Способ изготовления баллона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1731375 А 5 В 21 051/ ф 10 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 72).В, Г, Ка 53) 621.98 56) Сварка ностроени орович, 1987, с.7, рис,1. к. Л,: Маши(54) СПОС (57) Испол давлением тую загото тью устана заготовки, ти изделия б и о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Краматорский индустриальный инстиОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛОНА ьзование: обработка металлов . Сущность изобретения; трубчавку и горловину с крепежной часвливают соосно, Конец трубчатой обращенный к соединяемой час, нагревают и деформируют с обИзобретение относится к области обраотки металлов давлением и может быть рименено в машиностроении,Известен способ получения утолщения на концах трубы ковкой в подкладных штампах, который применяется для изготовления горловин крупнолитражн ых баллонов.Однако для данного баллона характерны низкая производительность и невозможность получения толстостенной горловины на тонкостенной заготовке.Известен способ получения горловины обкаткой с увеличенным набором металла в последней путем получения сферического днища и последующей переформовкой сферического днища в горловину,Однако получить толстостенную горловину на конце тонкостенной заготовки этим способом не удастся, так как увеличение разованием сферической части баллона с отверстием в виде усеченного конуса до соприкосновения кромок отверстия с меньшим основанием усеченного конуса крепежной части горловины, Затем кромки отверстия охлаждают до (0,26 - 0,32) температуры плавления материала трубчатой заготовки. Затем осуществляют осевое перемещение горловины с применением осевого усилия до соприкосновения кромок отверстия с большим диаметром усеченного конуса крепежной части горловины, В процессе изготовления изделия трубчатой заготовке придают вращение, которое вместе с осевым усилием прекращают при оплавлении контактирующих поверхностей соединяемых частей изделия. 1 табл., 5 ил,припуска на деформирование больше 0,85- 0,9 диаметра заготовки приводит к потере устойчивости сферы и к срезу металла.Таким образом, технологические возможности известных способов получения набора металла нэ конце трубы ограничены, расширить границы получения утолщенных горловин на тонкостенных заготовок известными способами невозможно,Наиболее близким к предлагаемому является способ соединения обжатой части трубы с готовой горловиной при помощи сварки, согласно которому трубчатую заготовку сближают до контакта с горловиной прикладывают осевое усилие относительн продольной оси и производят сварку.Однако известный способ имеет недостатки. Приходится выполнять ряд технологических операций с использованиемразличных видов оборудования, что приводит к снижению производительности, к повышению трудоемкости изготовления указанных деталей, к увеличению площадей, занимаемых оборудованием, а так же его стоимости,Целью изобретения является повышение производительности и экономичности.Поставленная цель достигается за счет того, что одна из частей изделия выполнена в виде трубчатой заготовки, а вторая - в виде горловины с крепежной частью, представляющей собой усеченный конус, большее основание которого обращено к горловине, после соосной установки двух частей изделия конец трубчатой заготовки, обращенный к соединяемой части изделия, нагревают и деформируют с образованием сферической части баллона с отверстием в виде усеченного конуса, вершина которого обращена в сторону, противоположную горловине, до соприкосновения кромок отверстия с меньшим основанием усеченного конуса крепежной части горловины, затем кромки отверстия охлаждают до (0,26 - 0,32) температуры плавления материала трубчатой заготовки, после чего осуществляют осевое перемещение горловины с крепежной частью с приложением осевого усилия до соприкосновения кромок отверстия с большим диаметром усеченного конуса крепежной части горловины, при этом в процессе изготовления изделия трубчатой заготовке придают вращение, которое вместе с осевым усилием прекращают при оплавлении контактирующих поверхностей соединяемых частей изделия:Сочетание ротационной обкатки с прикаткой и соединением с готовой горловиной дает возможность получить цельное герметичное соединение при значительном снижении трудоемкости изготовления, уменьшении стоимости оборудования и занимаемых им площадей, за счет сокращения ряда технологических операций, Создание определенного давления при соединении деталей дает возможность получить качественное цельное изделие, Из техники известны приемы совмещения ряда операций, например обкатки с отрезкой заготовки, обкатки с герметичной сваркой днища и др, Однако в данном случае простая прикатка свода к введенной горловине не обеспечивает ни прочность соединения, ни сварку деталей. Если обеспечить вращение одной детали относительно другой в режиме сварки трением, то сварка все равно не произойдет, так как на сопрягаемых поверхностях не будет обеспечено необходимое для сварки трением давление оплав 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ления и давление проковки в связи с тем, чтопосле прикатки металл свода нагрет и находится в пластическом состоянии с невысоким сопротивлением деформации.Совмещение операций обкатки и сварки трением достигается после прикатки кромок свода к меньшему основанию конусаохлаждением кромок до (0,26 - 0,32) температуры плавления материала и созданиемрадиального давления на контакте соединяемых деталей за счет расширения отверстиясвода при осевом перемещении конусногоучастка горловины, Для большинства чистых металлов температура (0,25 - 0,30) Тпл,(и примерно на 10 выше для сплавов)является температурой возврата, т.е.температурой, при которой еще не наступает рекристаллизация, но уже заметноснижение прочности и повышение пластичности металла.