Способ обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления

Изобретение относится к области формоизменения тонкостенных оболочек. Способ обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления включает обжим с нагревом трубной стальной заготовки в матрице. Матрицу с заготовкой размещают в кипящем веществе и осуществляют нагрев заготовки до температуры, соответствующей сверхпластичности ее материала. При этом совмещают воздействие ультразвуком и осевой силой собственного веса. Обеспечивается повышение качества структуры материала, обжатого в горловины сосуда давления.

 

Изобретение относится к машиностроению, к области формоизменения тонкостенных оболочек, непосредственно к способу обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления.

Известны различные способы обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления. Это свободная ковка, закатка роликом на станке, а также обжим оконечности в конической матрице или в матрице кругового контура осевой силой [1, с.256, с.261].

Известны температуры плавления tпл. металлов и сплавов при нормальном атмосферном давлении - олово tпл.=231,9°С, свинец tпл=327,4°С, цинк tпл.=419,5°C, дуралюминий tпл.=650°С, латунь tпл.=1000°С, сталь tпл.=1300-1500°С.

Известен интервал температуры сверхпластичности tпл.=(07...08)tпл. металлов и сплавов при медленном деформировании [2, с.130, с.134].

Известны температуры кипения tкип. веществ и металлов при нормальном атмосферном давлении - вода tкип.=100°С, сера tкип.=444,7°С, цинк tкип.=906°С, магний tкип.=1095°С.

Известен способ обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления, включающий обжим с нагревом трубной стальной заготовки в матрице [3].

Недостатком этого способа является дифференцированный нагрев оконечности трубной заготовки, что снижает качество структуры материала горловин сосуда давления при обжиме в матрице осевой силой.

Стоит задача повысить качество структуры материала.

Задача повышения качества структуры материала горловин сосуда давления при обжиме оконечности трубной заготовки в матрице осевой силой решается следующим образом.

Способ обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления, включающий обжим с нагревом трубной стальной заготовки в матрице, размещают матрицу с трубной заготовкой в кипящем веществе и осуществляют нагрев заготовки до температуры, соответствующей сверхпластичности ее материала при совмещении воздействия ультразвуком и осевой силой собственного веса заготовки.

Способ осуществляется следующим образом.

Матрицу с трубной заготовкой размещают в ванне кипящего вещества, температура кипения tкип. которого соответствует интервалу температуры сверхпластичности tсп. материала заготовки.

Матрицу кругового контура с дорном и теплообменником, который находится в непосредственной близости зеркала кипящего вещества и вертикально базирует заготовку при погружении, укрепляют на дне ванны, а наружная поверхность дна оснащена нагревателем и источником ультразвука.

В ванне с кипящим веществом осуществляют нагрев оконечности трубной заготовки до температуры соответствующей сверхпластичности ее материала и нагрев совмещают с воздействием ультразвука источника и осевой силы собственного веса заготовки, вертикально базируемой в теплообменнике матрицы.

При этом оконечность трубной заготовки в матрице обжимается в горловину сосуда давления с высоким качеством структуры деформированного материала.

Пример реализации способа.

Трубная стальная заготовка массой м=7,8×12×1420×12000, температурой плавления материала tпл.=1300°С, интервалом температуры сверхпластичности tcп.=(07...08)×tпл.=(07...08)×1300=910...1040°С, который получают нагревом в кипящем цинке tкип=906°С, а оптимальная сверхпластичность достигается воздействием на процесс обжатия ультразвука частотой в 70 кГц, вертикально базируется теплообменником матрицы, при этом оконечность заготовки испытывает совмещенное воздействие тепла, ультразвука и осевой силы собственного веса, обжимается в горловину сосуда с коэффициентом обжатия Кобж.=0,15, что гарантирует высокое качество структуры металла горловин сосуда давления.

Источники информации

1. О.Гофман, Г.Закс. Введение в теорию пластичности для инженеров. Перевод с английского. М.: Машиностроение, 1953, с.256, с.261.

2. Строение и свойства авиационных материалов. Учебник для ВУЗов. Белов А.Ф. и др. М., Металлургия, 1989, с.130, с.134.

3. RU 94023156 A1, B21D 51/00, 22/00, 20.08.1996.

Способ обжима оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления, включающий обжим с нагревом трубной стальной заготовки в матрице, отличающийся тем, что размещают матрицу с трубной заготовкой в кипящем веществе и осуществляют нагрев заготовки до температуры, соответствующей сверхпластичности ее материала, при совмещении воздействия ультразвуком и осевой силой собственного веса заготовки.