Способ изготовления полых изделий

Изобретение относится к механической обработке давлением - ротационным выдавливанием, в частности к изготовлению полых изделий. Подлежащие сварке участки оболочки и шпангоутов выполняют плоскими. Сварку осуществляют по периметрам упомянутых участков с получением заготовки. Затем осуществляют ее деформирование с преднамеренным утонением стенки. Повышается качество изделия за счет исключения предварительного формообразования оболочки и шпангоутов. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к механической обработке давлением ротационным выдавливанием, в частности, к изготовлению полых изделий. Преимущественно оно может быть использовано при изготовлении точных герметичных металлических изделий типа днищ, обтекателей и т.п., состоящих из тонкостенных оболочек, подкрепленных силовыми кольцами типа шпангоутов.

Из патентной литературы известен способ изготовления сосудов, при котором подготавливают плоские и желобообразные элементы, собирают их в плоскую полую заготовку и сваривают между собой. Затем полученную сварную заготовку деформируют внутренним давлением до получения сосуда заданных размеров (RU №2218250, B23K 5/00, B21D 51/00, B21D 51/24).

Отличительной особенностью способа является то, что концевые элементы плоской заготовки выполняют в виде трапеций, образующих усеченные четырехгранные пирамиды с суммарной высотой, равной радиусу сосуда, а размеры ломаной образующей плоского элемента концевой части заготовки определяются величинами углов между боковыми сторонами и нижними основаниями трапеций и длинами верхнего и нижнего оснований трапеций, которые определяются из условия минимума длины ломаной образующей. В предпочтительном варианте реализации способа торцевой элемент концевой части изготавливают, например, штамповкой из плоской или слабовыпуклой квадратной заготовки со стороной, примерно равной четырем радиусам продольных желобов.

Указанный способ не позволяет изготавливать тонкостенные днища с приваренными жесткими кольцевыми элементами - шпангоутами. Реализация способа связана с раздачей сварной полой заготовки внутренним давлением, что является опасной технологической операцией, связанной с особыми мерами предосторожности - применением бронекамер, специально обученного и аттестованного персонала и т.д.

Известен 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 (RU №2131787, B21D 51/10, B21D 22/16).

Отличительной особенностью способа является то, 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:

где D вн - внутренний диаметр цилиндрической части сосуда, мм;

s - толщина плоской листовой заготовки, 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;

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

К недостаткам указанного способа можно отнести:

- потребность, при его реализации, в большом количестве технологического оборудования: листогибочной машины для свертки цилиндрического полуфабриката, пресса для формоизменения донной части полуфабриката сосуда, сварочного автомата для сварки продольных и кольцевых стыков, станка для ротационной вытяжки;

- использование уникального дорогостоящего оборудования и больших производственных площадей при изготовлении крупногабаритных изделий;

- большую трудоемкость и продолжительность производственного цикла, т.к. способ является много переходным;

- наличие дополнительных операций по подгонке и сварке полученного полуфабриката сосуда с жесткими концевыми элементами типа шпангоутов, что является сложной технологической задачей, особенно при изготовлении крупногабаритных сосудов.

Наиболее близким по техническому решению можно считать способ образования оболочки бака, состоящей из шпангоутов и обшивки, заключающийся в формообразовании шпангоутов и обшивки, их подгонке и сварке по участкам, имеющим одинаковую толщину и протяженность 20…25 мм с обеих сторон сварного шва. Срединные поверхности обшивки и примыкающей к ней части шпангоута являются продолжением одна другой (А.С. Чумадин, В.И. Ершов, К.А. Макаров и др. «Основы авиа - и ракетостроения», М.: Инфра-М, 2008, с. 337…338, рис. 5.16, 5.17, 5.18).

Недостатком известного способа образования оболочки бака является то, что обшивка перед сваркой имеет форму полой детали. Для качественной сварки необходимо, чтобы не только толщины свариваемых деталей имели одинаковую величину, но также, чтобы ступенька между свариваемыми деталями была минимально возможной. Независимое изготовление точного сопряжения двух тонкостенных крупногабаритных деталей - полой обшивки и шпангоута является сложной технологической задачей, требующей использования крупногабаритной дорогостоящей оснастки для механической обработки и сварки.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технологичности образования оболочки бака, сокращение трудоемкости его изготовления, повышение качества и надежности, путем исключения предварительного формообразования тонкостенных обшивок.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления полых изделий, содержащих тонкостенную оболочку, подкрепленную силовыми кольцами типа шпангоутов, включающий сварку указанной оболочки и шпангоутов по участкам, имеющим одинаковую толщину, подлежащие сварке участки указанных оболочки и шпангоутов выполняют плоскими, при этом сварку осуществляют по периметрам упомянутых плоских участков с получением заготовки и ее последующим формообразованием посредством деформирования с преднамеренным утонением стенки оболочки с получение полого изделия.

