SU1282944A2

SU1282944A2 - Tool for expanding tubes

Info

Publication number: SU1282944A2
Application number: SU853900997A
Authority: SU
Inventors: Николай Афанасьевич Кобылкин; Вера Егоровна Теплова; Вадим Фроимович Канер
Original assignee: Ленинградский Кораблестроительный Институт
Priority date: 1985-05-27
Filing date: 1985-05-27
Publication date: 1987-01-15

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл закреплени труб в отверсти х трубной доски и может быть использовано в судостроении, энергомашиностроении, химическом и пищевом машиностроении, где изготавливаютс кожухотрубчатые теплообмен- ные аппараты. Целью изобретени вл етс расширение технологических вомзожностей. Инструмент выполнен в виде насаженной на стержень 1 гильзы, состо ш,ей из набора дисков (Д) 3 и 4. Стержень Д изготовлен из материалов с эффектами пам ти формы . Стержень с набором Д 3 и 4 при нормальной температуре (-|-20&deg;С) ввод т в трубу , установленную в отверстии трубной доски 7. К стержню от источника, а следовательно , и к набору Д 3 и 4 подвод т необходимое количество тепла дл нагрева Д до температуры на 150-200&deg;С выше интервала температур мартенситного превращени в их материалах. При этом Д 3 увеличиваетс в диаметре, подверга раздаче стенки трубы и развальцовыва их в трубной доске, и уменьшаетс по толшине. Д 4 при тех же услови х уменьшаетс в диаметре и увеличиваетс по толшине. При таких услови х на внутренней поверхности трубы по вл ютс кольцевые гофры от Д 3, с помощью которых труба прочно входит в тело стенок отверсти трубной доски. 2 ил. S (ЛThe invention relates to devices for fastening pipes in the openings of a tube plate and can be used in shipbuilding, power engineering, chemical and food engineering, where shell-and-tube heat exchangers are manufactured. The aim of the invention is the expansion of technological capabilities. The tool is made in the form of a sleeve mounted on the rod 1, consisting of a set of disks (D) 3 and 4 on it. The rod D is made of materials with shape memory effects. A rod with a set of D 3 and 4 at a normal temperature (- | -20 ° C) is inserted into a pipe installed in the opening of the tube plate 7. The required supply is made to the rod from the source and, therefore, to the D 3 and 4 set the amount of heat for heating D to a temperature 150–200 ° C above the temperature range of the martensitic transformation in their materials. In doing so, D 3 increases in diameter, distributing the pipe walls and expanding them in a tube plate, and decreases in thickness. D 4 under the same conditions decreases in diameter and increases in thickness. Under such conditions, annular corrugations from D 3 appear on the inner surface of the pipe, by means of which the pipe firmly enters the body of the walls of the tube plate opening. 2 Il. S (l

Description

юYu

оо юoo yu

со with

NN

NJNJ

J гJ g

(Риг.1(Rig.1

Изобретение относитс к устройствам дл закреплени труб в отверсти х трубной доски путем пластической деформации стенок труб и может быть использовано в судостроении , энергомашиностроении, химическом и пищевом машиностроении, где изготавливают кожухотрубчатые теплообменные аппараты.The invention relates to devices for fastening pipes in the openings of a tube plate by plastic deformation of the walls of pipes and can be used in shipbuilding, power engineering, chemical and food engineering, where shell-and-tube heat exchangers are manufactured.

Целью изобретени вл етс расширение технологических возможностей изготовлени на трубе гофров.The aim of the invention is to expand the technological possibilities of manufacturing corrugations on the pipe.

На фиг.1 показано положение инструмента в начале процесса развальцовки трубы в трубной доске; на фиг.2 - то же, по окончании процесса развальцовки.Figure 1 shows the position of the tool at the beginning of the tube flaring process in the tube plate; figure 2 - the same, at the end of the process of flaring.

Инструмент дл развальцовки труб из материалов с эффектами пам ти формы состоит из стержн 1 и гильзы, выполненной в виде надетого на хвостовик (оправку ) 2 набора дисков 3 и 4, который зафиксирован с помощью крепежных элементов 5 на оправке 2.A tool for expanding pipes made of materials with shape memory effects consists of a rod 1 and a sleeve made in the form of a set of disks 3 and 4 mounted on the shank (mandrel) 2, which is fixed by means of fasteners 5 on the mandrel 2.

Инструмент расположен в трубе 6, размещенной в отверстии трубной доски 7. Дл работы инструмента подводитс и отводитс тепло Q.The tool is located in the pipe 6, placed in the hole of the tube plate 7. Heat and Q are supplied to the tool for operation.

