходит повышенный расход режущего инструмента.The disadvantage of this method is that the heat treatment is carried out not after seaming of the bottom, but after hot seaming of the neck with an unformed bottom, which leads to the formation of a heat-affected zone between the cylindrical hardened part and the bottom. And in accordance with the Rules for the design and safe operation of vessels operating under pressure PB 03-576-03, 2003, p. 31-43, the operation of cylinders without heat treatment of the entire cylinder is prohibited. In addition, during machining of the neck there is an increased consumption of the cutting tool.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении веса баллона и уменьшении затрат на режущий инструмент.The technical problem solved by the invention is to reduce the weight of the cylinder and reduce the cost of the cutting tool.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления баллона, включающем порезку трубы на мерные заготовки, формирование днища и горячее формирование горловины, абразивную очистку наружной и внутренней поверхностей, обработку наружной поверхности цилиндрической части заготовки с утонением стенки до необходимых размеров, термическую обработку и механическую обработку горловины баллона, согласно изобретению наружную поверхность одного конца заготовки подвергают механической обработке путем обтачивания до необходимых размеров, затем осуществляют горячее формирование днища, после обработки цилиндрической части осуществляют горячее формирование горловины и термическую обработку баллона, при этом перед термической обработкой проводят предварительную механическую обработку горловины, а после термической обработки - чистовую механическую обработку.The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing a cylinder, including cutting the pipe into measured billets, forming the bottom and hot forming the neck, abrasive cleaning of the outer and inner surfaces, processing the outer surface of the cylindrical part of the workpiece with thinning the wall to the required dimensions, heat treatment and machining the neck of a cylinder, according to the invention, the outer surface of one end of the preform is machined by turning to the required dimensions, then the bottom is hot formed, after processing the cylindrical part, the neck is hot formed and the cylinder is heat treated, while preliminary heat treatment of the neck is carried out before heat treatment, and final heat treatment is performed.

Выполнение обтачивания наружной поверхности одного конца трубной баллонной заготовки до необходимых размеров позволяет снизить вес баллона и, соответственно, расход металла за счет изготовления баллона с меньшей толщиной стенки днища и цилиндрической части, выдерживающего те же рабочие давления, что и баллоны с более толстой стенкой. Проведение механической обработки горловины в два этапа - перед термической обработкой баллона и после - позволяет снизить расход дорогостоящего режущего инструмента до 30% за счет большей его стойкости при обработке горловины перед термической обработкой. Кроме того, оптимизация и последовательность технологических операций обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления баллона.Turning the outer surface of one end of the tube balloon preform to the required dimensions allows reducing the weight of the cylinder and, accordingly, the metal consumption due to the manufacture of a cylinder with a smaller thickness of the bottom wall and the cylindrical part, which can withstand the same working pressures as cylinders with a thicker wall. Carrying out the mechanical processing of the neck in two stages - before the heat treatment of the cylinder and after - allows you to reduce the consumption of expensive cutting tools up to 30% due to its greater resistance to processing the neck before heat treatment. In addition, the optimization and the sequence of technological operations reduce the complexity of manufacturing a balloon.

Предлагаемый способ изготовления баллона выполняют следующим образом. Трубу разрезают на баллонные заготовки мерной длины, наружную поверхность одного конца заготовки подвергают механической обработке путем обтачивания по наружному диаметру до необходимых размеров и осуществляют горячее формирование днища. Полученную заготовку с днищем подвергают дробеструйной обработке по наружной и внутренней поверхностям. Заготовку закрепляют от поворачивания, например, на оправке раскатного стана через днище и производят раскатку стенки цилиндрической части заготовки с утонением ее до необходимых размеров. Затем осуществляют горячее формирование горловины и предварительную механическую обработку горловины с припусками для дальнейшей чистовой обработки. После этого баллон подвергают термической обработке, производят дробеструйную обработку наружной поверхности баллона для удаления окалины и чистовую механическую обработку горловины. При необходимости на цилиндрической части баллона может быть выполнена намотка композитного материала.The proposed method of manufacturing a balloon is as follows. The pipe is cut into balloon blanks of measured length, the outer surface of one end of the blank is machined by turning the outer diameter to the required dimensions and the bottom is hot formed. The resulting billet with the bottom is subjected to bead-blasting on the outer and inner surfaces. The workpiece is secured from turning, for example, on the mandrel of a rolling mill through the bottom and the wall of the cylindrical part of the workpiece is rolled out with its thinning to the required size. Then carry out the hot formation of the neck and preliminary machining of the neck with allowances for further finishing. After that, the cylinder is subjected to heat treatment, bead-blasting is performed on the outer surface of the cylinder to remove scale and the final machining of the neck. If necessary, winding of the composite material can be performed on the cylindrical part of the container.

