SU978976A1 - Способ изготовлени днищ баллонов - Google Patents

Description

(5) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДНИЩ БАЛЛОНОВ

1

Изобретение относитс  к обработке металлов давлением и может быть использовано в металлургии при изготовлении баллонов, предназначенных дл  хранени  и транспортировки под высоким давлением сжатых, сжиженных и растворенных газов.

Известен способ изготовлени  днищ баллонов путем силового воздействи  инструмента трени  скольжени  лормовател ), перемещающегос  по круговой траектории, на предварительно нагретый и вращающийс  конец трубчатой заготовки. Герметичность днищ достигаетс  путем кузнечной сварки в процессе сдавливани  (переформовывани ) торцовых кромок заготовки , дополнительно разогретых пламенем ацетилено-кислородной горелки либо воздействием струи кислорода .

Этот способ не обеспечивает требуемого качества стыка в центре дни

ща баллона. При формовке заготовок с допускаемыми минимальными размерами (диаметр, толщина стенки) с минимальной температурой нагрева в р де случаев в центре образуетс  глубока  воронка, заполненна  свароч ным гратом. С увеличением глубины центральной воронки уменьшаетс  полезна  толщина стенки (толщина плотного хорошо очищенного и сваренного металла), из-за чего в баллоне не всегда обеспечиваетс  герметичность при высоком давлении.

Устран ют брак по негерметичности

ts путем дополнительной злектрозаварки центральной части днища, либо повторной формовкой днища. При этом получают баллон меньшего объема, что приводит к увеличению расхода метал20 ла.

Наиболее близок к описываемому способ изготовлени  днища путем формовки предварительно нагретого конца вращающейс  трубчатой заготовки с дополнительным нагревом торцовых кромок перед их смыканием и сваркой с образованием днища. При этом способе деформирование конца заготовки осуществл ют на такой длине, котора  обеспечивает смыкание кромок при повороте инструмента на 56-57° 2j. С целью уменьшени  глубины воронки , дл  обеспечени  герметичности при Лормовке днища при этом способе увеличивают длину обрабатываемой части заготовки. Это хот  и уменьшает глубину воронки, но создает на внутренней поверхности и центральной части днища наплыв металла в виде выпуклости со сварочным гратом, зажатым в воронке, что в значительной мере снижает качество баллона.

Ввиду того, что при очистке такого баллона не всегда представл етс  возможность полностью удалить сварочный грат, плотно зажатый в центральной выпуклости днища, эксплуатационна  надежность баллона снижаетс , так как оторвавшиес  частицы грата могут перекрыть каналы арматуры и вывести из стро  установку высокого давлени , в которой используетс  баллон 4

Целью изобретени   вл етс  повышение качества внутренней поверхност баллона, путем уменьшени  грата в сварном шве.

Указанна  цель достигаетс  тем, что при изготовлении днищ баллонов путем формовки предварительно нагретого конца вращающейс  трубчатой заготовки с дополнительным нагревом ее торцовых кромок перед их смыканием и сваркой с образованием днища в процессе формовки после смыкани  торцовых кромок в заготовке с внутренней стороны ее в зоне образовани  сварного шва прикладывают осевое усилие с относительным обжатием стенки, составл ющим 10-20%.

При формовке с относительным обжатием стенки в радиальном направлении в центре днища может оставатьс  сварочный грат, зажатый в воронке, и качество внутренней поверхности баллона снижаетс . Это св зано с неравномерным течением металла вдоль образующей формуемого днища, вызванным недостаточной дефо мацией внутоенней поверхности (при обжатии ) . При этом внутренние

слои металла отстают в перемещении от наружных, и в результате этого стык изнутри не заполн етс  металлом , а образует воронку. В случае

увеличени  обжатий более чем на 20% дальнейшее повышение качества внутренней поверхности баллона практически не происходит. Это объ сн етс  тем что в пределах значений обжатий стенки 10-20 образуетс  равномерное течение металла вдоль образующей днища, и на границе раздела возникают давлени , достаточные дл  сварки . металла и дл  выдавливани  сварочного

грата из зоны стыка. Однако при обжати х .720% происходит интенсивный рост осевого усили , действующего на шпиндель машин,ы (например, при 25% осевое усилие увеличиваетс  примерно , в 1,6 раза).. Это приводит к необходимости использовани  закатной машины , по мощности превосход щей существующие более чем в 1,5 раза, и требует значительного увеличени  затрат энергии на формовку, что  вл етс  нецелесообразным.

На фиг. 1 изображены инструмент и заготовка перед формовкой; на фиг.2то же, в процессе смыкани  торцовых

0 кромок; на фиг. 3 - то же в конце формовки.

Инструмент содержит формователь 1, шпиндель машины. 2, в котором установлена заготовка 3, профилированный пуансон k.

Dp - исходный диаметр заготовки; В - длина обрабатываемой части заготовки ; сс . и углы поворота инструмента .

Сормователем 1, перемещающимс  по круговой траектории, воздействуют на предварительно нагретый вращающийс  в шпинделе 2 конец трубчатой заготовки 3 на длине ее, равной В (см.фиг.1 и 2). При формовке сближающиес  торцовые кромки заготовки дополнительно подогревают до температуры сварочного жара горелкой, которую убирают перед смыканием кромок (на чертежах не показано).