Целью подстуживания кромок (для стали до 200 - 300 С) является обеспечениепрочности сформированного обкаткой участка перед сваркой трением. Если прочность металла у кромок будет снижена, то ееконусный участок при осевом перемещениигорловины выполняет пластическое расширение уже сформированного отверстия всводе, Сварка трением не будет обеспечена,В связи с этим подстуживание кромки должно обеспечить получение прочностныххарактеристик металла, близких к характеристикам холодного металла, а это будетобеспечено при подстуживании кромки доТподст. = (0,26 - 0,32) Тпл.,На фиг,1 изображен прикатанный кменьшему основанию усеченного конусагорловины свод трубчатой заготовки передрасширением отверстия; на фиг,2 - взаимное расположение горловины и заготовкиперед началом деформирования; на фиг.З -стадия прикатки свода заготовки к меньшему основанию усеченного конуса горловины; на фиг,4 - стадия окончания процессапосле расширения отверстия в своде за счетосевой подачи конусной части горловины;на фиг,5 - схема постадийного получениябаллона с горловиной.Встадии (исходное положение) заготовка 1, зажатая в патроне 7 товарного станка, приводится во вращение, инструмент 5приводится в поступательное движение внаправлении, перпендикулярном плоскостичертежа, горловину 2 закрепляют соосно сзаготовкой 1 в зажиме 6 и приводят в дви-,жение вдоль оси, вводят внутрь заготовки.Во 1 стадии заготовку деформируют инструментом 5 для получения заданной формы вплоть до смыкания кромок с меньшимоснованием (диаметром) конуса, после чего,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 не прекращая вращения заготовки, прекращают ее формовку и подачу горловины 2 (инструмент имеет сложную форму, на схемах 1 и 11 стадий показаны его крайние сечения).В 1 И стадии (подстуживание кромки свода) к кольцевой зоне контакта горловины со сводом заготовки через спреерное кольцо 8 подводят струю воды, Подачу воды прекращают после подстуживания кромки свода до температуры ниже температуры рекристаллизации (на практике сталь охлаждают до прекращения свечения металла, т.е, до черноты).В 1 Ч стадии (сварка трением) заготовку 1 продолжают вращать, горловину 2 удерживают от вращения и медленно вводят в расширяющееся по мере плавления кромок отверстие. Подачу горловины прекращают после того, как кромки заготовки охватят конус по большому диаметру. После оплавления трущихся поверхностей заготовки и горловины вращение заготовки останавливают резким торможением шпинделя, При этом происходит сварка трением сопрягаемых деталей.В У стадии зажим 6 освобождают от удержания горловины 2 и отводят в исходное положение. Готовое изделие извлекают из шпинделя станка.Способ изготовления баллона заключается в том, что устанавливают соосно две части изделия, Одна часть изделия выполнена в виде трубчатой заготовки, а вторая часть изделия - в виде горловины с крепежной частью, представляющей собой усеченный конус. Большее основание конуса обращено к горловине. Конец трубчатой заготовки, обращенный к соединяемой части изделия, нагревают, Производят деформацию с образованием сферической части баллона с отверстием в виде усеченного конуса, Вершина конуса обращена в сторону, противоположную горловине, Деформацию осуществляют до соприкосновения кромок отверстия с меньшим основанием усеченного конуса крепежной части горловины. Кромки отверстия охлаждают до (0,26 - 0,32) температуры плавления материала трубчатой заготовки. Осевое перемещение горловины с крепежной частью осуществляют с приложением осевого усилия до соприкосновения кромок отверстия с большим диаметром усеченного конуса крепежной части горловины, В процессе изготовления изделия трубчатой заготовке придают вращение, которое вместе с осевым усилием прекращают при оплавлении контактирующих поверхностей соединяемых частей изделия. П р и м е р. Для получения баллона для сжатого газа с толстостенной горловиной, имеющей внутреннюю и наружную резьбы соответственно М 10 х 1 и М 20 х 1,5 и глубиной не менее 26 мм, использовали заготовки из труб 48 х 2 мм из стали 08 Х 16 Н 6 и полученные токарной обработкой горловины из той же марки стали Выточенные горловины имели чистовые размеры горловины баллона, т,е. уже имели резьбы М 10 х 1,0 и М 20 х 1,5 мм и прикатываемую часть в виде усеченного конуса с меньшим основанием б = 15 мм, большим бб = 20 мм и высотой й = 30 мм, Обрабатываемый конец заготовки нагревали с помощью кольцевого индукторэ ТВЧ до температуры 1230 С,Затем другой ее конец зажимали в патроне шпинделя токарного станка, Шпинделю сообщали вращение с частотой 480 об/мин. Заготовку обкатывали в направлении смыкания кромок до образования свода, Вводили горловину в трубу, Обкатку трубы производили до соприкосновения кромок свода с меньшим основанием конусного участка горловины. Кромки трубы охлаждали до (0,26 - 0,32) температуры плавления материала трубчатой заготовки и подвигали внутрь трубы со скоростью около 1 мм/об, при этом по контуру соединение трубы с горловиной создавалось давление, равноее 22 - 43 МПа.После оплавления кромок сопрягаемых деталей у большого основания вращение заготовки и осевое усилие прекращали.Применение предлагаемого способа дэет возможность совместить технологические операции обкатки трубы со сваркой ее деформированного участка с закладной деталью, т.е. осуществить обкатку со сборкой в виде неразъемного соединения, при минимальной трудоемкости техпроцесса и улучшении других технико-экономических показателей,В таблице приведены основные операции и применяемое оборудование, обеспечивающие соединения трубчатой заготовкис горловиной,Формула изобретенияСпособ изготовления баллона, включающий соосную установку двух частей изделия, поступательное осевое перемещение одной части изделия до сближения и контактного взаимодействия с осевым усилием с поверхностью второй части изделия, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и экономичности, одна из частей изделия выполнена в виде трубчатой заготовки, а вторая - в виде горловины с крепежной частью, представляющей собой усеченный конус, большее основание1731375 1 7 Устайм2 П стайя Шсгпадия стадия гпад Составитель В. КапоровичРедактор Л. Гратилло Техред М.Моргентал Корректор О, Кундрик Заказ 1535 ВНИИПИ Гос роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагари Тираженного коми13035, Москв Подписноета по изобретениям и открытиям при ГКНТЖ, Раушская наб 4/5