Пример изготовления баллона по предлагаемому способу, например автомобильного баллона на 20 МПа для природного газа метан. Баллоны изготавливают из трубной заготовки из стали марки ЗОХМА диаметром 325 мм с толщиной стенки 12 мм, ГОСТ 8372-70. Трубу разрезают на баллонные заготовки мерной длины 1500 мм. Наружную поверхность одного конца заготовки обтачивают до толщины стенки 9 мм на длину, например, равную диаметру заготовки. На этом конце заготовки производят горячее формирование глухого днища, затем - дробеструйную обработку наружной и внутренней поверхностей. Затем очищенную заготовку закрепляют, например, на оправке через днище от поворачивания для обработки (раскатки) цилиндрической части заготовки в холодном состоянии с утонением стенки до необходимых размеров, а другого конца заготовки - до 9 мм. Затем в горячем состоянии производят формирование горловины на другом конце с исходной толщиной стенки 9 мм. После этого проводят предварительную механическую обработку горловины, в частности сверление, торцовку, расточку конуса, нарезание резьбы, оставляя припуск на дальнейшую чистовую обработку по резьбе. Затем проводят термическую обработку баллона и чистовую механическую обработку горловины. При необходимости возможно выполнение баллона с наружной оболочкой из композитного материала с толщиной стенки цилиндрической части баллона - 4,5 мм.An example of manufacturing a cylinder according to the proposed method, for example, a 20 MPa automobile cylinder for methane natural gas. Cylinders are made from a tube billet made of ZOXMA steel with a diameter of 325 mm and a wall thickness of 12 mm, GOST 8372-70. The pipe is cut into balloon blanks of measured length 1500 mm. The outer surface of one end of the workpiece is grinded to a wall thickness of 9 mm by a length, for example, equal to the diameter of the workpiece. At this end of the billet, a blank bottom is hot formed, then shot and blasted on the outside and inside. Then, the cleaned workpiece is fixed, for example, on the mandrel through the bottom from turning to process (roll) the cylindrical part of the workpiece in the cold state with the wall thinning to the required dimensions, and the other end of the workpiece up to 9 mm. Then, in the hot state, a neck is formed at the other end with an initial wall thickness of 9 mm. After that, preliminary mechanical processing of the neck is carried out, in particular drilling, trimming, boring of the cone, threading, leaving an allowance for further finishing processing on the thread. Then carry out the thermal treatment of the cylinder and the final machining of the neck. If necessary, it is possible to make a cylinder with an outer shell of composite material with a wall thickness of the cylindrical part of the cylinder is 4.5 mm.

Изобретение позволяет снизить вес баллона до 5 кг и расход дорогостоящего режущего инструмента до 30%, а также трудоемкость и затраты на изготовление за счет оптимизации и последовательности технологических операций.The invention allows to reduce the weight of the cylinder to 5 kg and the consumption of expensive cutting tools up to 30%, as well as the complexity and cost of manufacturing due to the optimization and sequence of technological operations.

Claims

A method of manufacturing a cylinder, including cutting the pipe into measured billets, forming the bottom and hot forming the neck, abrasive cleaning of the outer and inner surfaces of the workpiece, processing the outer surface of the cylindrical part of the workpiece with thinning the wall to a predetermined size, heat treatment and machining of the neck of the cylinder, characterized in that the outer surface of one end of the workpiece is machined by grinding to a predetermined size, then hot forming the bottom, after processing the cylindrical part of the workpiece, the neck is hot formed and the cylinder is heat treated, while preliminary heat treatment of the neck is carried out before heat treatment, and after heat treatment, finishing machining is performed.