Способ развальцовки труб и инструмент для его осуществления

(19) 38439 В 21 0 39 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ельский ческого следоват энергет БИ ИНЕНИЯумент вющимся Извествальцовкикл, В 21 03ся усовершсанного врасширени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССМ 893334, кл. В 21 0 39/06, 1980,(54) СПОСОБ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРСТРУМ Е НТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛ(57) Сущность изобретения: инствиде стакана с хвостовиком, упир Изобретение относится к устройствам для закрепления труб в отверстиях способом механической развальцовки, используемым на предприятиях энергетического, транспортного, химического, пищевого машиностроения и судостроения, изготавливающих кожухотрубчатые теплообменные аппараты,Известен инструмент для развальцовки труб, содержащий сопряженные между собой рабочую часть и хвостовик (см.авт.св. СССР М 647041, кл. В 21 0 39/06, 1979, БИ М 6). Рабочая часть этого инструмента изготовлена из материала, обладающего обратимым эффектом запоминания формы при многократном термоциклировании за счет обратимых пластических деформаций в материале, претерпевающем обратимое мартенситное превращение в упорядоченных фазах, при нагреве и охлаждении соответственно выше и ниже интервала мартенситного превращения, например из сплава в его дно, запрессовывают в отверстие обрабатываемой трубы, прикладывая осевое усилие к хвостовику. Наружный диаметр стакана должен быть равен окончательному диаметру отверстия трубы При нагреве стакан, изготовленный из материала с памятью формы, расширяется и раздает трубу. Такое выполнение инструмента обеспечивает расширение диапазона используемых для него материалов и снижение трудоемкости его изготовления за счет исключения операции термомеханической тренировки. 2 с.п, ф-лы, 3 ил. титано-никель, и имеет в нагретом состоя- С нии при температуре выше начала, а в холодном состоянии при температуре ниже конца мартенситного превращения в материале рабочей части инструмента соответ- а ственно больший и меньший размеры поперечного сечения. СдЭтот инструмент для развальцовки труб имеет существенные недостатки: обладает узким диапазоном используемых материа- фь лов, способных к многократно обратимой,ф памяти формы, превышающей 5-10%; обла-0 дает высокой трудоемкостью изготовления из-за необходимости проведения термомеханической тренировки в течение 10-20 циклов. ен также инструмент для раз труб (см,авт.св. СССР М 893334 9/06, 1981, БИ % 48), являющий енствованием инструмента, опи ыше. Этот инструмент для я технологических возможностей эа счет увеличения диапазона типоразмеров обрабатываемых труб снабжен гильзой, устанавливаемой на рабочую частьинструмента и выполненной из того же материала, что и рабочая часть, но находящегося в процессе работы в состояниипроявления эффекта сверхупругости,Однако и этот инструмент обладает указанными выше недостатками ввиду использования при его изготовлении материалов с .10большими степенями деформации многократно обратимой памяти формы.Целью изобретения является расширение диапазона используемых материалов иснижение трудоемкости изготовления инструмента за счет обеспечения возможностииспользования для развальцовки труб однократного эффекта памяти формы в материале, который не требует термомеханическойтренировки и обладает большей степенью 20деформации памяти формы, чем многократно обратимый эффект для многих известныхматериалов на основе: никелида титана,алюминиевой бронзы, бета-латуни, сплавовна основе железа, сплавов медь-марганец и 25других.Эта цель достигается тем, что в инструменте для развальцовки труб, содержащемрабочую часть из материала спамятью формы и сопряженный с ней хвостовик, рабочая 30часть выполнена в виде цилиндрическогостакана с наружным конусным заходнымучастком у дна, которое снабжено центральным отверстием, сопряженным с переднимконцом хвостовика, при этом хвостовик выполнен в виде стержня и размещен внутристакана, цилиндрическая часть которого соответствует диаметру трубы после развальцовки.Такое техническое решение своей новой совокупностью существенных признаковобеспечивает возможность установки инструмента его рабочей частью внутрь трубызапрессовкой путем продольного ударногорастяжения, Это может быть выполнено одним или несколькими ударами молотка позаднему концу хвостовика. При этом в холодном состоянии материал с памятью формы под воздействием растягивающихнагрузок через переднюю часть хвостовика 50с малыми напряжениями (до 3 - 7 кгс/мм )2и сжимающими усилиями от стенок обрабатываемой трубы деформируется, и весь цилиндрический стакан рабочей частиинструмента запрессовывается внутрь трубы. Это приводит к уменьшению наружногодиаметра цилиндрического стакана до диаметра трубы при незначительном упругомувеличении ее диаметра (не более 0,2 ф ), так как малые напряжения со стороны запрессовываемого цилиндрического стакана не создают в материале обрабатываемой трубы напряжений, превышающих предел упругости.