Диски 3 и 4 контактируют друг с другом и имеют противофазное направление редук- ции своего поперечного сечени в диапазоне температур по влени эффектов пам ти формы в их материале. В качестве материала дисков 3 и 4 используют сплавы, обладающие эффектом пам ти формы, например титан-никель (содержащий 54-56% никел , остальное титан; интервал температур мартенситного превращени 40-60°С; предел прочности 87 кгс/мм ; генерируемое напр жение при нагреве на 150-200°С выше интервала температур мартенситного превращени - 60 кгс/мм ; число допустимых термоциклов составл ет около Ю раз).Disks 3 and 4 are in contact with each other and have an antiphase direction of reduction of their cross section in the range of temperatures of the appearance of shape memory effects in their material. Alloys having a shape memory effect, such as titanium-nickel (containing 54-56% nickel, the rest titanium; temperature range of martensitic transformation 40-60 ° C; strength 87 kgf / mm; generated by heating by 150–200 ° C above the temperature range of the martensitic transformation — 60 kgf / mm; the number of permissible thermal cycles is about 10 times).

Диски 3 и 4 формируют при -|-500°С, общую длину их выбирают в соответствии с длиной и размером внутреннего диаметра наименьшей из выбранного диапазона диаметров трубы 6. При этом диаметр диска 3 соответствует внутреннему диаметру наименьшей из выбранного диапазона диаметров развальцованных трубы 6, а диаметр диска 4 меньше диаметра диска 3, причем толщину диска 4 выбирают в зависимости от числа дисков 3 и рассто ни между ними , которое, например, может составл ть две толщины диска 3.The disks 3 and 4 are formed at - | -500 ° C, their total length is chosen in accordance with the length and size of the inner diameter of the smallest of the selected range of diameters of the pipe 6. The diameter of the disc 3 corresponds to the inner diameter of the smallest of the selected range of diameters of the flared pipe 6, and the diameter of the disk 4 is smaller than the diameter of the disk 3, and the thickness of the disk 4 is selected depending on the number of disks 3 and the distance between them, which, for example, may be two thicknesses of disk 3.

Затем диски 3 и 4 подвергают отжигу при -f500°C в течение 1 ч в заневоленном штампе и охлаждают до -|-20°С (данной операции диски 3 и 4 могут быть подвергнуты каждый в отдельности).Discs 3 and 4 are then subjected to annealing at -f500 ° C for 1 hour in a hard stamped and cooled to - | -20 ° C (discs 3 and 4 can be subjected to each operation individually).

После этого диски 3 и 4 вынимают из штампа и при +20°С пластически деформируют: диски 3 обжимом дл получени наруж- ного диаметра, соответствующего размеру внутреннего диаметра наименьшей из выбранного диапазона диаметров трубы 6 доAfter that, disks 3 and 4 are removed from the punch and plastically deformed at + 20 ° С: disks 3 are crimped to obtain an outer diameter corresponding to the size of the inner diameter of the smallest from the selected range of pipe diameters 6 to

ss

00

5 five

00

развальцовки (степень деформации при этом не превышает 10-15%), а диски 4 сплющивают на 10-15%. Так получают диски 3 и 4, из которых собирают набор чередующихс дисков 3 и 4 в зависимости от требуемой длины и размеров внутреннего диаметра выбранных дл развальцовки труб 6 в трубной доске 7.flaring (the degree of deformation does not exceed 10-15%), and discs 4 flatten by 10-15%. This is how discs 3 and 4 are obtained, from which a set of alternating discs 3 and 4 is assembled, depending on the required length and dimensions of the inner diameter, of the pipes 6 chosen for flaring in the tube plate 7.

Набор дисков 3 и 4 надевают на оправку 2 (размеры задают по по су, в размерах которого развальцовывают трубы 6) и на ней его фиксируют. Инструмент через хвостовик 2 подсоедин ют к источнику теплового пол Q. Инструмент готов к работе.The set of discs 3 and 4 is put on the mandrel 2 (dimensions are given according to cus, in the dimensions of which pipes 6 are flared) and fixed on it. The tool through the shank 2 is connected to the source of the heat field Q. The tool is ready for operation.

Инструмент дл развальцовки труб работает следующим образом.The tube flaring tool works as follows.

