Способ изготовления многослойных изделий и устройство для его осуществления

)4 В 21 Р 5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьных темнагре ширина зоны мак МНОГОСЛОЙДЛЯ ЕГО ОСУ КЧЧ) --/частота измененияния радиальной наскорость перемеще направлерузки;ия издели де ч носительно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56 ) Авторское свидетельство СССРУ 694325, кл. В 23 К 20/00, 1976.Информационный бюллетень "Прямоепреобразование тепловой энергии вэлектрическую и топливные элементы,иМ., 1969, вып. 6(83), июнь, с,179 -182.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВОЩЕСТВЛЕНИЯ,(57) 1. Способ изготовления многослойных изделий, включающий локальный кольцевой нагрев заготовки иосадку наружной оболочки на внутренние элементы путем осевой деформации,о т л и ч а ю щ и, й с я тем, что,.с целью повышения качества изделий,в процессе осевой деформации к наружной оболочке прикладьвают знакопеременную радиальную нагрузку, частотуизменения направляющей которой выби- . рают из условия ператур при локальномве;К - коэд 4 ициент, определяющийколичество изменений направления радиальных нагрузокза один оборот изделия.2. Устройство для изготовления многослойных изделий, содержащее размещенные на подвижном столе опору с неподвижным захватом и опору с подвижньпк захватом, связанным с механизмом осевой деформации наружной оболочки, а также кольцевой источник нагрева, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества а изделий путем равномерной осадки нае ружной оболочки на внутренние элемен ты и предотвращения разрьва наружной оболочки, оно снабжено приводом вращения изделия, механизмом радиальной деформации в виде косозубой и прямоФеффь зубой зубчатых передач, одна пара шестерен которых укреплена на валу привода вращения, а другая пара свя-, Юзана с захватами, упором и цилиндрическим кулачком, установленным на в валу привода вращения с возможностью ф взаимодействия с упомянутым упором, ф 3 вал привода вращения установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, шестерни, укрепленные на валу, шире связанных с ними шестерен на величину осевого перемещения ф вала.ею3 1123157Изобретение относится к изготовлению многослойных изделий, в частности труб.Известен способ изготовления биме 5таллических труб, при котором вставленные одна в другую две трубы нагревают до состояния пластичности и соединяют под давлением газа.Известно устройство для изготовления биметаллических труб, содержащеегерметичную камеру, два жестких токопровода на диэлектрических опорах,контакт одного из которых установленс возможностью перемещения, натяжное 15устройство, системы вакуумированияи подачи инертного. газа, источникэлектроконтактного нагрева,Недостатком данного способа и устройства для его осуществления является то, что при одновременном полном нагреве всего изделия возможнонекачественное соединение труб в результате неравномерного нагрева и,следовательно, неравномерной деформации.Известен также способ изготовления многослойных изделий, включающийлокальный кольцевой нагрев заготов- З 0ки и осадку наружной оболочки навнутренние элементы путем осевой деформации,Известно устройство для осуществления этого способа, содержащее раз- З 5мещенные на подвижном столе опору с. неподвижным захватом и опору с подвижным захватом, связанным с механизмом осевой деформации наружной оболочки, а также кольцевой источник 40нагрева,Недостатком известного способа иустройства для его реализации является то, что осадка наружной оболочкитребует создания больших осевых усилий и деформаций, что может привестик дефектам наружной оболочки вплотьдо.разрыва,Кроме того, устройство не позволяет вращать изделие, что приводит кнеравномерному нагреву по диаметру,к тому же деформация и перемещениеизделия относительно индуктора невзаимосвязаны. Устройство также непозволяет производить осадку наруж 55ной оболочки в случае, изготовленияпакета с внутренним элементом,составленным из двух или более секций,так как не обеспечивает поджатие сек 4 К 7Чфф частота изменения направления радиальной нагрузки;скорость перемещения изделия относительно нагревателя;ширина зоны максимальныхтемператур при локальномнагреве;коэффициент, определяющийколичество изменений напгде ч К равления радиальных нагрузок за один оборот иэделия,Устройство для изготовления многослойных изделий, содержащее размещенные на подвижном столе опору с неподвижным захватом и опору с подвижным захватом, связанным.