RU2673591C1 - Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов - Google Patents
Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2673591C1 RU2673591C1 RU2018124428A RU2018124428A RU2673591C1 RU 2673591 C1 RU2673591 C1 RU 2673591C1 RU 2018124428 A RU2018124428 A RU 2018124428A RU 2018124428 A RU2018124428 A RU 2018124428A RU 2673591 C1 RU2673591 C1 RU 2673591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- annular
- semi
- cylindrical part
- finished
- 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
Abstract
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов. Из плоской листовой заготовки сверткой получают цилиндрическую часть полуфабриката сосуда, сваривают продольные кромки. Получают донную част полуфабриката сосуда и осуществляют сборку донной и цилиндрической частей кольцевым сварным швом. Далее производят ротационную вытяжку цилиндрической части с одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов. При этом перед сборкой донной и цилиндрической частей их поочередно калибруют обжатием для получения равных наружных диаметров свариваемых кольцевых кромок. Затем после сборки полуфабриката сосуда осуществляют совместную раздачу кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи. Последующую одновременную раскатку кольцевого и продольного сварных швов производят с относительной деформацией от 12 до 25% по толщине стенки. Улучшается качество за счет повышения равномерности пластической деформации. 8 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам штамповки и ротационной вытяжки на оправках полых изделий конической и цилиндрической формы, и может быть использовано в области машиностроения и других отраслях промышленности, при производстве тонкостенных осесимметричных сосудов, преимущественно стальных.
Уровень техники
Известен способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоской листовой заготовки и дальнейшее ее формоизменение штамповкой с последующей ротационной вытяжкой полуфабриката с утонением стенки (описание изобретения к авторскому свидетельству 1581416 СССР, МПК В21D 22/00 от 13.06.88, опубл. 30.07.90, бюл. №28, авторы В.В. Смирнов, И.И. Бейлин, Р.С. Бердов, аналог). В известном способе после формоизменения вырубленной листовой заготовки штамповкой цилиндрического полого полуфабриката с дном, ротационной вытяжки его донной части на усеченный конус с утонением стенок предусмотрена операция переформовки донной части штамповкой с целью набора толщины материала перед финишной операцией - ротационной вытяжкой с утонением стенок полуфабриката. В результате уменьшается разностенность на конусном участке. Повышается точность по толщине стенки.
Недостатки: многопереходность процесса, обилие промежуточных операций приводит к разрушению оболочки вследствие исчерпания материалом ресурса пластичности или образованию браковочных признаков в виде чешуйчатой поверхности и закатов материала деформирующим элементом.
Известен способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоских листовых заготовок, получение цилиндрической части полуфабриката сосуда номинального среднего диаметра Dн сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формоизменение донной части полуфабриката сосуда, сборку донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда кольцевым сварным швом, ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов (описание изобретения к патенту 2131787 РФ, МПК B21D 51/10, 22/16 от 04.02.1998, опубл. 20.06.1999, бюл. №17, авторы В.В. Голуб, В.Г. Егоров, Ю.А. Невструев, Н.Д. Захарченко, прототип).
