Способ изготовления сосудов из листового металла

 

Использование: для изготовления цилиндрических сосудов со сферическими днищами, применяемых в изделиях авиационной техники в качестве емкостей в атомных реакторах и др. Сущность изобретения: способ изготовления сосудов из листового металла включает получение цилиндрической оболочки, изготовление двух выпуклых оснований, состоящих из конических обечаек с приваренными к ним дисками, приварку последних к цилиндрической оболочке и раздачу полученного полуфабриката в сквозной цилиндрической полости давлением жидкости, создаваемым изнутри, до придания основаниям требуемой сферической формы. Радиус сквозной цилиндрической полости выполнен равным радиусу поверхности сферического днища. 7 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и сварке, а именно к способам изготовления цилиндрических сосудов со сферическими днищами, широко применяемых в изделиях авиационной техники в качестве емкостей для горючего, в атомных реакторах и др.

Известен способ изготовления сосудов из листового металла, согласно которому он включает получение цилиндрической обечайки, изготовление двух выпуклых днищ и приварку их к цилиндрической обечайке [1] Недостаток этого способа состоит в том, что для изготовления выпуклых днищ необходимо прессовое оборудование двойного действия и вытяжные штампы, использование которых приводит к значительным затратам средств и времени на подготовку производства и на изготовление самих изделий.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления сосудов из листового металла, включающий получение цилиндрической оболочки длиной, равной длине цилиндрической части сосуда, изготовление двух выпуклых днищ и приварку их к цилиндрической оболочке, а также раздачу полученного полуфабриката давлением, прикладываемым изнутри до придания днищам требуемой формы [2] Однако применение этого способа предполагает лишь доводку изготовленного сосуда с отштампованными из листового металла днищами до требуемой формы гидрораздувом сосуда без изменения сути изготовления днищ на специальных гидропрессах и с использованием сложных и дорогостоящих вытяжных штампов.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в том, что гидрораздача заготовки сопровождается не только калибровкой цилиндрической части сосуда, но и бесштамповым формообразованием концевых участков соответствующего полуфабриката, способствующим существенному сокращению средств и времени на высокоточное изготовление сосудов из листового металла.

Предложенный способ изготовления сосудов из листового металла, включающий получение цилиндрической оболочки длиной, равной длине цилиндрической части сосуда, изготовление двух выпуклых оснований и приварку их к цилиндрической оболочке, а также раздачу полученного полуфабриката давлением, прикладываемым изнутри до придания основаниям требуемой формы, отличается тем, что каждое основание выполняют в виде конической чаши, полученной путем сварки диска из листового металла с изогнутой и сваренной по образующей конической обечайкой, а раздачу полученного полуфабриката осуществляют в цилиндрической сквозной полости радиусом, равным радиусу поверхности сферического днища.

На фиг. 1 показаны в изометрии составные элементы полуфабриката для гидрораздачи в цилиндрический сосуд со сферическими днищами; на фиг. 2 полый сваренный полуфабрикат для гидрораздачи; на фиг. 3, 4 и 5 положение полуфабриката в сквозной цилиндрической полости перед гидрораздачей, в промежуточный момент гидрораздачи и в момент окончания изготовления цилиндрического сосуда со сферическими днищами, соответственно; на фиг. 6 и 7 устройство в исходном и промежуточном положениях при гидрораздаче, поперечное сечение.

Составными элементами полуфабриката являются верхний и нижний диски 1 и 2, верхняя и нижняя конические обечайки 3 и 4, цилиндрическая оболочка 5, длину которой принимают равной длине цилиндрической части сосуда, а также штуцер 6, который приваривают к одному из дисков.

Каждое основание выполняют в виде конической чаши, получаемой путем сварки, например, диска 1 из листового металла с изогнутой и сваренной по образующей конической обечайкой 3.

Сваренные основания в виде конических чаш 7 и 8 приваривают к цилиндрической оболочке 5, в результате чего получают полуфабрикат 9 со штуцером 6 (фиг.2), который помещают в сквозную цилиндрическую полость 10 (фиг.3).