с меха" низмом осевой деформации наружной оболочки, а также кольцевой источник нагрева, снабжено приводом вращения изделия, механизмом радиальной деформации в виде косозубой и прямозубой зубчатых передач, одна пара шестерен которых укреплена на валу привода вращения,.а другая пара связана с захватами, упором и цилиндрическим кулачком, установленным на валу привода вращения с возможностью взаимодействия с упомянутым упором, вал привода вращения установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, шестерни, укрепленные на валу, шире связанных с ними шестерен на величину осевого перемещения вала. ций внутри наружной оболочки, что приводит к образованию зазоров меж- ду секциями, например, при изготовлении твэлов,Цель изобретения - повышение качества изделий путем равномерной осадки наружной оболочки на внутренние элементы и предотвращение разрыва наружной оболочки.Это достигается тем, что в способе изготовления многослойных изделий, включающем локальный кольцевой нагрев заготовки и осадку наружной оболочки на внутренние элементы путем осевой деформации, в процессе осевой деформации к наружной оболочке прикладывают знакопеременную радиальную нагрузку, частоту изменения направления которой выбирают из ус- ловия157 1650-1670 1,5 К Урс э 5 1123Данный способ и устройство позволяют повысить качество изготовлениямногослойных иэделий за счет равномерной осадки наружной оболочки,а также путем уменьшения осевогорастягивающего усилия в результатевведения знакопеременной радиальнойдеформации.Кроме того, в.устройстве обеспечивается жесткий технологический режимза счет кинематической связи всехмеханизмов, осуществляющих деформациюот единого привода, что позволяет задавать строго нормированную деформацию,На фиг.1 - изображена схема уст- .ройства для изготовления многослойных изделий; на фиг. 2 - зацеплениекосозубых шестерен; на фиг.3 - изделие, разрез. Устройство для изготовления многослойных изделий содержит подвижныйстол 1, на котором размещены опоры 2с неподвижным 3 и подвижным 4 захватами. Подвижный захват связан с механизмом 5 осевой деформации наружной оболочки. На валу 6 привода 7вращения изделия укреплены косозубаяшестерня 8, прямозубая шестерня 9 и30цилиндрический профильный кулачок 10,взаимодействующий с упором 11. Подвижный стол связан с приводом 12,.установленным через механизм 13 перемещения. Устройство размещено в вакуумной камере и содержит кольцевойисточник 14 нагрева и механизм 15поджима элементов внутренней оболочки.Технология изготовления многослойных изделий, основана на горячей плас-.тической деформации материала прилокальном кольцевом нагреве,Заготовку 16 (трубу, стержень и.т.д.) зажимают двумя захватами. Затемона проходит сквозь кольцевой источ-ник нагрева, в котором нагреваетсяограниченная зона металла до задан-.нойтемпературы.Изделие получают осадкой наружной оболочки на внутренние элементыпутем одновременного приложения осевой и знакопеременной радиальной наг"рузки. При этом частоту изменениянаправления радиальной нагрузки выби.рают из условия где и - частота изменения направления радиальной нагрузки;Б - ширина эоны максимальныхтемператур при локальномнагреве;Ч - скорость перемещения изделия относительно нагревателя;К - коэффициент, определяющийколичество изменений направления радиальных нагруФзок за один оборот изделия.К выбирается в зависимости от требуемой величины радиальной деформации и определяется числом выступовпрофильного паза цилиндрического кулачка.С изменением скорости вращенияизделия меняется число изменений направления радиальной деформации завремя прохождения любой точки изделия через зону максимальных температур.