способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов

Формула изобретения

Способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоских листовых заготовок, получение цилиндрической части полуфабриката сосуда сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формоизменение донной части полуфабриката сосуда, сварку донной и цилиндрической частей полуфабриката сосуда, раскатку продольного сварного шва, отличающийся тем, что донную и цилиндрическую части полуфабриката сосуда сваривают кольцевым швом и производят ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда, одновременно раскатывая кольцевой и продольный сварные швы, причем ширину М и длину l плоской листовой заготовки для свертки определяют по следующей зависимости:

M = [D_вн+2+s],

где D_вн - внутренний диаметр цилиндрической части сосуда, мм;

s - толщина плоской листовой заготовки, мм;

= 0,15 - 0,2 мм;



где D - наружный диаметр цилиндрической части сосуда, мм;

h - длина цилиндрического участка донной части полуфабриката сосуда, мм;

L - длина цилиндрической части сосуда, мм;

t - толщина стенки цилиндрической части сосуда, мм;

- припуск на торцовку полуфабриката сосуда ( = 30 мм).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам штамповки и ротационной вытяжки оболочковых особотонкостенных деталей, имеющих форму тел вращения.

Известен способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоской листовой заготовки и последующее ее формоизменение штамповкой с последующей ротационной вытяжкой полуфабриката с утонением стенки (а.с. 1581416 A1, B 21 D 22/00, 1988, авт. В.В. Смирнов, И.И. Бейлин, Р.С. Бердов, прототип).

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 недостаточной пластичности, образованию чешуйчатой поверхности и закатам материала деформирующим элементом. В итоге поверхность сосуда содержит множество углублений, микронеровностей, что способствует образованию застойных зон при эксплуатации сосудов в перерабатывающих отраслях промышленности, при очистке воды и пищевых жидкостей. Например, при переработке молока в застойных зонах скапливаются бактерии, что способствует его преждевременному прокисанию.

Ближайшим аналогом по технической сущности и наибольшему количеству существенных признаков, сходных с заявленным способом, является способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоских листовых заготовок, получение цилиндрической части полуфабриката сосуда сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формоизменение донной части полуфабриката сосуда, сварку донной и цилиндрической части полуфабриката сосуда, раскатку продольного сварного шва (см. FR 2583317, B 21 D 51/26, 19.12.86).

Недостатки: образование углублений и микронеровностей на внутренней поверхности сосуда, что также понижает их эксплуатационные свойства.

Технический результат: получение качественных изделий за счет повышения равномерности пластической деформации.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе, включающем вырубку плоских листовых заготовок, формоизменение их штамповкой с последующей ротационной вытяжкой полуфабриката с утонением стенки, фомоизменение цилиндрической и донной части полуфабриката сосуда производят раздельно, а цилиндрическую часть полуфабриката сосуда получают сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, сваривают их кольцевым швом и производят ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда, одновременно раскатывая кольцевой и продольный сварные швы, причем ширину M и l плоской листовой заготовки для свертки определяют по следующей зависимости:

M = [D_вн+2+s],

где D_вн - внутренний диаметр цилиндрической части сосуда, мм;

s - толщина плоской листовой заготовки, мм;

= 0,15 - 0,2 мм;



где D - наружный диаметр цилиндрической части сосуда, мм;

h - длина цилиндрического участка донной части полуфабриката сосуда, мм;

L - длина цилиндрической части сосуда, мм;

t - толщина стенки цилиндрической части сосуда, мм%;

= 0,15 - 0,2 мм;

- припуск на торцовку полуфабриката сосуда ( = 30 мм).

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, в ходе которой одновременно раскатываются за один технологический переход и кольцевой, и продольный сварные швы. При этом величина параметра , входящего в заявляемую зависимость, должна составлять от 0,15 до 0,2 мм в зависимости от диаметра раскатываемой цилиндрической части сосуда и применяемого сплава. Если < 0,15 мм, то возникают трудности при съеме сосуда с оправки после раскатки. При > 0,2 имеет место гофрообразование в ходе ротационной вытяжки.