Стержень 1 инструмента, представл ющий собой надетый на оправку 2 набор дисков 3 и 4 при нормальной температуре (+20°С) ввод т в трубу б (из выбранного диапазона обрабатываемых труб), установленную в.отв.ерстии трубной доски 7 (фиг.1) в пределах по са развальцовки трубы 6, например, но толщине трубной доски 7. К стержню 1, например, с его тыльной стороны по хвостовой части 2 от источника тепла подвод т к набору дисков 3 и 4 необходимое количество тепла Q (любым нагревателем (не показан), достаточное дл нагрева дисков 3 и 4 до температуры на 150-200°С выше интервала температур мартенситного превращени в их материалах. При этом диск 3 увеличиваетс в диаметре (фиг.2), подверга раздаче стенки трубы 6 и развальцовьЕва их в трубной доске, и уменьшаетс в толщине. А диск 4 при тех же услови х уменьшаетс в диаметре и увеличиваетс в толщине на 10-15%, помога дискам 3 развивать генерируемое напр жение до 60 кгс/мм, что обеспечивает надежное закрепление трубы 6 в отверстии трубной доски 7, так как на внутренней поверхности трубы 6 по вл ютс кольцевые гофрь от дисков 3 и этими гофрами труба 6 прочно входит в тело стенок отверсти трубной доски 7 (фиг.2).The tool stem 1, which is a set of discs 3 and 4 worn on the mandrel 2 at normal temperature (+ 20 ° C), is inserted into pipe b (from the selected range of pipes to be machined) installed in the outward section of the tube board 7 (Fig. 1) within the limits of flare pipe 6, for example, but the thickness of the tube plate 7. To the rod 1, for example, from its back side along the tail part 2 from the heat source, the required amount of heat Q is applied to the set of disks 3 and 4 (any heater (not shown), sufficient to heat the disks 3 and 4 to a temperature of 150-200 ° C above the temperature range of the martensitic transformation in their materials. In this case, the disk 3 increases in diameter (Fig. 2), distributing the walls of the pipe 6 and expanding them in a tube plate, and decreases in thickness. And the disk 4 under the same conditions decreases in diameter and increases in thickness by 10-15%, helping the disks 3 to develop the generated voltage up to 60 kgf / mm, which ensures reliable fixing of the pipe 6 in the hole of the tube plate 7, since annular corrugations from the disks 3 appear on the inner surface of the pipe 6 and these corrugations pipe 6 firmly in dit openings in the body wall tube plate 7 (Figure 2).

По окончании раздачи (развальцовки) трубы 6 подвод тепла к дискам 3 и 4 прекращают , например, отбором тепла Q проточной водой (не показано).At the end of the distribution (flaring) of the pipe 6, the heat supply to the disks 3 and 4 is stopped, for example, by taking heat Q by running water (not shown).

При достижении набором дисков 3 и 4 комнатной температуры в соответствии с эффектом пам ти формы под действием остаточного упругого напр жени в материале трубной доски 7 диски 3 начинают уменьшать свой диаметр до исходного и, оказыва силовое первоначальное давление на диски 4, вызывают в них согласно эффекту пам ти в их материале уменьшение толшины и увеличение диаметра.When a set of discs 3 and 4 reaches room temperature in accordance with the shape memory effect, under the effect of residual elastic stress in the tube plate material 7, discs 3 begin to reduce their diameter to the initial one and, exerting initial pressure on the discs 4, cause them to effect memory in their material is a reduction in thickness and an increase in diameter.

После этого инструмент может быть свободно вынут из закрепленной трубы 6 и введен в следующую трубу, подлежащую закреплению .After that, the tool can be freely removed from the fixed pipe 6 and introduced into the next pipe to be fixed.

Путем замены дисков на другие по размеру и форме обеспечиваетс быстрота в смене инструмента и развальцовка всех труб 6 из выбранного диапазона их толщин стенок, материалов и профилей сечени , при этом создаетс надежное их за-крепление в трубных досках 7.By replacing the discs with others in size and shape, the tool change is quick and all the tubes 6 are expanded from a selected range of their wall thicknesses, materials and sectional profiles, thereby creating a secure fit in tube plates 7.

Использование изобретени позвол ет упростить процесс изготовлени инструмента, так как начилие набора дисков - расширить технологические возможности инструмента и развальцовывать без потерь генерируемых усилий на только круглые трубы, но и квадратные, шестигранные и т. п.,The use of the invention allows to simplify the manufacturing process of the tool, since the head of the disk set is to expand the technological capabilities of the tool and flare without loss of generated efforts to only round pipes, but also square, hexagonal, etc.

изготавлива из дисков соответствующие пластины и набира из них рабочий стержень инструмента.making of discs corresponding plates and a set of them working tool rod.

Claims

Invention Formula

A tool for flaring pipes aut. St. No. 893334, characterized in that, in order to expand technological capabilities, the sleeve is made in the form of contacting one another with the end surfaces of a set of disks with an antiphase direction of reduction of their cross sections in the temperature range of appearance of shape memory effects in their materials.

7