Кроме того, в указанном способе:

- используют оболочку в виде плоского кольца и наружный и внутренний шпангоут;

- используют оболочку в виде сваренных между собой плоских кольцевых сегментов и наружный и внутренний шпангоут;

- сварку указанных оболочки и шпангоутов выполняют трением с перемешиванием;

- сварку указанных оболочки и шпангоутов выполняют лазерным или электронным лучом;

- формообразование заготовки осуществляют методом ротационной вытяжки;

- ротационную вытяжку осуществляют с нагревом заготовки;

- после ротационной вытяжки полученное изделие обрабатывают резанием с удалением стружки.

На фиг. 1 представлены заготовки шпангоута и оболочки перед сваркой, фиг. 2 - операция сварки шпангоута и оболочки по их периметрам, фиг. 3 - операция формообразования, фиг. 4 - пример выполнения способа, когда в качестве заготовки оболочки используют плоское кольцо, на фиг.5 -пример выполнения способа, когда в качестве заготовки оболочки используют плоские кольцевые сегменты, фиг. 6 - разрез полого изделия с кольцевой оболочки после ротационной вытяжки.

Способ изготовления полых изделий заключается в том, что части 1 и 2 шпангоута 3 и оболочки 4 (соответственно), имеющие одинаковую толщину и расположенные в зоне сварного шва 5 выполняют в виде плоских участков, сваривают их по периметрам 6 и 7 с последующим формообразованием, которое производят по сварному шву 5 и примыкающим к нему плоским частям 1 и 2 шпангоута 3 и оболочки 4 путем деформирования, например, роликом 8 по жесткой оправке 9, с преднамеренным утонением стенки. При этом получают полое изделие, состоящее из шпангоута 3 и оболочки 4.

Деформирование с преднамеренным утонением стенки выполняют по известной зависимости: S=S0 * sin α, где S - толщина детали после ротационной вытяжки, S0 - толщина заготовки, α - угол между осью вращения заготовки и касательной линией к оболочке в точке касания деформирующего ролика. Такое деформирование характеризуется тем, что заготовка шпангоута не будет испытывать радиальных усилий, и будет обеспечено устойчивое протекание процесса.

Кроме того, способ изготовления полых изделий может быть реализован:

- если в качестве заготовки оболочки используют плоское кольцо 10, наружный 11 и внутренний 12 диаметр которого приваривают к плоским частям 1 и 2 заготовок внешнего 3 и внутреннего 13 шпангоутов;

- если в качестве заготовки оболочки используют плоские кольцевые сегменты 14, которые сваривают между собой сварными швами 15 и приваривают по внешнему 16 и внутреннему 17 радиусам к плоским частям заготовок внешнего 3 и внутреннего 13 шпангоутов, а после ротационной вытяжки получают полое изделие, состоящее из шпангоутов 3 и 13 и оболочки 4.

- если сварку частей заготовки выполняют методом трения с перемешиванием;

- сварку частей заготовок выполняют лазерным или электронным лучом;

- формообразование производят методом ротационной вытяжки роликом 8 по жесткой оправке 9;

- ротационную вытяжку осуществляют с нагревом;

- после ротационной вытяжки изделие обрабатывают резанием с удалением стружки.

Таким образом, в результате совместного деформирования, например, ротационной вытяжкой полуфабриката, состоящего из сваренных между собой шпангоутов и оболочки, получают полое изделие типа днище.

Такая реализация способа изготовления полых изделий значительно сокращает материальные, трудовые и временные затраты. Дополнительным достоинством предлагаемого способа является упрочнение сварного шва в процессе деформации, что повышает надежность изделия и позволяет уменьшить его массу.

1. Способ изготовления полых изделий, содержащих тонкостенную оболочку, подкрепленную силовыми кольцами типа шпангоутов, включающий сварку указанной оболочки и шпангоутов по участкам, имеющим одинаковую толщину, отличающийся тем, что подлежащие сварке участки указанных оболочки и шпангоутов выполняют плоскими, при этом сварку осуществляют по периметрам упомянутых плоских участков с получением заготовки и ее последующим формообразованием посредством деформирования с преднамеренным утонением стенки оболочки с получением полого изделия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют оболочку в виде плоского кольца и наружный и внутренний шпангоуты.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют оболочку в виде сваренных между собой плоских кольцевых сегментов и наружный и внутренний шпангоуты.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сварку указанных оболочки и шпангоутов выполняют трением с перемешиванием.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сварку указанных оболочки и шпангоутов выполняют лазерным или электронным лучом.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формообразование заготовки осуществляют методом ротационной вытяжки.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ротационную вытяжку осуществляют с нагревом заготовки.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после ротационной вытяжки полученное изделие обрабатывают резанием с удалением стружки.