Микроструктура сварных швов и околошовных зон становится после раскатки идентичной основному металлу, исключается образование дефектов, характерных для многопереходной вытяжки, за чет снижения суммарной относительной деформации по толщине стенки. Тем самым исключается возможность коррозии и образования застойных зон. При этом сварные швы уже не являются концентраторами напряжений при забросах давления рабочей среды и повышается циклическая долговечность изделий.

На фиг. 1 показана плоская листовая заготовка для свертки цилиндрической части полуфабриката.

На фиг. 2 - плоская листовая заготовка для штамповки донной части полуфабриката сосуда.

На фиг. 3 - свертка плоской листовой заготовки.

На фиг. 4 - сварка продольного шва.

На фиг. 5 - донная часть полуфабриката сосуда.

На фиг. 6 - полуфабрикат сосуда в сборе.

На фиг. 7 - ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда с одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов.

Вырубают плоские листовые заготовки 1 и 2. Плоскую листовую заготовку 1 размером М 1 свертывают на листогибочной машине в цилиндрическую часть 3 полуфабриката сосуда 4 и сваривают продольные кромки 5, 6. Из плоской листовой заготовки 2 штампуют донную часть 7 полуфабриката сосуда 4. Осуществляют сборку цилиндрической части 3 полуфабриката сосуда 4 с донной частью 7 полуфабриката сосуда 4 сваркой кольцевого шва 8. Полученный полуфабрикат сосуда 4 устанавливают на оправку 9 и формоизменяют ротационной вытяжкой шариками 10 с утонением стенки цилиндрическую часть сосуда 11, одновременно раскатывая кольцевой 8 и продольный 12 сварные швы.

Прижимной элемент 13 взаимодействует рабочей зоной 14, выполненной в виде поверхности вращения, с полуфабрикатом сосуда 4 в процессе ротационной вытяжки цилиндрической части сосуда 11 и обеспечивает направленное пластическое течение металла от донной части 7 полуфабриката сосуда 4 к цилиндрической части 3 полуфабриката сосуда 4.

Пример: из листа коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т толщиной s = 0,8 мм вырубают две плоские листовые заготовки с размерами:

плоская листовая заготовка 1 -

M = (159+20,2+0,8) = 503,3 мм;



Плоская листовая заготовка 2 - 215 х 215 мм.

Плоскую листовую заготовку 1 свертывают на листогибочной машине типа ЛГМЭ-0,6 в цилиндрическую часть 3 полуфабриката сосуда 4 диаметром 161 мм и длиной 335 мм и сваривают продольные кромки 5, 6 на автомате УСТ-4. Из плоской листовой заготовки 2 штампуют на прессе RYE-250 вытяжкой с применением давления эластичной среды донную (коническую) часть 7 полуфабриката сосуда 4 диаметром 161 мм с длиной цилиндрического участка h = 12 мм.

На автомате УСТ-4 с применением вращателя сваривают цилиндрическую часть 3 полуфабриката сосуда 4 и донную часть 7 полуфабриката сосуда 4 кольцевым швом 8. Устанавливают полученный полуфабрикат сосуда 4 на оправку 9 экспериментальной установки, где в качестве рабочего инструмента используются шарики 10 диаметром 5,0 мм по ГОСТ 3722-81, собранные в обойму. Оправка 9 с полуфабрикатом сосуда 4 закрепляется на токарном станке 1К62. Полуфабрикат сосуда 4 пожимается прижимным элементом 13, рабочая зона 14 которого выполнена в виде поверхности вращения (конической), и производится ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда 11 за один переход с относительной деформацией материала по толщине стенки, равной 37,5%. При этом одновременно раскатываются кольцевой 8 и продольный 12 сварные швы. После снятия с оправки 9 и обрезки технологических припусков получают готовое изделие.

Тонкостенные осесимметричные сосуды изготавливаются без дефектов с исключением возможности коррозии и образования застойных зон.