RU2620539C1 - Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys - Google Patents
Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2620539C1 RU2620539C1 RU2016113144A RU2016113144A RU2620539C1 RU 2620539 C1 RU2620539 C1 RU 2620539C1 RU 2016113144 A RU2016113144 A RU 2016113144A RU 2016113144 A RU2016113144 A RU 2016113144A RU 2620539 C1 RU2620539 C1 RU 2620539C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- welded
- rings
- crimping
- rotational
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/14—Spinning
- B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D51/00—Making hollow objects
- B21D51/16—Making hollow objects characterised by the use of the objects
- B21D51/24—Making hollow objects characterised by the use of the objects high-pressure containers, e.g. boilers, bottles
Landscapes
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и сварке, а именно к производству сварных корпусов сосудов и представляющих собой тонкостенную оболочку с приваренными к ней утолщенными кольцами из различных по химическому составу алюминиевых сплавов оболочки и колец.The invention relates to the processing of metals by pressure and welding, and in particular to the production of welded vessel bodies and representing a thin-walled shell with thickened rings welded to it from aluminum alloys of the shell and rings of various chemical composition.
Сварные корпуса сосудов используют в различных хозяйственных областях при изготовлении огнетушителей, баллонов, лейнеров, ресиверов и т.п.Welded vessel shells are used in various economic fields in the manufacture of fire extinguishers, cylinders, liners, receivers, etc.
Используются сосуды как из сталей, так и из алюминиевых сплавов.Vessels are used both from steel and from aluminum alloys.
Преимуществом корпусов сосудов из алюминиевых сплавов является малый вес.The advantage of aluminum alloy vessel bodies is their low weight.
Основные требования, предъявляемые к сварным корпусам следующие: высокая конструктивная и циклическая прочность, точность геометрических размеров, качество обрабатываемой поверхности, высокое качество сварных соединений, высокая производительность и малый вес.The main requirements for welded bodies are as follows: high structural and cyclic strength, geometric accuracy, surface finish, high quality welded joints, high productivity and low weight.
Известен способ изготовления баллонов, описанный в книге М.А. Гредитора «Давильные работы и ротационное выдавливание», Москва, Машиностроение, 1971 г., стр. 58-63, заключается в том, что трубную заготовку на концевой части нагревают в индукторе высокочастотной установки на длине на 5÷10 мм больше длины деформируемого участка.A known method of manufacturing cylinders described in the book of MA The creditor “Squeezing and rotational extrusion”, Moscow, Engineering, 1971, pp. 58-63, consists in the fact that the tube billet at the end part is heated in the inductor of a high-frequency installation for a length of 5 ÷ 10 mm longer than the length of the deformable section.
Известен способ изготовления осесимметричных корпусов, работающих под давлением, патент РФ № 2295416, кл. МПК B21D 51/24, C21D 8/10, в котором описан способ производства осесимметричных корпусов с концевыми утолщениями.A known method of manufacturing axisymmetric housings operating under pressure, RF patent No. 2295416, class. IPC B21D 51/24,
Способ включает закалку, отпуск, холодную пластическую деформацию методом ротационной вытяжки за два прохода, низкотемпературный отжиг. Используют легированную сталь, осуществляют закалку и отпуск, ротационную вытяжку осуществляют без промежуточного отжига.The method includes hardening, tempering, cold plastic deformation by rotational drawing in two passes, low-temperature annealing. Alloy steel is used, hardening and tempering are carried out, rotational drawing is carried out without intermediate annealing.
Известен также «Способ закатки горловин баллона», патент РФ № 2002538, кл. МПК B21D 51/24, ротационной обработкой поэтапным формированием переходного и цилиндрического участка горловины на нагретом конце вращающейся трубной заготовки.Also known is the "Method of seaming the neck of a balloon", RF patent No. 2002538, class. IPC B21D 51/24, by rotary machining by stepwise formation of the transitional and cylindrical sections of the neck at the heated end of the rotating tube billet.
Основным недостатком вышеприведенных способов изготовления корпусов, оболочек и баллонов является высокая трудоемкость и себестоимость изготовления, обусловленная формированием обработкой давлением цельнометаллических сосудов, не имеющих сварных соединений.The main disadvantage of the above methods for the manufacture of shells, shells and cylinders is the high complexity and cost of manufacturing, due to the formation by pressure treatment of all-metal vessels that do not have welded joints.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является способ изготовления высокопрочных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением (Новиков О.М. и др. «Новая технология дуговой сварки в защитном газе баллонов высокого давления» журнал «Сварщик-профессионал» №1, 2005 г., стр. 14-15), принятый авторами за прототип, при котором механически обработанные заготовки деталей собирают с использованием сборочно-сварного приспособления и сваривают стыки односторонней механизированной электродуговой сваркой неплавящимся вольфрамовым электродом за два прохода с подачей присадочной проволоки на втором проходе, с поддувом аргона изнутри со стороны корня шва, с попеременной дискретной (пульсирующей) подачей в зону непрерывно горящей дуги двух защитных газов - аргона и гелия с одновременным управлением напряжением дуги, затем осуществляют окончательную механическую обработку, упрочняющую термическую обработку, контроль и испытания сварных швов.The closest in technical essence and the achieved technical result is a method of manufacturing high-strength axisymmetric shells operating under high pressure (Novikov OM et al. "New technology for arc welding in protective gas of high-pressure cylinders" magazine "Professional welder" No. 1, 2005, p. 14-15), adopted by the authors for the prototype, in which the machined part blanks are assembled using an assembly-welded fixture and the joints of a one-sided mechanized electric arc weld are welded an arch with a non-consumable tungsten electrode in two passes with filler wire feed in the second pass, with argon blowing from the inside from the root side of the seam, with alternating discrete (pulsating) supply of two protective gases - argon and helium to the continuously burning arc zone with simultaneous control of the arc voltage, then carry out final machining, hardening heat treatment, control and testing of welds.