Claims (1)

1. В момент смыкани  торцовых кромок , что соответствует углу поворота инструмента о( ст из шпиндел  2 выдвигают профилиоованный пуансон k и оказывают .силовое воздействие на внутреннюю поверхность центральной части днища, формуемой в виде кругового конуса диаметром d,. По мере переформовывани  конуса в сферическую часть днища вплоть до окончани  процесса формовани  (поворот инструмента науголв, 90®) дополнительно деформируют внутреннюю поверхность с относительным обжатием стенкн в ра диальном направлении 10-20. При этом внутренние слои металла распредел ютс  более равномерно вдоль образующей днища, а на поверхности раз дела в зоне стыка значительно возрастают удельные давлени . Благодар  деформации металла центральной части днища изнутри исключаетс  образование выпуклости и значительно уменьша етс  глубина центральной воронки (фиг.З). На заключительном этапе формовани ( о  г85°), когда деформирующее усилие изнутри достигает максимального значени ,из зоны стыка выдавливаетс сварочный грат, который раскатываетс  пуансоном на тонкую пленку, легко удал емую с внутренней поверхност днища при последующей очистке баллона . При данном способе деформирование :Внутренней поверхности днища осущест вл ют на диаметре d 0,3-0,35 от исходного диаметра заготовки D, что обеспечивает повышение качества баллона по сравнению с известным способом . При деформировании на диаметре di.0,3 DQ качество днища снижаетс , т.к. не представл етс  возможным лик видировать весь сварочный грат, который располагаетс  на поверхности диаметром 0,ЗПо. Увеличение диаметра деформируемой поверхности свыше значений d,,0,35Do  вл етс  нецелесообразным, потому что во всех случа х формовки днища полное удаление сварочного грата достигаетс  на контактной поверхности ,35 DO. Формовку днищ производили плоски формователем на обкатной машине, шпиндель, которой оснащен приспособлением , позвол ющим автоматически устанавливать профилированный невращающийс  пуансон в рабочее положение (к моменту смыкани  торцовых кро мок заготовки) и осуществл ть его возвоат при повороте инструмента на угол o(.. Предварительный на|- рев концов заготовок производилс  в газопламенной печи до 1200С, дополнительный нагрев торцовых кромок заготовки пламенем ацетилено-кислородной горелки f р(О . Скорость поворота инструмента была посто нной и составл ла примерно 20 град/сек. Длину обрабатываемой заготовки В устанавливали равной 100 мм в соответствии с прин той технологией. Скорость вращени  шпиндел  машины сохран ли посто нной - примерно 700 об/мин. Формовку днищ по известному способу осуществл ли в такой последовательности . Предварительно нагретую заготовку, закрепленную во вращающемс  шпинделе, формовали инструментом с дополнительным нагревом торцовых кромок заготовки перед их смыканием. Смыкание кромок заготовки происходило при повороте формовател  примерно на 57°. Формовка . ща заканчивалась при повороте инструмента на 90°. Формовку днища описываемым способом осуществл ли в той же последовательности операций до момента смыкани  торцовых кромок заготовки. С момента смыкани  кромок заготовки, что соответствовало углу поворота формовател  примерно на 57 , пуансон устанавливали до соприкосновени  с внутренней поверхностью конусной части формуемого днища. Последующую формовку днища осуществл ли с дополнительным деформированием изнутри пуансоном диаметром А5 мм и относительным обжатием стенки в радиальном напг1авлении 15. В конце формовки (при повороте инструмента на 90° пуансон возвращаетс  в исходное положение. Качество внутренней поверхности баллонов, изготовленных с применением описываемого способа, значительно улучшилось: в днищах отсутствует сварочный грат, и это повышает эксплуатационную надежность баллонов. Двести баллонов.изготовленных известным способом, и столько же изготовленных описанным способом испытали на герметичность пневматическим давлением 150 кгс/см . Выход годного по описываемому способу составил 99%, а выход годного по известному - 97,5. На внутренней поверхности днищ баллонов, изготовленных по известному способу, был обнаружен сварочный грат. Таким образом, качество герметизации днищ, изготовленных описываемым способом, возр-астает, что очевидно , .св зано с увеличением удельных давлений в сварочной зо не при деформировании внутренней поверхности центральной части дни ща. Описываемый способ по сравнению с известным имеет следующие преимущества: 1)Обеспечивает повышение качест ва внутренней поверхности баллонов, а следовательно и эксплуатационной надежности, благодар исключению на внутренней поверхности днищ сварочного грата. 2)Экономический эффект при изготовлении баллонов с -Применением закатки на пуансоне составит ориентировочно 1б тыс.рублей на объем производства 400 тыс.шт. 68 Формула изобретени  Способ изготовлени  днищ баллоHdB путем формовки предварительно нагретого конца вращающейс  трубчатой заготовки с дополнительным нагревом ее торцовых кромок перед их смыканием и сварки с образованием днища, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества баллонов путем уменьшени  грата в сварном шве, в процессе формовки после смыкани  торцовых кромок к заготовке с внутренней ее стрроны в зоне образовани  сварного шва прикладывают осевое усилие с относительным обжатием стенки, составл ющим 10-20. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Гредитор М. А. Давильные работы и ротационное выдавливание.. М., Машиностроение, 1971 с. 58-632 .Борисов С.И. и ГацулаА.К. Металлургическа  и горнорудна  промышленность ,1976, №2,с.73-75 (прототип).

   Фиг.З