При подаче через штуцер 6 жидкости 11 под давлением во внутреннюю полость полуфабриката 9 осуществляют калибровку цилиндрической части изделия и промежуточное формообразование конических оснований (чаш) 7 и 9 полуфабриката 12 в сферические днища (фиг.4). При создании давления, близкого к значению согласно формуле q_сф= , концевые участки полуфабриката 12 получают сферическую форму изделия 13.

После окончания формообразования цилиндрического сосуда со сферическими днищами удаляют жидкость из сосуда и вынимают его из цилиндрической сквозной полости 10.

Необходимость применения цилиндрической сквозной полости при осуществлении предложенного способа обусловливается тем,что для пластического деформирования цилиндрической части полуфабриката 9 в изделие 13 достаточно давления жидкости q_ц, установленного по формуле q_ц= , что в два раза ниже давления q_сф, необходимого для раздачи конических чаш в полуфабрикате 9 в полусферы изделия 13. В связи с этим создание давления жидкости для формообразования сферических днищ в цилиндрическом сосуде без применения цилиндрической сквозной полости 10 приведет к выпучиванию цилиндрической части полуфабриката 9 и, как следствие, к браку при изготовлении изделия 13. Именно поэтому предложенный способ изготовления сосудов из листового металла с использованием цилиндрической сквозной полости обеспечивает изготовление цилиндрических сосудов со сферическими днищами при значительном снижении затрат труда и времени за счет бесштампового формообразования сферических днищ в сосудах.

Осуществление предложенного способа рассматривается на примере изготовления цилиндрического сосуда длиной L_ц 3000 мм, диаметром D 1000 мм со сферическими днищами радиусом R_сф 500 мм из нержавеющей стали Х188Н10Т толщиной S_о 3 мм (σ_в 54 кгс/мм²).

Изготовление составных элементов 1, 2, 3 и 4 полуфабриката заключается в вырезке двух дисков 1 и 2 диаметром D D_сф/2 500 мм и двух разверток в виде полуколец с наружным и внутренним радиусами, равными cоответственно R_н D_сф 1000 мм и R_вн D_сф/2 500 мм, при угле охвата развертки α 180^о, причем последние изгибают в конические обечайки 3 и 4 с диаметрами оснований соответственно 1000 и 500 мм, которые сначала сваривают по образующей, а затем полученные конические обечайки 3 и 4 вместе с дисками 1 и 2 сваривают в конические чаши 7 и 8. Помимо этого на трехвалке получают цилиндрическую оболочку диаметром D_ц= 1000 мм и длиною L_ц 3000 мм, которую сваривают вдоль образующей, после чего к цилиндрической оболочке 5 приваривают две конические чаши 7 и 8, в результате чего получают полуфабрикат 9, к одному из дисков которого приварен штуцер 6.

Полученный полуфабрикат 9 помещают в сквозную цилиндрическую полость, длина которой выполнена на 100-200 мм больше длины L_ц, т.е. L 3100-3200 мм. Через штуцер 6 в полуфабрикат 9 подают жидкость под давлением q_сф, составляющим q_сф= 0,605 60,5 атм 6,05 мПа. В результате получают требуемое изделие 13.

Предложенный способ изготовления цилиндрических сосудов со сферическими днищами в отличие от прототипа характеризуется беспрессовым изготовлением этих изделий при малых затратах на цилиндрическую сквозную полость, а сам процесс формообразования этих сосудов обеспечивает одновременно контроль изделий на прочность и герметичность.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОСУДОВ ИЗ ЛИСТОВОГО МЕТАЛЛА, включающий получение цилиндрической оболочки длиной, равной длине цилиндрической части сосуда, изготовление двух выпуклых оснований и приварку их к цилиндрической оболочке, а также раздачу полученного полуфабриката давлением, прикладываемым изнутри до придания основаниям требуемой формы, отличающийся тем, что каждое основание выполняют в виде конической чаши, полученной путем сварки диска из листового металла с изогнутой и сваренной по образующей конической обечайкой, а раздачу полученного полуфабриката осуществляют в цилиндрической сквозной полости радиусом, равным радиусу поверхности сферического днища.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7