Такой способ требует дорогостоящего гелия, сложной системы регулирования подачи двух защитных газов и контроля за их расходом, управления пульсацией раздельных потоков защитных газов в оптимальном диапазоне частот. Кроме того, отсутствует строгая система фиксации стыков при сварке. Сварка ведется на весу, вручную.This method requires expensive helium, a complex system for regulating the supply of two protective gases and controlling their consumption, controlling the pulsation of separate flows of protective gases in the optimal frequency range. In addition, there is no strict system for fixing joints in welding. Welding is carried out on weight, manually.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа изготовления тонкостенных сварных оболочек, принятого авторами за прототип, относится невозможность точной фиксации свариваемых деталей, так как сварку осуществляют навесу и вручную, а также не обеспечивается высокое качество и точность обрабатываемой поверхности.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known method of manufacturing thin-walled welded shells, adopted by the authors as a prototype, include the inability to accurately fix the parts to be welded, since welding is carried out by a canopy and manually, and high quality and accuracy of the processed surface are not ensured.
При изготовлении корпусов сосудов из разнородных алюминиевых сплавов кроме вышеперечисленных проблем является трудность получения качественных сварных соединений.In the manufacture of vessel bodies from dissimilar aluminum alloys, in addition to the above problems, there is the difficulty of obtaining high-quality welded joints.
Задачей технического решения, принятого авторами за прототип, является обеспечение высокой прочности сварных соединений стальных баллонов.The objective of the technical solution adopted by the authors for the prototype is to provide high strength welded joints of steel cylinders.
Общими признаками с предлагаемым заявителями способом является механическая обработка, сборка и электродуговая сварка плавлением в среде защитных газов и контроль сварных соединений.Common features with the method proposed by the applicants are mechanical processing, assembly and electric arc fusion welding in a shielding gas environment and control of welded joints.
В отличие от прототипа оболочку корпуса изготавливают из трубной заготовки ротационным обжимом криволинейного участка за несколько проходов в холодном или горячем состоянии, затем выполняют ротационную вытяжку цилиндрической части в холодном состоянии, при этом обжим и вытяжку выполняют деформирующими роликами с радиусом вершин профиля, превышающим в 3÷6 раз минимальное значение толщины стенки оболочки, затем выполняют подрезку свариваемых кромок оболочки, а на утолщенных кольцах формируют посадочный паз под замковое соединение с оболочкой, производят сборку и сварку стыковых замковых соединений оболочки с кольцами на установке автоматической сварки, визуальный контроль сварных соединений, окончательную механическую обработку с нарезанием резьбы на приваренных кольцах и пневмоиспытания на герметичность сварного корпуса.Unlike the prototype, the shell of the body is made from a tube stock by rotational crimping of the curved section for several passes in the cold or hot state, then the cylindrical part is rotationally drawn in the cold state, while the crimping and the hood are performed by deforming rollers with a radius of profile vertices exceeding 3 ÷ 6 times the minimum value of the wall thickness of the shell, then they trim the welded edges of the shell, and on the thickened rings form a landing groove for the castle connection with with a sponge, assembly and welding of butt joints of the shell with the rings at the automatic welding installation, visual inspection of the welded joints, final machining with threading on the welded rings and pneumatic testing for tightness of the welded body.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:In special cases, that is, in specific forms of execution, the invention is characterized by the following features:
- ротационный обжим криволинейного участка в холодном состоянии выполняют при обработке оболочек из алюминиевого сплава АМц, а при обжиме с газопламенным нагревом - из алюминиевого сплава АМг3;- rotational crimping of the curved section in the cold state is performed when processing shells of aluminum alloy AMts, and when crimping with gas-flame heating - from aluminum alloy AMg3;
- при выполнении электродуговой сварки неплавящимся электродом стыковых замковых соединений второй проход ведут с подачей присадочной проволоки из более прочного соединяемого материала;- when performing electric arc welding with a non-consumable electrode of butt joint joints, the second pass is carried out with the filler wire of more durable material to be joined;
- при обжиме и вытяжке оболочки в холодном состоянии на рабочую поверхность роликов, оправки и наружную поверхность заготовки наносят в качестве смазки композицию, состоящую из индустриального масла и фторорганического поверхностно-активного вещества типа «Универсальный модификатор УМ» при следующих соотношениях компонентов, масс. %: (97÷85) и (3÷15) соответственно;- when crimping and drawing the casing in a cold state, a composition consisting of industrial oil and an organofluorine-based surfactant of the “Universal Modifier UM” type is applied as a lubricant to the working surface of the rollers, mandrels and the outer surface of the workpiece with the following ratios of components, masses. %: (97 ÷ 85) and (3 ÷ 15), respectively;
- при ротационном обжиме криволинейного участка оболочки с газопламенным нагревом на рабочую поверхность роликов и оправки наносят смазку в виде водяного коллоидно-графитового раствора ПСВ, при этом графит перед приготовлением коллоидно-графитового раствора пропитывают фторорганическим поверхностно-активным веществом 6МФК-180-05 и сушат.- during the rotational crimping of the curvilinear portion of the shell with gas-flame heating, a lubricant in the form of an aqueous colloidal graphite solution PSV is applied to the working surface of the rollers and the mandrel, while the graphite is impregnated with 6MFK-180-05 fluororganic surfactant before preparation of the colloidal graphite solution and dried.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.These signs, distinctive from the prototype and to which the requested amount of legal protection applies, are sufficient in all cases.