При последующем нагреве до температуры проявления эффекта однократной памяти формы диаметр цилиндрического стакана увеличивается до первоначально-, го и, генерируя напряжения до 15 - 30 кг/мм,г надежно расширяют обрабатываемую трубу и закрепляет ее в отверстии трубной доски,Последующее за нагревом охлаждение до нормальной температуры: под воздействием накопленной упругой деформации цилиндрический стакан приобретает меньший диаметр, возбуждая при следующих термоциклах, кроме однократной памяти формы при каждой запрессовке приобретает незначительную величину (до 1 - 1,5 ) многократно обратимой памяти формы, что позволяет легко извлекать инструмент из развальцованной трубы,Предложенное техническое решение обладает существенными отличиями, так как приведенная совокупность существенных признаков как в полном обьеме, так и в отдельности, в научно-технической и патентной литературе не обнаружена,Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает достижение цели расширения диапазона используемых материалов и снижения трудоемкости изготовления инструмента,На фиг,1 изображено положение инструмента в процессе его запрессовки в трубу, подлежащую развальцовке; на фиг,2 - положение инструмента в процессе развальцовки; на фиг,З - положение инструмента после развальцовки.Инструмент для развальцовки труб содержит рабочую часть 1 из материала с памятью формы и сопряженный с ней хвостовик 2. Рабочая часть 1 выполнена в виде цилиндрического стакана с наружным конусным заходным участком 3 у дна 4, которое снабжено центральным отверстием 5, сопряженным с передним концом б хвостовика 2 с помощью стопорного кольца 7, При этом хвостовик 2 выполнен в виде стержня из стали и размещен внутри стакана, цилиндрическая часть которого соответствует внутреннему диаметру трубы 8, после развальцовки в отверстии 9 трубной доски 10. Толщина стенок цилиндрического стакана из любого материала с памятью формы (со степенью однократной деформации памяти формы с учетом упругой составляющей не менее 4 - Б ) может быть выбрана равной толщине стенки обрабатываемой трубы 8,Инструмент работает следующим образом,Рабочую часть 1 при комнатной температуре (для сплава никелида титана марок ТН, ТН-МЗ, ТН) одним или несколькими ударами молотка (на фиг,1 направление удара показано стрелкой) по заднему концу 11 хвостовика 2 зап рессовывают внутрь трубы 8. При этом рабочая часть 1 уменьшается в диаметре до величины диаметра трубы 8. После этого рабочую часть 1 нагревают любым источником тепла до температуры 105- 135 С. Вследствие проявления эффекта памяти формы диаметр рабочей части 1 увеличивается до первоначального с напряжениями до 15-30 кгс/мм воздействуют на трубу 8 изнутри, что приводит к ее расширению и надежному закреплению в отверстии 9 трубной доски 10. Затем рабочая часть 1 охлаждается до комнатной температуры, что приводит к незначительному уменьшению ее диаметра под воздействием внешних упругих напряжений, после чего за задний конец 11 хвостовика 2 рабочая часть 1 инструмента легко извлекается из развальцованной трубы 8,На этом развальцовка одной трубы заканчивается, а инструмент может быть аналогичным образом использован для развальцовки других труб,Использование изобретения позволяет расширить диапазон используемых материалов с памятью формы для рабочей части инструмента для развальцовки труб, а также снизить трудоемкость изготовления. Это особенно важно для инструментов, используемых для ремонта теплообменных аппаратов, когда часть отверстий и труб в трубной доске уже деформированы и не соответствуют параметрам и полям допусков, на которые рассчитаны инструменты с многократно обратимой памятью формы,Малые напряжения, обеспечивающиелегкую холодную запрессовку рабочей части инструмента в виде цилиндрического ста.кана из материала с памятью формы с 5 однократным действием, но с большой степенью деформации (включающей даже упругую деформацию, составляющую до 20% от общей), позволяют резко сократить затраты труда на изготовление инструмента, а 10 также выбрать любой, самый дешевый материал с памятью формы.Все это позволяет получить значительный экономический эффект в народном хозяйстве,15Формула изобретения 1. Способ развальцовки труб инструментом из материала с памятью формы, включающий установку его внутрь трубы, 20 нагрев до появления эффекта памяти формыи последующее охлаждение, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения диапазона используемых материа лов инструмента и снижения трудоемкостиего изготовления, установку инструмента внутрь трубы осуществляют запрессовкой при его продольном ударном растяжении, при этом используют инструмент с наруж ным диаметром, равным окончательномудиаметру отверстия трубы.2. Инструмент для развальцовки труб,содержащий рабочую часть из материала с памятью формы и хвостовик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширениятехнологических возможностей за счет увеличения диапазона используемых материалов инструмента и снижения трудоемкости его изготовления, рабочая часть выполнена 40 в виде цилиндрического стакана, а хвостовик размещен внутри стакана и сопряжен с его дном.1738439 б оставитель Ю.Ермаковхред М,Моргентал Максимишинец оррек Редактор С.Кулакова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 1957 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5