Способ изготовления днищ баллонов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ВТОРС КОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ 1) Дополнительное к а 2) Заявлено 03. 02. 81, Бюллетень Мописания 07 . 12 . по делан нзобретеннЯ и пткрытнЯ(72) Авторы изобретен 71) Заявитель 54) СПОСОБ ИЗГОТОВ ИЯ БАЛЛОН описываемому ища путем форагретого конИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в металлургии при изготовлении баллонов, предназначенных для хранения и транспортировки под высоким давлением сжатых, сжиженных и растворенных газов,Известен способ изготовления днищ баллонов 11 путем силового воздействия инструмента трения сколь жения юрмователя), перемещающегося по круговой траектории, на предварительно нагретый и вращающийся конец трубчатой заготовки. Герметичность днищ достигается путем кузнечной сварки в процессе сдавливания (пере" формовывания) торцовых кромок заготовки, дополнительно разогретых пламенем ацетилено-кислородной горелки либо воздействием струи кислорода.Этот способ не обеспечивает требуемого качества стыка в центре дни Перельмутер, Н. И. Мохначев,М. Щипицын и Л.М. Панус ща баллона, При формовке заготовок с допускаемыми минимальными размерами (диаметр, толщина стенки) с минимальной температурой нагрева в ряде случаев в центре образуется глубокая воронка, заполненная сварочным гратом. С увеличением глубины центральной воронки уменьшается полезная толщина стенки (толщина плотного хорошо очищенного и сваренного металла), из-за чего в баллоне не всегда обеспечивается герметичность при высоком давлении.Устраняют брак по негерметичности путем дополнительной электрозаварки центральной части днища, либо повторной формовкой днища, При этом получают баллон меньшего обьема, что приводит к увеличению расхода металла.Наиболее близок кспособ изготовления днмовки предварительно н978976 25 зо 35 лО Л 5 50 ца вращающейся трубчатой заготовки сдополнительным нагревом торцовых кромок перед их смыканием и сваркой собразованием днища. При этом способедеформирование конца заготовки осуществляют на такой длине, котораяобеспечивает смыкание кромок при повороте инструмента на 56-57 2.6 целью уменьшения глубины воронкидля обеспечения герметичности приФормовке днища при этом способе увеличивают длину обрабатываемой частизаготовки. Это хотя и уменьшаетглубину воронки, но создает на внутренней поверхности и центральнойчасти днища наплыв металла в виде выпуклости со сварочным гратом, зажатым в воронке, что в значительной мере снижает качество баллона.Ввиду того, что при очистке такого баллона не всегда представляется возможность полностью удалить сварочный грат, плотно зажатый в центральной выпуклости днища, эксплуатационная надежность баллона снижается, так как оторвавшиеся частицыграта могут перекрыть каналы арматуры и вывести из строя установку высокого давления, в которой используется баллон,Целью изобретения является повышение качества внутренней поверхностибаллона, путем уменьшения грата всварном шве.Укаэанная цель достигается тем,что при изготовлении днищ баллоновпутем Формовки предварительно нагретого конца вращающейся трубчатойзаготовки с дополнительным нагревомее торцовых кромок перед их смыканием и сваркой с образованием днища,в процессе формовки после смыканияторцовых кромок в заготовке с внутренней стороны ее в зоне образования сварного шва прикладывают осевое усилие с относительным обжатиемстенки, составляющим 10-203,При формовке с относительным обжатием стенки в радиальном направлении Е 10 в центре днища может оставаться сварочный грат, зажатый в воронке, и качество внутренней поверхности баллона снижается. Это связано с неравномерным течением металла вдоль образующей Формуемого днища, вызванным недостаточной дефор-. мацией внутоенней поверхности (при обжатии (10+). При этом внутренние слои металла "отстают" в перемещении от наружных, и в результате этого стык изнутри не заполняется металлом, а образует воронку. В случае увеличения обжатий более чем на 203 дальнейшее повышение качества внутренней поверхности баллона практически не происходит, Это объясняется тем что в пределах значений обжатий стен 1 о ки 10-20 образуется равномерное течение металла вдоль образующей днища,и на границе раздела возникают удельные давления, достаточные для сварки . металла и для выдавливания сварочного грата из зоны стыка. Однако при обжатиях Е204 происходит интенсивный рост осевого усилия, действующего на шпиндель машины (например, при Е =25 л осевое усилие увеличивается примерно. в 1,6 раза)., Это приводит к необходимости использования закатной ма- ч шины, по мощности превосходящеи существующие более чем в 1,5 раза, и требует значительного увеличения затрат энергии на Формовку, что является нецелесообразным.На Фиг. 1 изображены инструмент и заготовка перед формовкой; на фиг.2- то же, в процессе смыкания торцовых кромок; на фиг. 3 - то же в конце формовки.Инструмент содержит Формователь 1, шпиндель машины. 2, в котором установлена заготовка 3, профилированный пуансон 4.Оо - исходный диаметр заготовки; В - длина обрабатываемой части заготовки; К с и с(, углы поворота инструмента.:ормователем 1, перемещающимся по круговой траектории, воздействуют на предварительно нагретый вращающийся в шпинделе 2 конец трубчатой заготовки 3 на длине ее, равной В (см.