Способ изготовления баллона

 

Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения: трубчатую заготовку и горловину с крепежной частью устанавливают соосно. Конец трубчатой заготовки, обращенный к соединяемой части изделия, нагревают и деформируют с образованием 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 21 D 51/24 ) 1(2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4697568/27 (22) 29.05.89 (46) 07.05.92. Бюл. N. 17 (71) Краматорский индустриальный институт (72) В,Г,Капорович (53) 621.983,44 (088.8) (56) Сварка трением. Справочник. Л.; Машиностроение, 1987, с.7, рис,1. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛОНА (57) Использование: обработка металлов давлением. Сущность изобретения; трубчатую заготовку и горловину с крепежной частью устанавливают соосно, Конец трубчатой заготовки, обращенный к соединяемой части изделия, нагревают и деформируют с обИзобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть применено 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 зтим 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 0,850,9 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 относительно: продольной оси и производят сварку.

Однако известный способ имеет недостатки. Приходится выполнять ряд технологических операций с использованием

1731375 различных 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 оплав5

55 ления и давление проковки в связи с тем, что после 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 конуса охлаждением кромок до (0,26 — 0,32) температуры плавления материала и созданием радиального давления на контакте соединяемых деталей за счет расширения отверстия свода при осевом перемещении конусного участка горловины. Для большинства чистых металлов температура (0,25 — 0,30) Тлл, . (и примерно на 10 выше для сплавов) является температурой возврата, т.е. температурой, при которой еще не наступает рекристаллизация, но уже заметно снижение прочности и повышение пластичности металла.

Целью подстуживания кромок (для стали до 200 — 300 С) является обеспечение прочности сформированного обкаткой участка перед сваркой трением. Если прочность металла у кромок будет снижена, то ее конусный участок при осевом перемещении горловины выполняет пластическое расширение уже сформированного отверстия в своде, Сварка трением не будет обеспечена.

В связи с этим подстуживание кромки должно обеспечить получение прочностных характеристик металла, близких к характеристикам холодного металла, а это будет обеспечено при подстуживании кромки до

Тдодст. = (0,26 — 0,32) Тпл..

На фиг,1 изображен прикатанный к меньшему основанию усеченного конуса горловины свод трубчатой заготовки перед расширением отверстия; на фиг,2 — взаимное расположение горловины и заготовки перед началом деформирования; на фиг.3— стадия прикатки свода заготовки к меньшему основанию усеченного конуса горловины; на фиг,4 — стадия окончания процесса после расширения отверстия в своде за счет осевой подачи конусной части горловины; на фиг,5 — схема постадийного получения баллона с горловиной.

В стадии (исходное положение) заготовка 1, зажатая в патроне 7 товарного станка, приводится во вращение, инструмент 5 приводится в поступательное движение в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа, горловину 2 закрепляют соосно с заготовкой 1 в зажиме 6 и приводят в дви-, жение вдоль оси, вводят внутрь заготовки.

Во ll стадии заготовку деформируют инструментом 5 для получения заданной формы вплоть до смыкания кромок с меньшим основанием (диаметром) конуса, после чего, 1731375

10

50

55 не прекращая вращения заготовки, прекращают ее формовку и подачу горловины 2 (инструмент имеет сложную форму, на схемах! и 11 стадий показаны его крайние сечения).

В 1И 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 IV 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.

Пример. Для получения баллона для сжатого газа с толстостенной горловиной, имеющей внутреннюю и наружную резьбы соответственно M 10х1 и M 20х1,5 и глубиной не менее 26 мм, использовали заготовки из труб 48х2 мм из стали 08Х16Н6 и полученные токарной обработкой горловины из той же марки стали.. Выточенные горловины имели чистовые размеры горловины баллона, т,е. уже имели резьбы М 10х1,0 и

M 20х1,5 мм и прикатываемую часть в виде усеченного конуса с меньшим основанием

d = 15 мм, большим бь = 20 мм и высотой

h = 30 мм, Обрабатываемый конец заготовки нагревали с помощью кольцевого индуктора

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 Ilo контуру соединение трубы с горловиной создавалось давление, равное 22 — 43 МПа.

После оплавления кромок сопрягаемых деталей у большого основания вращение заготовки и осевое усилие прекращали.

Применение предлагаемого способа дает 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, B таблице приведены основные операции и применяемое оборудование, обеспечивающие соединения трубчатой заготовки с горловиной, Формула изобретения

Способ изготовления баллона, включающий соосную установку двух частей изделия, поступательное осевое перемещение одной части изделия до сближения и конта ктного взаимодействия с осевым усилием с поверхностью второй части изделия, о т л ич а ю шийся 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 основание

1731375 туры плавления материала трубчатой заготовки, после чего осуществляют осевое перемещение горловины с крепежной частью с приложением осевого усилия до соприкос5 новения кромок отверстия с большим диаметром усеченного конуса крепежной части горловины, при этом в процессе изготовления изделия трубчатой заготовке придают вращение, которое вместе с осевым усили10 ем прекращают при оплавлении контактирующих поверхностей соединяемых частей иэделия, Сое инение т бчатой заготовки с го ловиной по способ

Известный

П е агаемый

Точение горловины с нарезкой резьбы

, станок-.-ъвтомат (Обкатная машиРедуцирование конца трубы включает: установка мерного отрезка трубы в шпинделе обкатной машины; нагрев участка заготовки с помощью ТВУ; обкатка (редуцирование) участка трубы; выдача обкатанного участка заготовки из шпинделя обкатной машины

Сверление (расточка) отверстия на обжатом участке заготовки для сборки с горловиной - рпильиь!Й с! анок

Не используется

Машина для сварки трением

Сборка и сварка трением включает: установка горловины и обкатанной заготовки на машине для сварки трением; сварка трением; вы ача готовой заготовки

То же 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 темпераТочение горловины с нарезкой резьбы

Соединение трубы с заготовкой; установка горловины и мерного отрезка трубы в шпинделе и задней бабке обкатной машины; нагрев участка заготовки с помощью ТВЧ; прикатка участка трубы до соприкосновения с конусным участком горловины; спреерное охлаждение прикатного участка; переход на режим сварки трением с осевой подачей горловины; выдача из шпинделя готовой заготовки

1731375

1 7

1ста Ья

П стадия

Я СШЕЙ/Я

У стадия

Рстай ф

Составитель В. Капорович

Техред М. Моргентал Корректор О. Кундрик

Редактор Л. Гратилло

Заказ 1535 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитете по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101