Раздельное формоизменение цилиндрической и донной части полуфабриката сосуда позволяет существенно повысить ресурс пластичности материала сосуда за счет снижения количества технологических переходов и промежуточных отжигов. В результате после сборки частей полуфабриката сосуда кольцевым сварным швом достигают необходимого качества поверхности путем последующей ротационной вытяжки цилиндрической части сосуда с утонением стенки. При этом отсутствие гофров на наружной поверхности цилиндрической части сосуда обеспечивается наличием оптимального зазора ξ между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью цилиндрической части полуфабриката сосуда. Причем величина ξ входит в формулу для расчета ширины М плоской листовой заготовки для свертки цилиндрической части полуфабриката сосуда
М=π[Dвн+2ξ+s]=π Dн,
где Dвн - внутренний диаметр цилиндрической части сосуда, равный наружному диаметру оправки для ее ротационной раскатки, мм; Dн - номинальный средний диаметр цилиндрической части полуфабриката сосуда, мм; ξ=0,15-0,2 мм; s - толщина плоской листовой заготовки, мм
Недостатки: проплав q кольцевого сварного шва после сборки частей полуфабриката сосуда локально уменьшает зазор ξ между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью цилиндрической части полуфабриката сосуда в ходе процесса ротационной раскатки, что приводит к неравномерности пластической деформации в виде разнотолщинности готовых изделий. Кроме того, при одновременной раскатке кольцевого и продольного сварных швов цилиндрической части сосуда относительная деформация по толщине стенки в известном способе ничем не ограничена, из-за чего с одной стороны может не до конца устраняться влияние сварных швов как концентраторов напряжений при последующей эксплуатации изделия, ухудшаться его внешний вид, а с другой стороны - возникать чрезмерное упрочнение материала, что приводит к снижению его характеристик пластичности и, как следствие, потере устойчивости стенкой цилиндрической части сосуда с образованием хлопунов.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является улучшение качества стальных тонкостенных осесимметричных сосудов путем повышения равномерности пластической деформации в ходе ротационной раскатки цилиндрической части сосуда как за счет введения дополнительных подготовительных формообразующих операций, предшествующих раскатке, так и выбора оптимальной относительной деформации по толщине стенки непосредственно при ее проведении.
Поставленная задача достигается за счет того, что в известном способе изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов, включающем вырубку плоских листовых заготовок, получение цилиндрической части полуфабриката сосуда номинального среднего диаметра сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формоизменение донной части полуфабриката сосуда, сборку донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда кольцевым сварным швом, ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов, перед сборкой донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда их поочередно калибруют обжатием для получения равных наружных диаметров свариваемых кольцевых кромок, затем после сборки полуфабриката сосуда осуществляют совместную раздачу кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи величины Dр=Dн+(0,2÷0,4), мм, (где Dн - номинальный средний диаметр цилиндрической части полуфабриката сосуда), а последующую одновременную раскатку кольцевого и продольного сварных швов производят с относительной деформацией 12%≤ε≤25% по толщине стенки цилиндрической части сосуда, при этом ε=(t0-t)/t0×100%, где t0 - толщина стенки донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда, t - толщина стенки цилиндрической части сосуда после раскатки кольцевого и продольного сварных швов.
Получение поочередной калибровкой обжатием равных наружных диаметров кольцевых кромок донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда перед их сборкой позволяет получить кольцевой сварной шов с минимальными габаритами, в том числе и с ограниченной высотой проплава q, что позволяет избежать образования разнотолщинности при ротационной раскатке. В то же время при калибровке обжатием уменьшается или вовсе исчезает зазор ξ между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью полуфабриката сосуда. Последующая совместная раздача кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок вначале обеспечивает радиальное перемещение проплава на его величину q, а в дальнейшем и полностью восстанавливает начальный зазор ξ между наружной поверхностью оправки и внутренней поверхностью полуфабриката сосуда до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи величины Dн. Дальнейшее возрастание зазора в процессе раздачи на величину от 0,2 до 0,4 мм способствует повышению качества внутренней и наружной поверхности цилиндрической части сосуда в месте раздачи кольцевых кромок при последующей ротационной раскатке. Причем при раздаче до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи величины Dр<Dн+0,2, мм, возникают задиры на внутренней поверхности цилиндрической части сосуда в месте раздачи кольцевых кромок при его съеме с оправки по окончании ротационной раскатки. При раздаче до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи величины Dр>Dн+0,4, мм, на наружной поверхности цилиндрической части сосуда в месте раздачи кольцевых кромок наблюдается потеря устойчивости в процессе ротационной раскатки в виде образования гофров. Таким образом, калибровка обжатием свариваемых кольцевых кромок перед сборкой полуфабриката сосуда и последующая совместная раздача кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи величины Dр=Dн+(0,2÷0,4), мм способствует повышению равномерности пластической деформации при осуществлении финишной операции - ротационной раскатки цилиндрической части сосуда, а следовательно, повышению качества готовых изделий.