Задачей предполагаемого изобретения является изготовление тонкостенных сварных корпусов с концевыми утолщениями из разнородных алюминиевых сплавов ротационным обжимом, ротационной вытяжкой, сваркой и механической обработкой с высокой конструктивной и циклической прочностью, высоким качеством сварных швов, точностью геометрических размеров, качеством обрабатываемой поверхности, высокой стойкости деформирующего инструмента, высоким коэффициентом использования металла, высокой производительностью и малым весом.The objective of the proposed invention is the manufacture of thin-walled welded cases with end thickenings of dissimilar aluminum alloys by rotary crimping, rotary hoods, welding and machining with high structural and cyclic strength, high quality welds, precision geometric dimensions, quality of the machined surface, high durability of the deforming tool, high metal utilization, high productivity and low weight.
Указанный технический результат и осуществление изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем механическую обработку оболочек, электродуговую сварку неплавящимся электродом с кольцами в два прохода с подачей присадочной проволоки на втором проходе, контроль сварных соединений, особенность заключается в том, что оболочку изготавливают из трубной заготовки ротационным обжимом криволинейного участка за несколько проходов в холодном или горячем состоянии, затем выполняют ротационную вытяжку цилиндрической части в холодном состоянии, при этом обжим и вытяжку выполняют деформирующими роликами с радиусом вершин профиля, превышающим в 3÷6 раз минимальное значение толщины стенки оболочки, затем выполняют подрезку свариваемых кромок оболочки, а на утолщенных кольцах формируют посадочный паз под замковое соединение с оболочкой, производят сборку и сварку стыковых замковых соединений оболочки с кольцами на установке автоматической сварки, визуальный контроль качества сварных швов, окончательную механическую обработку с нарезанием резьбы на приваренных кольцах и пневмоиспытания на герметичность сварного корпуса.The specified technical result and the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method, including the mechanical treatment of the shells, electric arc welding with a non-consumable electrode with rings in two passes with the filler wire in the second pass, control of the welded joints, the feature is that the shell is made of pipe blanks by rotational crimping of a curved section for several passes in a cold or hot state, then rotational extraction of the cylindrical part in x in the molten state, while crimping and drawing out are performed with deforming rollers with a radius of profile tips exceeding the minimum value of the shell wall thickness by 3 ÷ 6 times, then the welded edges of the shell are trimmed, and on the thickened rings a landing groove is formed for the castle connection with the shell, assembly is performed and welding of butt joints of the shell with rings at the automatic welding installation, visual quality control of welds, final machining with threading on welded rings and pnevmoispytaniya on Sealed, welded housing.
Новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют, в частности за счет:The new set of operations, as well as the presence of relations between them, allow, in particular, due to:
- изготовления оболочки из трубной заготовки повысить коэффициент использования металла;- the manufacture of the shell from the tube billet to increase the utilization of metal;
- ротационного обжима криволинейного участка за несколько проходов в холодном или в горячем состоянии получить профильный участок оболочки с высокой устойчивостью процесса формообразования путем разделения деформации на несколько проходов обжима;- rotational crimping of the curved section for several passes in the cold or in the hot state to obtain a profile section of the shell with high stability of the forming process by dividing the deformation into several passes of the crimp;
- ротационной вытяжки цилиндрической части в холодном состоянии получить цилиндрический участок оболочки;- rotary drawing of the cylindrical part in the cold state to obtain a cylindrical section of the shell;
- выполнения обжима и вытяжки деформирующими роликами с радиусом вершин профиля, превышающим в 3÷6 раз минимальное значение толщины стенки оболочки обеспечить устойчивость процесса формообразования, так как при значении радиуса менее 3,0 минимальных значений толщины стенки оболочки возникает рябизна обрабатываемой поверхности в виде мелких гофр, и при значении радиуса более 6 минимальных значений толщины происходит утонение стенки в виде утяжек, образование трещин и обрывов заготовок в очагах деформации;- crimping and drawing out with deforming rollers with a radius of profile vertices exceeding by 3–6 times the minimum value of the shell wall thickness to ensure the stability of the forming process, since when the radius is less than 3.0 of the minimum values of the shell wall thickness, the surface becomes rough in the form of small corrugations , and with a radius value of more than 6 minimum thicknesses, the wall is thinned in the form of tightening, cracking and breakage of the workpieces in the deformation zones;
подрезки свариваемых кромок оболочки и формирования посадочного паза на утолщенных кольцах обеспечить соосную сборку с получением замковых стыковых соединений оболочки с утолщенными кольцами и последующую электродуговую сварку неплавящимся электродом в приспособлении на установке автоматической сварки;trimming the welded edges of the shell and the formation of the landing groove on the thickened rings to ensure coaxial assembly to obtain the locking butt joints of the shell with thickened rings and subsequent electric arc welding with a non-consumable electrode in the fixture on the automatic welding installation;