 

Похожие патенты:

Изобретения заявленной группы относятся к области обработки металлов давлением и могут быть использованы для изготовления элемента кузова транспортного средства в виде листа с бортом на кромочном участке, имеющем криволинейную и прямолинейную части.

Изобретение относится к области оборудования для изготовления железных оправ для кистей. Станок содержит основание, шаблон для формирования оправы, расположенный на основании, направляющий скользящий стержень для железной оправы и механизм подачи/разгрузки оправы, расположенный на конце шаблона, нижний подъемный механизм оправы, расположенный под шаблоном, штамповочные механизмы оправы, симметрично расположенные с двух сторон от шаблона, верхний прижимной механизм оправы, расположенный над шаблоном, нижний подъемный механизм оправы, штамповочные механизмы и верхний прижимной механизм связаны с приводной системой.

Изобретение относится к устройству для обработки металлической заготовки, содержащему пуансон на одной стороне заготовки и матрицу на противоположной стороне заготовки, кондуктивную электрическую систему нагрева для создания электрического тока, протекающего через заготовку, начиная от конструктивного элемента, находящегося на одной стороне заготовки вне пуансона, к конструктивному элементу, находящемуся на другой стороне заготовки вне матрицы.

Заявленная группа изобретений относится к листовой штамповке и может быть использована для изготовления штампованных деталей. Предварительно при изготовлении штампов, участки поверхности рабочего элемента штампа, от которых на полуфабрикате после штамповочной операции образуются царапины и задиры и на которых образуются наплывы от материала листовой заготовки, облицовывают плитками из бронзы или напыляют порошок из бронзы.

Изобретение относится к стальному листу с покрытием из сплава на основе Al, нанесенным погружением в расплав, имеющему высокую обрабатываемость. Слой покрытия из сплава на основе Al, нанесенный погружением в расплав, содержит от 1,0 до 12,0 мас.% кремния и от 0,002 до 0,080 мас.% бора и образован на поверхности стального листа-подложки, причем слой покрытия имеет соотношение IMAX/I0, равное 2,0 или более, полученное измерением профиля по глубине с помощью оптической эмиссионной спектрометрии c тлеющим разрядом (GDS) от наружной поверхности в глубину слоя покрытия, где IMAX является максимальной интенсивностью обнаружения бора в зонах с глубиной распыления от 0 до 1,0 мкм, а I0 является средней интенсивностью обнаружения бора в пределах глубины распыления от 1,0 до 5,0 мкм.

Изобретение относится к созданию плакированного алюминием стального листа, используемого для горячего прессования, который имеет превосходные смазывающую способность в горячем состоянии, коррозионную стойкость после нанесения красочного покрытия и пригодность к точечной сварке.

Группа изобретений относится к области обработки металлов давлением, которые могут быть использованы для вытяжки полых цилиндрических изделий из тонколистовых заготовок на станках токарной группы.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для штамповки крупногабаритных деталей сложной формы. В штампе, содержащем пуансон, матрицу с перетяжными ребрами и прижим с выемками под перетяжные ребра, перетяжные ребра, расположены по периметру относительно проема пуансона для создания радиальных растягивающих напряжений.

Изобретение относится к штамповочному производству для изготовления сложных крупногабаритных цельноштампованных деталей с напряженными участками. Получают сварную заготовку из листов, осуществляют зачистку сварного шва, вырубку, гибку, вытяжку, обрезку, правку, пробивку и отбортовку.

Изобретение относится к соединительным элементам трубопроводов и может быть использовано на трубопроводах. Фланец выполнен из тонколистового проката и содержит центральное отверстие, плоскую поверхность для размещения уплотнителя, крепежные отверстия, наружный загиб в виде борта, являющегося ребром жесткости.

Изобретение относится к механической обработке давлением - ротационным выдавливанием, в частности к изготовлению полых изделий. Подлежащие сварке участки оболочки и шпангоутов выполняют плоскими. Сварку осуществляют по периметрам упомянутых участков с получением заготовки. Затем осуществляют ее деформирование с преднамеренным утонением стенки. Повышается качество изделия за счет исключения предварительного формообразования оболочки и шпангоутов. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх