Способ изготовления сосудов

Способ относится к обработке металлов давлением и может быть использован при изготовлении баллонов высокого давления из трубных заготовок. Способ включает резку трубы на мерные заготовки, формирование днища, горячую закатку горловины, последующую ее механическую обработку, очистку внутренней поверхности заготовки, термическую обработку, которую проводят после закатки горловины при несформированном днище. После очистки внутренней поверхности производят очистку наружной поверхности. Затем наносят смазку на цилиндрическую поверхность заготовки. После чего обрабатывают цилиндрическую часть заготовки с утонением стенки в обкатывающем инструменте в холодном состоянии, оставляют концевую часть заготовки с исходной толщиной стенки. Затем формируют днище путем обжима концевой части заготовки в обкатывающем инструменте. Снижается масса баллона и трудоемкость процессов термообработки и чистки при повышении его прочности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении баллонов высокого давления из трубных заготовок.

Известен способ изготовления баллонов, включающий резку трубы на мерные заготовки, очистку внутренней поверхности, напыление слоя алюминия на внутреннюю поверхность заготовки по всей ее длине при ее вращении и осевом перемещении, нагрев концов заготовки под закатку, контактное механическое воздействие на расплавленный слой алюминия на концах заготовки специальным инструментом, горячую закатку горловины и днища и термообработку баллона (см. авт. св. СССР №1750817, МПК B21D 51/24, заявлено 23.07.90, опубликовано 30.07.92).

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость очистки внутренней поверхности баллона после термической обработки через отверстие в горловине.

Наиболее близким из выявленных аналогов, выбранным за прототип, является способ производства сосудов со сферической и цилиндрической частями, а также горловиной из полых заготовок с днищем, включающий предварительную абразивную очистку внутренней поверхности заготовки, формообразование горловины до полной ее герметизации, термическую обработку, включая закаливание только цилиндрической и сферической частей, механическую обработку горловины и окончательную абразивную очистку внутренней поверхности (см. авт. св. СССР №1712045, МПК B21D 51/24, заявлено 15.05.89, опубликовано 15.02.92).

Недостатком прототипа является также высокая трудоемкость очистки внутренней поверхности баллона после термической обработки через отверстие в горловине. Кроме того, изготовленные этим способом баллоны имеют недостаточную геометрическую точность, поскольку при термообработке баллона после герметизации горловины под действием давления нагретого воздуха баллон как бы «раздувается», теряя свою геометрию, а также сравнительно низкую конструктивную прочность.

Задачей, решаемой данным изобретением, является обеспечение более высокой конструктивной прочности изготовляемых баллонов и снижение их массы.

Для решения поставленной задачи в способе изготовления сосудов, включающем изготовление заготовки путем резки трубы на мерные заготовки, формирование днища, горячую закатку горловины, последующую ее механическую обработку, очистку внутренней поверхности заготовки, термическую обработку, включающую закаливание и отпуск, термическую обработку проводят после закатки горловины при несформированном днище, а после очистки внутренней поверхности производят очистку наружной поверхности, затем наносят смазку на цилиндрическую поверхность заготовки, после чего обрабатывают цилиндрическую часть заготовки утонением стенки в обкатывающем инструменте в холодном состоянии, оставляя концевую часть заготовки с исходной толщиной стенки, после чего формируют днище путем обжима концевой части заготовки в обкатывающем инструменте.

Кроме того, в местах перехода цилиндрической части сосуда в купола горловины и днища могут быть выполнены конические или ступенчатые утолщения.

В заявляемом способе термообработке подвергают заготовку с закатанной горловиной и несформированным днищем, что снижает трудоемкость очистки наружной и внутренней поверхностей заготовки перед холодным утонением стенки. Поскольку утонение стенки и формирование днища проводят в холодном состоянии, нет необходимости термообработки баллона и последующей его очистки. При этом в процессе холодной деформации металла термически упрочненной заготовки в процессе утонения стенки цилиндрической части баллона возникает эффект наклепа, что повышает конструктивную прочность баллона и соответственно снижает вес баллона, а за счет формирования конических или ступенчатых утолщений переходных участков в местах сопряжения цилиндрического участка с куполами горловины и днища снижается опасность разрушения баллона в этих опасных зонах в процессе эксплуатации.

Сущность заявляемого способа поясняется следующими чертежами:

- на фиг.1 изображена исходная мерная заготовка;

- на фиг.2 - заготовка с закатанной и обработанной горловиной после термообработки;

- на фиг.3 - заготовка после утонения стенки;

- на фиг.4 - готовый баллон.

Заявляемый способ может быть осуществлен следующим образом.

Для изготовления баллонов из легированной стали 30ХМА, ГОСТ 4543-71, использовалась труба ⌀ 219×7, ГОСТ 8372-70. Труба разрезалась на мерные заготовки длиной 1300 мм (фиг.1) с помощью труборезной машины. Затем внутренняя поверхность мерных заготовок обрабатывалась металлической щеткой на токарном станке для удаления ржавчины и окалины. Затем в газовой щелевой печи производился нагрев конца заготовки до температуры 1150°С под закатку и последующая закатка горловины на закатном станке. После этого проводилась термическая обработка полученной заготовки в шахтных электрических печах - закалка при температуре 850°С и отпуск при температуре 570°С. Затем на токарно-винторезном станке обрабатывалась резьба в горловине W 27,8 по ГОСТ 9009-81 (фиг.2). Затем проводилась абразивная очистка наружной и внутренней поверхностей заготовки с последующим фосфатированием цилиндрической части заготовки и омыливанием. После этого с помощью пресса модели П7836 ШО обрабатывали цилиндрическую часть заготовки утонением стенки в обкатывающей матрице до толщины 4,5 мм, оставляя концевую часть для днища с исходной толщиной стенки. При этом с помощью пуансона формировался конический переходный участок в купол горловины (фиг.3). После этого формировали днище путем обжима концевой части в обкатывающем инструменте и получали готовый баллон (фиг.4) длиной 1650 мм. Готовый баллон подвергали испытаниям по традиционной технологии.

Таким образом, в сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет изготавливать более прочные и легкие баллоны за счет эффекта наклепа при холодной деформации металла термически упрочненной заготовки в процессе утонения стенки цилиндрической части баллона, а также за счет формирования конических или ступенчатых переходных участков в купола горловины и днища. Кроме того, заявляемый способ позволяет использовать заготовки меньшей длины, что в конечном итоге снижает вес баллона, а также трудоемкость процессов термообработки и чистки.

1. Способ изготовления сосудов, включающий изготовление заготовки путем резки трубы на мерные заготовки, формирование днища, горячую закатку горловины и ее механическую обработку, термическую обработку, включающую закаливание и отпуск, очистку внутренней поверхности заготовки, отличающийся тем, что термическую обработку проводят после горячей закатки горловины при несформированном днище, а после очистки внутренней поверхности производят очистку наружной поверхности, затем наносят смазку на цилиндрическую поверхность заготовки, после чего обрабатывают цилиндрическую часть заготовки с утонением стенки в обкатывающем инструменте в холодном состоянии, оставляют концевую часть заготовки с исходной толщиной стенки, после чего формируют днище путем обжима концевой части заготовки в обкатывающем инструменте.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в местах перехода цилиндрической части сосуда в горловину и днище выполняют конические или ступенчатые утолщения.