- сборки и сварки стыковых замковых соединений оболочки с кольцами на установке автоматической сварки обеспечить получение качественных сварных соединений в соответствии с требованиями конструкторской документации;- assembly and welding of butt joints of the shell with rings at the automatic welding installation to ensure the production of high-quality welded joints in accordance with the requirements of design documentation;
- визуального контроля сварных швов проверить качество стыковых соединений;- visual inspection of welds to check the quality of butt joints;
- окончательной механической обработки с нарезанием резьбы на кольцах получить сварной корпус, готовый к соединению с сопрягаемыми деталями и приспособлениями для пневмоиспытаний;- final machining with threading on the rings to obtain a welded body, ready for connection with mating parts and devices for pneumatic testing;
- пневмоиспытаний проверить сваркой корпуса на герметичность.- check pneumatic tests by welding the housing for leaks.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения позволяют, в частности, за счет:Signs characterizing the invention in specific forms of execution allow, in particular, due to:
- выполнения ротационного обжима криволинейного участка оболочки из алюминиевого сплава АМц в холодном состоянии, а из алюминиевого сплава АМг3 с газопламенным нагревом получить оболочку с высокой точностью геометрических размеров и качеством обработанной поверхности, при выполнении обжима оболочки из алюминиевого сплава АМг3 требуется газопламенный нагрев, так как из-за более высокого содержания марганца в этом сплаве холодное деформирование приводит к трещинам и обрывам заготовок, необходимость использования сплава АМг3 обусловлено его более высокими механическими свойствами;- performing a rotational crimping of the curvilinear portion of the shell made of aluminum alloy AMts in a cold state, and from an aluminum alloy AMg3 with gas-flame heating, to obtain a shell with high accuracy of geometric dimensions and quality of the processed surface, when crimping a shell of aluminum alloy AMg3, gas-flame heating is required, since - due to the higher manganese content in this alloy, cold deformation leads to cracks and breaks in the workpieces, the need to use AMg3 alloy is caused by its higher mechanical properties;
- выполнения электродуговой сварки неплавящимся электродом стыковых замковых соединений на втором проходе с подачей присадочной проволоки из более прочного соединяемого материала обеспечить конструктивную прочность сварных соединений;- performing electric arc welding with a non-consumable electrode of butt joints in the second pass with the filler wire of more durable material to be connected, to ensure the structural strength of the welded joints;
- нанесения при обжиме и вытяжке оболочки в холодном состоянии на рабочую поверхность роликов, оправки и наружную поверхность заготовки в качестве смазки композиции, состоящей из индустриального масла и фторорганического поверхностно-активного вещества типа «Универсальный модификатор УМ» при следующих соотношениях компонентов, масс. %: (97÷85) и (3÷15) соответственно, снизить износ рабочей поверхности деформирующих роликов и оправки, повысить качество обрабатываемой поверхности заготовки, при содержании в смазке фторорганического поверхностно-активного вещества <3% износ не уменьшается, а при содержании >15% возрастает расход «Универсального модификатора УМ»;- applying during crimping and drawing the casing in the cold state on the working surface of the rollers, the mandrel and the outer surface of the workpiece as a lubricant for a composition consisting of industrial oil and an organofluorine surfactant of the type “Universal Modifier UM” with the following ratios of components, masses. %: (97 ÷ 85) and (3 ÷ 15), respectively, to reduce the wear of the working surface of the deforming rollers and mandrel, to improve the quality of the workpiece surface, when the fluorine-organic surfactant is <3% in the lubricant, the wear does not decrease, but when the content> 15% increase in the consumption of "Universal modifier UM";
- нанесения при ротационном обжиме криволинейного участка оболочки с газопламенным нагревом на рабочую поверхность роликов и оправки смазки в виде водяного коллоидно-графитового раствора ПСВ и пропитывания графита перед приготовлением коллоидно-графитового раствора фторорганическим поверхностно-активным веществом 6МФК-180-05 и сушки снизить трение между поверхностями заготовки и деформирующих роликов и оправки, уменьшить усилия деформирования, повысить чистоту и точность обработанной поверхности, исключить очистку роликов и оправки, повысить ресурс их работы.- applying a rotary crimping of a curved portion of the shell with gas-flame heating to the working surface of the rollers and the mandrel of the lubricant in the form of an aqueous colloidal graphite solution PSV and impregnating graphite before preparing the colloidal graphite solution with an organofluorine-active substance 6MFK-180-05 and drying, reduce friction between the surfaces of the workpiece and the deforming rollers and the mandrel, reduce the deformation forces, increase the cleanliness and accuracy of the treated surface, exclude the cleaning of the rollers and mandrel, increase the resource of their work.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать выводы о соответствии изобретения критерию «новизны».Signs that distinguish the proposed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions and are not known from the prior art in the process of conducting patent research, which allows us to draw conclusions about the compliance of the invention with the criterion of "novelty."
