Способ формирования оконечностей трубных заготовок в горловины сосуда давления
Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено для формоизменения тонкостенных оболочек. Способ формирования оконечностей трубных заготовок в горловины сосуда давления включает нагрев оконечности трубной заготовки и ее обжим в матрице. В расплав вещества с температурой плавления, соответствующей температуре сверхпластичного состояния материала трубной заготовки, перемещают трубную заготовку через теплообменник, размещенный над зеркалом расплава. Обжим оконечности осуществляют при совмещении воздействия осевой силы собственного веса заготовки и ультразвука в матрице, установленной на дно ванны с расплавом. Обеспечивается повышение качества структуры материала, обжатого в горловины сосуда давления.
Изобретение относится к машиностроению, к области формоизменения тонкостенных оболочек, непосредственно к способу формирования оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления.
Известны различные способы формирования оконечностей трубной заготовки в горловины сосуда давления. Это свободная ковка, закатка роликом на станке, а также обжатие оконечности заготовки в конической матрице или в матрице кругового контура осевой силой [1, c.256, 261].
Известна температура плавления tпл. различных веществ при нормальном атмосферном давлении. Вода (лед) tпл.=0,00°C, парафин tпл.=33-56°С, стеарин tпл.=71,6°C, нафталин tпл.=80,3°С, иод tпл.=113,5°С, соль поваренная tпл.=770°С, алмаз tпл.=3500°C.
Известна температура плавления металлов и сплавов при нормальном атмосферном давлении. Олово tпл.=231,9°C, свинец tпл.=327,4°С, цинк tпл.=419,5°С, алюминий tпл.=660,4°С, дуралюминий tпл.=650оС, латунь tпл.=1000°С, сталь tпл.=1300-1500°С.
Известен интервал температуры сверхпластичности tпл.=0,7...0,8 tпл.°C веществ, металлов и сплавов при медленном деформировании [2, с.130, 134].
Известно положительное воздействие ультразвука на процесс медленного деформирования, которое существенно снижает интервал температуры сверхпластичности tспл.=0,7...0,8 tпл.°C.
Известен способ формирования оконечностей трубных заготовок в горловины сосуда давления, включающий нагрев оконечности трубной заготовки и ее обжим в матрице [3].
Недостатком этого способа являются трудности поддержания оптимальной температуры оконечности трубной заготовки при обжиме в матрице, что снижает качество структуры материала, обжатого в горловину сосуда давления.
Стоит задача повысить качество структуры материала.
Задача повышения качества структуры материала, обжатого в горловины сосуда давления, решается следующим образом.
Способ формирования оконечностей трубных заготовок в горловины сосуда давления, включающий нагрев оконечности трубной заготовки и ее обжим в матрице, в расплав вещества с температурой плавления, соответствующей температуре сверхпластичного состояния материала трубной заготовки, перемещают трубную заготовку через теплообменник, размещенный над зеркалом расплава, а обжим оконечности осуществляют при совмещении воздействия осевой силы собственного веса заготовки и ультразвука в матрице, установленной на дно ванны с расплавом.
Способ осуществляется следующим образом.
Матрицу устанавливают на дно ванны с расплавом вещества, температура плавления которого соответствует интервалу температуры сверхпластичного состояния материала трубной заготовки. Трубную заготовку перемещают через теплообменник, размещенный над зеркалом расплава, погружают в расплав, нагревают оконечность заготовки до температуры расплава, перемещают в матрицу и осуществляют обжим при совмещении воздействия осевой силы собственного веса заготовки и ультразвука источника, размещенного снаружи дна ванны. Воздействие ультразвука на обжим позволяет снизить интервал температуры сверхпластичности до оптимального, а расплав вещества в ванне достигается при помощи нагревателя на дне ванны снаружи. При этом оконечность трубной заготовки в матрице обжимается в горловину сосуда давления с высоким качеством структуры деформированного материала.
Пример реализации способа
Алюминиевая трубная заготовка массой м=2,7×5×400×6000, температурой плавления алюминия tпл.=660,4°С и интервалом температуры сверхпластичного состояния алюминия tспл.=0,7...0,8 × tпл.=0,7...0,8 × 660,4 = 462,28...528,32°С, который получают нагревом оконечности заготовки в расплаве цинка температурой плавления tпл.=419,4°С и корректируют воздействием ультразвука частотой 60 кГц до оптимального, вертикально перемещается через теплообменник, размещенный над зеркалом расплава, в матрицу, установленную на дно ванны с расплавом цинка, а обжим оконечности в горловину сосуда давления осуществляют при совмещении воздействия осевой силы собственного веса заготовки и ультразвука. При этом достигаются коэффициент обжатия не менее Кобж.=0,1 и высокое качество структуры алюминия, обжатого в горловины сосуда давления.
Литература
1. Гофман О., Закс Г. Введение в теорию пластичности для инженеров. Пер. с англ. М., Машиностроение, 1953, с.256 и 261.
2. Строение и свойства авиационных материалов. Учебник для ВУЗов. Белов А.Ф. и др. М., Металлургия, 1989, с.130 и 134.
3. RU 9023156 A1, B21D 51/00, B21D 22/00, 20.08.1996.
Способ формирования оконечностей трубных заготовок в горловины сосуда давления, включающий нагрев оконечности трубной заготовки и ее обжим в матрице, отличающийся тем, что в расплав вещества с температурой плавления, соответствующей температуре сверхпластичного состояния материала трубной заготовки, перемещают трубную заготовку через теплообменник, размещенный над зеркалом расплава, а обжим оконечности осуществляют при совмещении воздействия осевой силы собственного веса заготовки и ультразвука в матрице, установленной на дно ванны с расплавом.