Качество стальных тонкостенных осесимметричных сосудов в заявляемом способе повышается и за счет выбора оптимальной относительной деформации ε по толщине стенки цилиндрической части сосуда при проведении операции ротационной раскатки. Величина ε должна выбираться из соображений не только наиболее полного устранения геометрических концентраторов (подрезов) на линиях сплавления кольцевого и продольного сварных швов, но и следов от самих швов. С другой стороны, для сталей, в особенности коррозионностойких, характерно монотонное возрастание прочности и сильное снижение пластичности по мере увеличения относительной деформации ε по толщине стенки цилиндрической части сосуда при раскатке. Переупрочнение стали способствует потере устойчивости стенкой сосуда в виде образования вначале хлопунов, а затем и гофров. Таким образом, для обеспечения равномерности пластической деформации при раскатке цилиндрической части сосуда относительная деформация ε по толщине стенки должна быть оптимальной.
При ε<12% не обеспечивается полного устранения (заглаживания) подрезов на линиях сплавления сварных швов, и в процессе циклического нагружения стальных тонкостенных осесимметричных сосудов внутренним давлением данный подрез, выполняя роль концентратора напряжений, существенно понижает циклическую долговечность. Кроме того, неустраненные в результате ротационной раскатки следы от сварных швов ухудшают внешний вид сосуда.
При ε>25% пластичность раскатываемой цилиндрической части стального сосуда снижается настолько, что начинают возникать браковочные признаки в виде хлопунов и гофров.
Таким образом, выбор значения относительной деформации ε по толщине стенки цилиндрической части сосуда при раскатке из интервала 12%≤ε≤25% обеспечивает улучшение качества готовых изделий (высокую циклическую долговечность, презентабельный внешний вид, отсутствие дефектов) за счет повышения равномерности пластической деформации.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 показана плоская листовая заготовка для свертки цилиндрической части полуфабриката сосуда;
на фиг. 2 - свертка плоской листовой заготовки в цилиндрическую часть полуфабриката сосуда;
на фиг. 3 - сварка продольного шва;
на фиг. 4 - донная часть полуфабриката сосуда;
на фиг. 5 - поочередная калибровка обжатием свариваемых кольцевых кромок донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда:
а) несоответствие наружных диаметров донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда до калибровки обжатием;
б) калибровка обжатием свариваемой кольцевой кромки цилиндрической части полуфабриката сосуда;
в) калибровка обжатием свариваемой кольцевой кромки донной части полуфабриката сосуда;
на фиг. 6 - полуфабрикат сосуда в сборе;
на фиг. 7 - совместная раздача кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок полуфабриката сосуда;
на фиг. 8 - ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда с одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов.
Осуществление способа.
Способ осуществляют следующим образом. Вырубают плоскую листовую заготовку 1 с размерами M x L x s (где М - ширина, мм; L - длина, мм; s - толщина, мм). Плоскую листовую заготовку 1 свертывают на листогибочной машине (на чертеже не показана) в цилиндрическую часть 2 полуфабриката сосуда 3 номинального среднего диаметра Dн и сваривают продольные кромки 4, 5. Другую плоскую листовую заготовку толщиной s (на чертеже не показана) формоизменяют в донную часть 6 полуфабриката сосуда 3. Поочередно калибруют обжатием для получения равных наружных диаметров D свариваемую кольцевую кромку 7 диаметром D1 цилиндрической части 2 полуфабриката сосуда 3 и свариваемую кольцевую кромку 8 диаметром D2 донной части 6 полуфабриката сосуда 3. Производят сборку цилиндрической части 2 полуфабриката сосуда 3 с донной частью 6 полуфабриката сосуда 3 сваркой кольцевого шва 9. Осуществляют совместную раздачу кольцевого сварного шва 9 и сваренных кольцевых кромок 7, 8 до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда 3 в месте раздачи величины Dр. Полученный полуфабрикат сосуда 3 устанавливают на оправку 10 и производят ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда 11 одновременной раскаткой кольцевого 9 и продольного 12 сварных швов шариками 13 с утонением с относительной деформацией ε по толщине стенки цилиндрической части сосуда 11.