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».Examining the prior art during a patent search on all types of information available in the countries of the former USSR and foreign countries, it was found that the proposed technical solution does not explicitly follow from the prior art, therefore we can conclude that the criterion of "inventive step" .
Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления тонкостенных сварных корпусов с концевыми утолщениями из разнородных алюминиевых сплавов, содержащих тонкостенную оболочку с криволинейным и цилиндрическим участками и приваренными к ним утолщенными кольцами, включающем механическую обработку оболочек, электродуговую сварку неплавящимся электродом с кольцами в два прохода с подачей присадочной проволоки на втором проходе, контроль сварных соединений в отличии от прототипа, согласно изобретению оболочку изготавливают из трубной заготовки ротационным обжимом криволинейного участка за несколько проходов в холодном или горячем состоянии, затем выполняют ротационную вытяжку цилиндрической части в холодном состоянии, при этом обжим и вытяжку выполняют деформирующими роликами с радиусом вершин профиля, превышающим в 3÷6 раз минимальное значение толщины стенки оболочки, затем выполняют подрезку свариваемых кромок оболочки, а на утолщенных кольцах формируют посадочный паз под замковое соединение с оболочкой, производят сборку и сварку стыковых замковых соединений оболочки с кольцами на установке автоматической сварки, визуальный контроль качества сварных швов, окончательную механическую обработку с нарезанием резьбы на приваренных кольцах и пневмоиспытания на герметичность сварного корпуса.The essence of the invention lies in the fact that in the method of manufacturing thin-walled welded bodies with end thickenings from dissimilar aluminum alloys containing a thin-walled shell with curved and cylindrical sections and thickened rings welded to them, including machining of the shells, arc welding with a non-consumable electrode with rings in two passes with filler wire feeding in the second pass, control of welded joints, in contrast to the prototype, according to the invention, making a shell they are removed from the tube billet by rotational crimping of the curved section for several passes in the cold or hot state, then the cylindrical part is rotationally drawn in the cold state, while the crimping and stretching are performed by deforming rollers with a radius of profile vertices exceeding by 3–6 times the minimum wall thickness shells, then they trim the welded edges of the shell, and on the thickened rings form a landing groove for the castle connection with the shell, assemble and weld the butt locks of the joints of the shell with the rings at the automatic welding installation, visual control of the quality of the welds, final machining with threading on the welded rings and pneumatic testing for tightness of the welded body.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:
- на фиг. 1 - сварной корпус сосуда, содержащий тонкостенную оболочку 1 и приваренные к ней утолщенные кольца 2 и 3, I и II кольцевые сварные швы, толщина колец tk и tk' (мм), толщина оболочки to6 (мм), D (мм) - диаметр корпуса;- in FIG. 1 - welded vessel body containing a thin-
- на фиг. 2 - вид I и вид II с фиг.1 - стыковые замковые соединения сварных швов в увеличенном виде;- in FIG. 2 - view I and view II of figure 1 - butt weld joints in an enlarged view;
- на фиг. 3 - ротационный обжим двумя роликами 4 с радиусом вершин R1 криволинейного участка оболочки 1 на оправке 5 с газопламенным нагревом горелками 6, соединенными с роликами;- in FIG. 3 - rotational crimping by two
- на фиг. 4 - ротационная вытяжка цилиндрической части оболочки 1 тремя роликами 7 с радиусом вершины R2 на оправке 5 и прижим 8.- in FIG. 4 - rotational hood of the cylindrical part of the
На фиг. 3 и фиг. 4 – tо (мм) - толщина заготовки, to6 (мм) - толщина оболочки, S мин-1 - скорость вращения, F мм/мин - осевая подача роликов.In FIG. 3 and FIG. 4 - t o (mm) is the thickness of the workpiece, t o6 (mm) is the thickness of the shell, S min -1 is the rotation speed, F mm / min is the axial feed of the rollers.
Вышеописанный способ изготовления сварных корпусов сосудов осуществляется следующим образом.The above method of manufacturing welded vessel bodies is as follows.
Заготовку оболочки 1 из алюминиевого сплава АМг3 или АМц, полученную из трубы (фиг. 3), устанавливают на оправку 5, фиксируют зажимным устройством и подвергают ротационному обжиму криволинейного участка двумя деформирующими роликами 4 с радиусом вершин профиля R1(мм) на двухсуппортном давильно-раскатном станке за несколько проходов с газопламенным нагревом горелками 6 при обработке заготовок из алюминиевого сплава АМг3 и в холодном состоянии при обработке заготовок из алюминиевого сплава АМц.The blank of
При ротационном обжиме с газопламенным нагревом на рабочую поверхность роликов и оправки наносят смазку в виде водяного коллоидно-графитового раствора ПСВ, при этом перед приготовлением раствора графит пропитывают фторорганическим поверхностно-активным веществом и сушат. При обжиме в холодном состоянии на рабочую поверхность роликов, оправки и на наружную поверхность заготовки наносят смазку в виде композиции, состоящей из индустриального масла и фторорганического поверхностно-активного вещества.During rotary crimping with flame heating, a lubricant in the form of an aqueous colloidal-graphite solution PSV is applied to the working surface of the rollers and the mandrel, while before preparing the solution, graphite is impregnated with a fluorine-organic surfactant and dried. When crimped in a cold state, a lubricant is applied to the working surface of the rollers, mandrels and the outer surface of the workpiece in the form of a composition consisting of industrial oil and an organofluorine surfactant.