фиг.1 и 2). При формовке сближающиеся торцовые кромки заготовки дополнительно подогревают до температуры:сварочного жара горелкой, которую убирают перед смыканием кромок (на чертежах не показано),В момент смыкания торцовых кромок, что соответствует углу поворота инструмента с ст, из шпинделя 2 выдвигают профилиоованный пуансон 4 и оказывают силовое воздействие на внутреннюю поверхность центральной части днища, Формуемой в виде кругового конуса диаметром д,. По мерепереформовывания конуса в сферическую часть днища вплоть до окончания процесса формования (поворот инструмента наугол -- 90 ) дополнительно деформируют внутреннюю поверхность с относительным обжатием стенки в радиальном направлении Е =10-20. При этом внутренние слои металла распределяются более равномерно вдоль образующей днища, а на поверхности раз дела в зоне стыка значительно возрастают удельные давления, Благодаря деформации металла центральной части днища изнутри исключается образование выпуклости и значительно уменьша ется глубина центральной воронки (фиг.3) .На заключительном этапе формования (Кк 85 О), когда деформирующее усилие изнутри достигает максимального зна чения,из зоны стыка выдавливается сварочный грат, который раскатывается пуансоном на тонкую пленку, легко удаляемую с внутренней поверхности днища при последующей очистке бал лона.При данном способе деформирование внутренней поверхности днища осуществляют на диаметре дк =0,3-0,35 от исходного диаметра заготовки Ор, цто 30 обеспечивает повышение качества баллона по сравнению с известным способом. При деформировании на диаметре д (0,3 Оо качество днища снижается, т.к. не представляется возможным ликвидировать весь сварочный грат, который располагается на поверхности диаметром 0,3 Ро.Увеличение диаметра деформируемой поверхности свыше значений д =0,350 о 40 является нецелесообразным, потому что во всех случаях формовки днища полное удаление сварочного грата достигается на контактной поверхности д 1, с 0,35 Оо 45Формовку днищ производили плоским формователем на обкатной машине,шпиндель, которой оснащен приспособлением, позволяющим автоматицескиустанавливать профилированный невращающийся пуансон в рабочее положение (к моменту смыкания торцовых кромок заготовки) и осуществлять еговозврат при повороте инструмента на угол б, 90 О. Предварительный нагрев концов заготовок производился в газопламенной печи до 1200 РС, дополнительный нагрев торцовых кромок заготовки пламенем ацетилено-кислородной горелки У 4 до 1300 С, Скорость поворота инструмента была постоянной и составляла примерно 20 град/сек, Длину обоабатываемой заготовки В устанавливали равной 100 мм в соответствии с принятой технологией. Скорость вращения шпинделя машины сохраняли постоянной - примерно 700 об/мин.Формовку днищ по известному способу осуществляли в такой последо" вательности, Предварительно нагретую заготовку, закрепленную во вращающемся шпинделе, формовали инструментом с дополнительным нагревом торцовых кромок заготовки перед их смыканием, Смыкание кромок заготовки происходило при повороте Формователя примерно на 57 о. Формовка дни; ща заканчивалась при повороте инструмента на 90 о.формовку днища описываемым способом осуществляли в той же последовательности операций до момента смыкания торцовых кромок заготовки. С момента смыкания кромок заготовки, что соответствовало углу поворота формователя примерно на 57 , пуансон устанавливали до соприкосновения с внутренней поверхностью конусной части формуемого днища. Последующую формовку днища осуществляли с дополнительным деформированием изнутри пуансоном диаметром 45 мм и относительным обжатием стенки в радиальном направлении 154. В конце Формовки (при по вороте инструмента на 90 о пуансон возвращается в исходное положение,(ачество внутренней поверхности баллонов, изготовленных с применением описываемого способа, значительно улучшилось: в днищах отсутствует сварочный грат, и это повышает эксплуатационную надежность баллонов.Двести баллоновизготовленных известным способом, и столько же изготовленных описанным способом испытали на герметичность пневматическим давлением 150 кгс/см . Выходггодного по описываемому способу составил 993, а выход годного по известному - 97,5 Ф,На внутренней поверхности днищ баллонов, изготовленных по известному способу, был обнаружен сварочный Грдт,978976 Таким образом, качество герметизации днищ, изготовленных описываемым способом, возрастает, что очевидно, ,связано с увеличением удельных давлений в сварочной зоне при деформировании внутренней поверхности центральной части днища. Описываемый способ по сравнениюс известным имеет следующие преимущества:1) Обеспечивает повышение качества внутренней поверхности баллонов,а следовательно и эксплуатационнойнадежности, благодаряисключению навнутренней поверхности днищ сварочного грата,2) Экономический эффект при изготовлении баллонов с применением закатки на пуансоне составит ориентировочно 16 тыс.рублей на объем производства 400 тыс,шт. 8формула изобретенияСпособ изготовления днищ баллонов путем формовки предварительно нагретого конца вращающейся трубчатойЮ заготовки с дополнительным нагревомее торцовых кромок перед их смыканием и сварки с образованием днища,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения качества баллонов0 путем уменьшения грата в сварномшве, в процессе Формовки после смыкания торцовых кромок к заготовке свнутренней ее стрроны в зоне образования сварного шва прикладывают1 З осевое усилие с относительным обжатием стенки, составляющим 10-203.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Гредитор М. А. Давильные рабо 20 ты и ротационное выдавливание., ИИашиностроение, 1971, с. 58-63.2.Борисов С.И, и Гацула А.К, Металлургическая и горнорудная промышленность,1976, Ю 2,с.73-75 (прототип).978976 Тираж 845арственного комитета зобретений и открыти ва, П, Раушская н дпи ССР ак 4/ Проектная, 4 Составитель Р Редактор Б.федотов Техред А.Баби9461/13 ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Иоск