Пример.
Из листа коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т толщиной s=t0=0,8 мм вырубают две плоские листовые заготовки. Плоскую листовую заготовку 1 с размерами М х L х s (503,3x335x0,8) мм свертывают на листогибочной машине типа ЛГМЭ-0,6 в цилиндрическую часть 2 полуфабриката сосуда 3 с номинальным средним диаметром Dн=160,2 мм, наружным диаметром D1=161 мм и длиной L=335 мм. Размер М=503,3 мм у плоской листовой заготовки 1 был выбран с тем расчетом, чтобы между наружной поверхностью оправки 10 и внутренней поверхностью цилиндрической части 2 полуфабриката сосуда 3 обеспечивался зазор ξ=0,4 мм. Далее сваривают продольные кромки 4, 5 на автомате УСТ-4. Плоскую листовую заготовку (на чертеже не показана) с размерами 215x215x0,8 мм формоизменяют на прессе RYE-250 вытяжкой в штампе с применением давления эластичной среды в донную часть 6 полуфабриката сосуда 3 наружным диаметром D2=161.4 мм с длиной цилиндрического участка h=12 мм. На специализированной гидравлической установке для калибровки концов труб многосекторным инструментом поочередно калибруют обжатием свариваемые кольцевые кромки 7, 8 цилиндрической 2 и донной 6 частей полуфабриката сосуда 3 для получения наружных диаметров величиной D=159 мм. На автомате УСТ-4 с применением вращателя сваривают цилиндрическую часть 2 полуфабриката сосуда 3 и донную часть 6 полуфабриката сосуда 3 кольцевым швом 9 с величиной проплава q=0,2 мм. На специализированной гидравлической установке для калибровки концов труб многосекторным инструментом осуществляют совместную раздачу кольцевого сварного шва 9 и сваренных кольцевых кромок 7, 8 до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда 3 в месте раздачи величины Dр=Dн+0,2=160,2+0,2=160,4 мм. Устанавливают полученный полуфабрикат сосуда 3 на оправку 10 экспериментальной установки, где в качестве рабочего инструмента используются шарики 13 диаметром 5,0 мм по ГОСТ 3722-81, собранные в обойму. Оправка 10 с полуфабрикатом сосуда 3 закрепляется на токарном станке 16К20 и производится ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда 11 за один переход с относительной деформацией по толщине стенки цилиндрической части сосуда ε=20%. При этом одновременно раскатываются кольцевой 9 и продольный 12 сварные швы. После снятия с оправки 10 и обрезки технологических припусков получают готовое изделие с толщиной стенки цилиндрической части сосуда t=0,64 мм.
Стальные тонкостенные осесимметричные сосуды изготавливаются с исключением возможности образования дефектов в виде хлопунов, гофров, задиров и недопустимой разнотолщинности, обладают высокой циклической долговечностью при последующей эксплуатации, а также улучшенным внешним видом.