Затем выполняют ротационную вытяжку цилиндрической части оболочки 1 (фиг. 4) в холодном состоянии на оправке 5 тремя деформирующими роликами 7 с радиусом вершин профиля R2 (мм) на трехроликовом давильно-раскатном станке.Then, the cylindrical part of the
Оболочка при ротационной вытяжке зафиксирована криволинейной частью внутренней поверхности на криволинейной наружной поверхности оправки 5 прижимом 8.The shell during the rotation hood is fixed by the curved part of the inner surface on the curved outer surface of the
При ротационной вытяжке на рабочую поверхность роликов, оправки и наружную поверхность заготовки наносят в качестве смазки композицию, состоящую из индустриального масла и фторорганического поверхностно-активного вещества.When rotating the hood, a composition consisting of industrial oil and an organofluorine-surfactant is applied as a lubricant to the working surface of the rollers, the mandrel and the outer surface of the workpiece.
В качестве охлаждающей жидкости используют индустриальное масло.As a coolant, industrial oil is used.
После этого на токарно-винторезных станках выполняют подрезку свариваемых кромок оболочки 1.After that, on screw-cutting machines, they trim the welded edges of the
На кольцах 2 и 3 из более прочного алюминиевого сплава АМг5 формируют паз под замковое соединение с оболочкой (фиг. 2. вид I и вид II).On
Затем производят сборку и сварку стыковых замковых соединений оболочки с кольцами на установке автоматической сварки и визуальный контроль качества сварных швов.Then, assembly and welding of the butt joints of the shell with the rings at the automatic welding installation and visual quality control of the welds are carried out.
Выполняют на токарно-винторезных станках окончательную механическую обработку с нарезанием резьбы на приваренных кольцах 2 и 3 (фиг. 1).The final machining with thread cutting on the welded
В заключение выполняют пневмоиспытания сварного корпуса на герметичность на установке пневмоиспытаний.In conclusion, perform pneumatic tests of the welded body for tightness at the installation of pneumatic tests.
ПримерExample
Трубную заготовку оболочки 1 (фиг. 1) диаметром D=375 мм и толщиной to6 - 2,5 мм из алюминиевого сплава АМг3 или сплава АМц устанавливают на оправку 5 (фиг. 3). закрепленную в шпинделе двухсуппортного давильно-раскатного станка типа «Лейкомат» ЦНЦ 600 2С и фиксируют ее зажимным устройством.The tube billet shell 1 (Fig. 1) with a diameter of D = 375 mm and a thickness t o6 of 2.5 mm from an aluminum alloy AMg3 or an alloy AMts is mounted on a mandrel 5 (Fig. 3). fixed in the spindle of a two-support press-and-roll machine of the Leikomat type TsNC 600 2C and fix it with a clamping device.
Затем осуществляют ротационный обжим криволинейного участка оболочки с толщины to=5 мм до толщины to6=2,5 мм двумя деформирующими роликами 4 с радиусом при вершинах профиля R1=(10÷15) мм (R1=(4÷6) to6) по программе ЧПУ станка за 4 прохода с газопламенным нагревом при обработке оболочек из алюминиевого сплава АМг3 и в холодном состоянии при обработке оболочек из алюминиевого сплава АМц.Then, rotational crimping of the curved section of the shell is carried out from a thickness of t o = 5 mm to a thickness of t o6 = 2.5 mm by two deforming
При ротационном обжиме криволинейного участка оболочки с газопламенным нагревом наносят смазку на рабочую поверхность роликов и оправки в виде водяного коллоидно-графитового раствора ПСВ, графит перед приготовлением раствора пропитывают фторорганическим поверхностно-активным веществом 6 МФК-180-05 ТУ 6-02-1229-82 и сушат при температуре (80±5)°С.During the rotational crimping of the curvilinear portion of the shell with gas-flame heating, grease is applied to the working surface of the rollers and mandrels in the form of an aqueous colloidal graphite solution PSV, graphite is impregnated with a fluororganic surfactant 6 MFK-180-05 TU 6-02-1229-82 before preparing the solution and dried at a temperature of (80 ± 5) ° C.
При ротационном обжиме криволинейного участка оболочки в холодном состоянии на рабочую поверхность роликов, оправки и наружную поверхность заготовки наносят смазку - композицию, состоящую из индустриального масла марки И-20А ГОСТ 20799-88 и фторорганического поверхностно-активного вещества «Универсальный модификатор УМ» ТУ 2229-002-27991970-94 при соотношении компонентов, масс. %: (97÷85) индустриального масла и (3÷15) «Универсального модификатора УМ».When rotational crimping the curved portion of the shell in the cold state, a lubricant is applied to the working surface of the rollers, mandrels and the outer surface of the workpiece — a composition consisting of industrial oil grade I-20A GOST 20799-88 and the fluororganic surfactant “Universal Modifier UM” TU 2229- 002-27991970-94 with the ratio of components, mass. %: (97 ÷ 85) industrial oil and (3 ÷ 15) "Universal modifier UM".