П р и м е р. В наружную оболочкуиз молибденового сплава ЦИдиаметром 10 х 0,5 мм, длиной 1 = 1000 ммвставляют набор внутренних элементовв виде цилиндрических штабиковР 8,85 мм, длиной 1 = 50 мм, покрытых по наружной поверхности припоемсистемы Т; 7, толщиной сР = 0,025 мм,с температурой плавления 1650 С,Наружную оболочку закрепляют в приспособлении захватами. Внутренние элементы поджимают с усилием Р = 20 кг.Локальный разогрев оболочки осуществляют кольцевым электронно-лучевымисточником тепла Ф 40 мм, Осадку обо-.лочки на внутренние элементы производят по режиму:Ширина электронного кольцевогопятна, мм 0,5Максимальная температура разогрева оболочки, ССкорость перемещения изделияотносительнонагревателя,мм/мин 10Частота изменениярадиальной деформации, сСкорость вращения изделия,об/мин .20Осевое растягивающее усилие, кг 201123157 ХЬ+срр ф где Ъ -Заданная осеваядеформация, Х 2Металлографический анализ таких изделий показал , что наружная оболочка соединена с внутренними элементами через припой равномерно по всему диаметру, дефектов в оболочке не обнаружено, При этом растягивающее осевое усилие уменьшилось и составило не более 55-60% от растягивающих усилий при осадке аналогичных оболочек без создания радиальных знакопеременных нагрузок, при этом толщина стенки уменьшилась на 1,5 Х. 15Устройство работает следующим образом,Концы наружной оболочки изделия зажимают в захватах и через зубчатые шестерни, расположенные на валу привода вращения, одновременно вращают.Изделие вместе со столом перемещают поступательно относительно неподвижного локального кольцевогоисточника нагрева .посредством механизма переме щения стола. Одновременно механизм осевой деформации через подвижный захват на изделие. передает осевое растягивающее усилие. Вал при вращении совершает возвратно-поступательные осевые перемещения, благодаря взаимодействию неподвижного упора с цилиндрическим кулачком, в результате чего неподвижный захват,контактирующий с косозубой шестерней, получает дополнительные угловые знакопеременные перемещения на величину Х, которую, определяют из условия Х = а1 д/3,40где а - величина осевого перемещениявала;р - .гол наклона зубьев косозу. -бой пары.Ширину шестЕрни при этом выбираютиз условия ширина шестерни, укрепленнойна валу;ширина шестерни, связаннойс захватом,Величина осевого перемещения валарегулируется высотой пазов цилиндрического профильного кулачка. С изменением осевого перемещения валаменяется величина Х - величина дополнительного углового перемещения изделия и, следовательно, - величинарадиальной знакопеременной деформации. В результате действия растягивающей осевой и знакопеременной радиальной нагрузок в зоне .нагрева наружная оболочка деформируется и осаживается на внутреннюю. В том случае,когда внутренняя оболочка состоит издвух или более элементов, зазоры между ними выбирают с помощью механизма поджима. Механизм перемещения стола и осевой деформации и привод вращения изделия связаны между собойкинематически посредством сменныхзубчатых пар 17 и действуют от одного привода 12,При приложении знакопеременнойрадиальной нагрузки для осадки наружной оболочки в условиях локальногокольцевого нагрева и осевой деформации происходит радиальная деформацияоболочки, следовательно, осевые усилия, необходимые для пластическоготечения материала в нагретой зоне,значительно снижаются, что равнозначно приведению процесса осадки приболее низких температурах. Снижение, температур при осадке наружной оболочки на внутренние элементы повышает качество наружной оболочки, например, за счет предотвращения рекристаллизации материала, фазовых превращений или повышение прочностных характеристик за счет сохранения наклепа. Кроме того, знакопереиенные нагрузки приводят к рихтовке труб и стержней. Осадка оболочки на внутрен-,ние элементы со знакопеременными радиальными нагрузками снижает допустимую стрелу прогиба,1,5 мм на 1 мпри изготовлении труб до 0,1-0,2 ммна 1 м, что очень важно при изготовлении изделий высокой точности,1123157 едактор Л.Письман Техред И.Моргентал Корректор М.Самборск ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О аказ 4872 Тираж НИИПИ Государственного комитета113035, Москва, Ж 94 Подписное по изобретениям и открытиям -35, Раушская наб д, 4/5