Claims (1)
- Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоских листовых заготовок, получение цилиндрической части полуфабриката сосуда номинального среднего диаметра сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формоизменение донной части полуфабриката сосуда, сборку донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда кольцевым сварным швом, ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов, отличающийся тем, что перед сборкой донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда их поочередно калибруют обжатием для получения равных наружных диаметров свариваемых кольцевых кромок, затем после сборки полуфабриката сосуда осуществляют совместную калибровку раздачей кольцевого сварного шва и сваренных кольцевых кромок до достижения значения среднего диаметра полуфабриката сосуда в месте раздачи величины Dp=Dн+(0,2÷0,4), мм, где Dн - номинальный средний диаметр цилиндрической части полуфабриката сосуда, а последующую одновременную раскатку кольцевого и продольного сварных швов производят с относительной деформацией 12%≤ε≤25% по толщине стенки цилиндрической части сосуда, при этом ε=(t0-t)/t0×100%, где t0 - толщина стенки донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда, t -толщина стенки цилиндрической части сосуда после раскатки кольцевого и продольного сварных швов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018124428A RU2673591C1 (ru) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018124428A RU2673591C1 (ru) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2673591C1 true RU2673591C1 (ru) | 2018-11-28 |
Family
ID=64603522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018124428A RU2673591C1 (ru) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2673591C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2583317A1 (fr) * | 1985-06-12 | 1986-12-19 | Carnaud Emballage Sa | Procede de fabrication d'un emballage cylindrique par soudage au moyen d'un faisceau laser et appareil pour la mise en oeuvre d'un tel procede. |
RU2089320C1 (ru) * | 1995-08-14 | 1997-09-10 | Акционерное общество "Салют" | Способ изготовления колб металлического термоса |
RU2131787C1 (ru) * | 1998-02-04 | 1999-06-20 | Егоров Владислав Геннадьевич | Способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов |
-
2018
- 2018-07-03 RU RU2018124428A patent/RU2673591C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2583317A1 (fr) * | 1985-06-12 | 1986-12-19 | Carnaud Emballage Sa | Procede de fabrication d'un emballage cylindrique par soudage au moyen d'un faisceau laser et appareil pour la mise en oeuvre d'un tel procede. |
RU2089320C1 (ru) * | 1995-08-14 | 1997-09-10 | Акционерное общество "Салют" | Способ изготовления колб металлического термоса |
RU2131787C1 (ru) * | 1998-02-04 | 1999-06-20 | Егоров Владислав Геннадьевич | Способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109500333B (zh) | 一种带有内凸缘的大型环件扩孔锻造成形方法 | |
KR101512919B1 (ko) | 중공 엔진 밸브의 제조 방법 | |
US8800336B2 (en) | Apparatus and method for forming product having asymmetric cross-section using ring rolling process | |
JP3835325B2 (ja) | バルジ加工用素管の製造法、バルジ成形品及びその製造法 | |
JP2011521791A (ja) | リング形成方法 | |
CN105710273A (zh) | 轿车等速万向传动轴旋锻周向进给工艺参数确定方法 | |
JP2006272350A (ja) | 偏心拡径加工用ポンチ及び偏心拡径パイプの製造方法 | |
RU2673591C1 (ru) | Способ изготовления стальных тонкостенных осесимметричных сосудов | |
RU2620219C2 (ru) | Способ вытяжки тонкостенных изделий сложной формы | |
RU2502576C1 (ru) | Способ изготовления ротационной вытяжкой тонкостенных крупногабаритных обечаек | |
RU2538792C1 (ru) | Способ ротационной вытяжки тонкостенных оболочек с утолщениями | |
RU2613256C1 (ru) | Способ изготовления сварных титановых труб | |
CN106938385A (zh) | 一种车轮轮辐的加工方法以及车轮轮辐 | |
US7540179B2 (en) | Method for producing longitudinal grooves in cylindrical workpieces | |
RU2131787C1 (ru) | Способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов | |
RU2695100C1 (ru) | Способ изготовления осесимметричных тонкостенных корпусов сосудов с переменной толщиной стенки | |
JP2005219122A (ja) | 中空金属管を素材とする内周突起付きリングの製造方法 | |
CN115066301A (zh) | 中空部件的制造方法 | |
RU2190493C2 (ru) | Способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов | |
KR100375702B1 (ko) | 자동차 알로이휠 제조용 심레스 튜브의 제조방법 | |
RU2471585C1 (ru) | Способ изготовления тонкостенных несимметричных оболочек двойной кривизны с фланцем | |
RU2528927C1 (ru) | Способ формообразования неравнопроходных тройников из трубной заготовки | |
RU2049587C1 (ru) | Способ изготовления колец | |
RU180392U1 (ru) | Заготовка трубчатой детали с фланцем | |
RU2352430C2 (ru) | Способ изготовления пустотелых изделий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200704 |