Затем осуществляют ротационную вытяжку цилиндрической части оболочки 1 (фиг. 4) по программе ЧПУ станка с толщины стенки tо=5 мм до толщины tоб=2,5 мм тремя деформирующими роликами 7 с радиусом вершин профиля R2=(10÷12) мм (R2=(4÷4,8) to6) на давильно-раскатном станке типа « Металлформ» DV 450 за 1 проход в холодном состоянии.Then, the rotary cylindrical hood portion of the shell 1 (Fig. 4) on the NC program of the machine with a wall thickness of t = 5 mm and thickness t = 2.5 mm of the three deforming
При ротационной вытяжке заготовку устанавливают на оправку 5, закрепленную в шпинделе станка, и фиксируют прижимом 8.When the rotation hood, the workpiece is installed on the
При ротационной вытяжке цилиндрической части оболочки в холодном состоянии на рабочую поверхность роликов, оправки и наружную поверхность заготовки наносят смазку - композицию, состоящую из индустриального масла марки И-20А ГОСТ 20799-88 и фторорганического поверхностно-активного вещества «Универсальный модификатор УМ» ТУ 2229-002-27991970-94 при соотношении компонентов, масс. %: (97÷85) индустриального масла и (3÷15) «Универсального модификатора УМ», а в качестве охлаждения используют индустриальное масло И20А ГОСТ 20799-88.When the cylindrical part of the shell is rotationally drawn in a cold state, a lubricant is applied to the working surface of the rollers, mandrels and the outer surface of the workpiece — a composition consisting of industrial oil grade I-20A GOST 20799-88 and the fluororganic surfactant “Universal Modifier UM” TU 2229- 002-27991970-94 with the ratio of components, mass. %: (97 ÷ 85) industrial oil and (3 ÷ 15) “Universal Modifier UM”, and industrial oil I20A GOST 20799-88 is used as cooling.
После этого выполняют подрезку свариваемых кромок оболочки.After that, they trim the welded edges of the shell.
Утолщенные кольца 2 и 3 с толщинами tK=25 мм и tK'=15 мм изготавливают из труб алюминиевого сплава АМг5 (фиг. 1).Thickened rings 2 and 3 with thicknesses t K = 25 mm and t K ' = 15 mm are made of tubes of aluminum alloy AMg5 (Fig. 1).
На утолщенных кольцах формируют посадочный паз под замковое соединение с оболочкой 1 (фиг. 2, вид I и вид II) в виде площадки шириной не менее 10 мм и диаметром, равным диаметру свариваемых кромок, при этом в местах стыка свариваемых кромок выполняют угловую канавку для стока окисных плен в процессе сварки.On the thickened rings, a landing groove is formed for the castle connection with the shell 1 (Fig. 2, view I and view II) in the form of a platform with a width of at least 10 mm and a diameter equal to the diameter of the edges to be welded, while at the junction of the edges to be welded, an angular groove is made for runoff of oxide captures during the welding process.
При сборке утолщенных колец 2 и 3 с оболочкой 1 образуются замковые соединения, которые обеспечивают требуемую чертежом соосность сопрягаемых частей сварного корпуса и предотвращает образование при сварке высоких проплавов и прожогов в корне сварных швов.When assembling the thickened rings 2 and 3 with the
Сварку собранных стыковых замковых соединений производят на установке автоматической сварки неплавящимся электродом в защитном газе аргона в два прохода: первый проход для обеспечения провара корня шва без подачи присадочной проволоки, а второй с подачей присадочной проволоки по составу, идентичному более прочному из соединяемых материалов.The assembled butt welded joints are welded in an automatic welding unit with a non-consumable electrode in argon shielding gas in two passes: the first pass to ensure weld root penetration without filler wire feeding, and the second with filler wire feeding in a composition identical to the stronger of the materials being joined.
Если оболочка 1 (фиг. 1) изготавливается из алюминиевого сплава АМг3 или АМц, а более прочные утолщенные кольца 2 и 3 из алюминиевого сплава АМг5, то присадочная проволока используется из алюминиевого сплава АМг5, что позволяет обеспечить конструктивную прочность сварных соединений.If the sheath 1 (Fig. 1) is made of aluminum alloy AMg3 or AMts, and the more durable thickened rings 2 and 3 are made of aluminum alloy AMg5, then the filler wire is used from aluminum alloy AMg5, which ensures structural strength of welded joints.
После сварки выполняют визуальный контроль качества сварных швов и окончательную механическую обработку.After welding, visual inspection of the quality of the welds and final machining are performed.
При выявлении дефектов сварки типа газовых пор, шлаковых включений, подрезов, геометрических размеров сварных швов, выявленные дефекты, превышающие допустимые по ОСТ 92-1114-80 для швов II категории, подвергают исправлению после разделки и удаления дефектов подваркой их аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом.When welding defects such as gas pores, slag inclusions, undercuts, and the geometric dimensions of welds are identified, the detected defects that exceed the permissible ones according to OST 92-1114-80 for category II welds are corrected after cutting and removing defects by welding them with an argon-arc non-consumable electrode.
В заключение выполняют пневмоиспытания сварного корпуса на герметичность на установке пневмоиспытаний внутренним пневматическим давлением (0,30÷0,05 МПа) в течение не менее 1 мин, методом погружения по РД В84-50-89.In conclusion, perform pneumatic tests of the welded body for tightness at the pneumatic test installation with internal pneumatic pressure (0.30 ÷ 0.05 MPa) for at least 1 min, by immersion method according to RD V84-50-89.
Изобретение может быть использовано при производстве сварных корпусов сосудов из алюминиевых сплавов различной номенклатуры и типоразмеров.The invention can be used in the manufacture of welded vessel bodies from aluminum alloys of various nomenclatures and sizes.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями сварных корпусов сосудов, изготовленных по данному способу.The indicated positive effect is confirmed by tests of welded vessel bodies made by this method.
В настоящее время разработана техническая документация, проведены испытания, намечено серийное производство продукции по предложенному способу.Currently, technical documentation has been developed, tests have been carried out, serial production of products by the proposed method is planned.
Выполнение способа изготовления тонкостенных сварных корпусов с концевыми утолщениями из разнородных алюминиевых сплавов в соответствии с изобретением обеспечивает возможность их получения с высокой конструктивной и циклической прочностью, высокой точностью геометрических размеров, высокой стойкостью деформирующих роликов и оправки, высоким качеством обрабатываемой поверхности, высоким качеством сварных соединений, высоким коэффициентом использования металла, высокой производительностью и малым весом.The implementation of the method of manufacturing thin-walled welded cases with end thickenings of dissimilar aluminum alloys in accordance with the invention enables them to be obtained with high structural and cyclic strength, high accuracy of geometric dimensions, high resistance to deforming rollers and mandrels, high quality of the machined surface, high quality of welded joints, high metal utilization, high productivity and low weight.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113144A RU2620539C1 (en) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113144A RU2620539C1 (en) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2620539C1 true RU2620539C1 (en) | 2017-05-26 |
Family
ID=58882440
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113144A RU2620539C1 (en) | 2016-04-07 | 2016-04-07 | Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2620539C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4055976A (en) * | 1976-03-29 | 1977-11-01 | Aspro, Inc. | Method of roller spinning cup-shaped metal blanks and roller construction therefor |
RU2411098C1 (en) * | 2009-09-23 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method of embracing spinning |
RU2567421C1 (en) * | 2014-09-03 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" | Method of manufacturing of thin wall axisymmetric welded shells with end thickened rings |
-
2016
- 2016-04-07 RU RU2016113144A patent/RU2620539C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4055976A (en) * | 1976-03-29 | 1977-11-01 | Aspro, Inc. | Method of roller spinning cup-shaped metal blanks and roller construction therefor |
RU2411098C1 (en) * | 2009-09-23 | 2011-02-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Method of embracing spinning |
RU2567421C1 (en) * | 2014-09-03 | 2015-11-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" | Method of manufacturing of thin wall axisymmetric welded shells with end thickened rings |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
НОВИКОВ О.М. и др."Новая технология дуговой сварки в защитном газе баллонов высокого давления", журнал "Сварщик-профессионал", N1, 2005, с.14-15. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106903204B (en) | Multi-angle conical shell rotary press modelling method | |
CN109622659A (en) | A kind of manufacturing method of heavy caliber TC4 titanium alloy thick-wall seamless material | |
RU2567421C1 (en) | Method of manufacturing of thin wall axisymmetric welded shells with end thickened rings | |
RU2356675C1 (en) | Manufacturing method of steel profile shell | |
US4649728A (en) | Integral joint forming of work-hardenable high alloy tubing | |
US3504425A (en) | Method of friction welding | |
US20220266388A1 (en) | A method for making a ball valve for regulating a fluid, a ball valve and a welding tool for holding and handling valve parts | |
US3594894A (en) | Method of forming cartridges | |
CN111702301A (en) | Welding process of UNS N07208 high-temperature alloy tube for boiler with temperature exceeding 700 DEG C | |
RU2613256C1 (en) | Manufacturing method for welded titanium tubes | |
RU2620539C1 (en) | Method of manufacture of thin-wall welded casings with end-draining outside from aluminium alloys | |
RU2584622C1 (en) | Method of producing welded axisymmetric bodies of vessels operated under high pressure | |
RU2562200C1 (en) | Method of manufacturing of axisymmetric welded pressure shells | |
RU2502576C1 (en) | Method of making thin-wall large-sized shells by rotary drawing | |
CN111112952A (en) | Integral forming process for pipe seat of boiler header | |
RU2605877C1 (en) | Method of high pressure vessels welded casings producing from high-strength alloyed steels | |
Shuaib et al. | Friction stir seal welding (FSSW) tube-tubesheet joints made of steel | |
RU2393949C2 (en) | Device to prepare end faces of thin-wall shells for welding | |
RU2695100C1 (en) | Method of making axially symmetric thin-wall vessels of vessels with variable wall thickness | |
RU2566109C1 (en) | Production of shell from structural complex-alloyed cold-shaping steel | |
RU2700230C1 (en) | Method of manufacturing of axisymmetric welded housing of high pressure vessel | |
US11045853B2 (en) | Method and tools for manufacturing of seamless tubular shapes, especially tubes | |
CN111889983B (en) | Manufacturing method of clamping and pressing type steel pipe fitting with threads | |
WO2020127798A1 (en) | Methods and machines for producing tubes by means of flow forming | |
RU2254950C1 (en) | Method for making dowel joints of tubes |