RU2190493C2

RU2190493C2 - Method for making thin-wall axially symmetrical vessels

Info

Publication number: RU2190493C2
Application number: RU2000130643A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Егоров; В.В. Голуб; Ю.А. Невструев
Original assignee: Егоров Владислав Геннадьевич
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: manufacture of ultrathin wall envelope parts such as bodies of revolution. SUBSTANCE: method comprises steps of separately forming bottom portion of semifinished vessel; welding by lengthwise seam its cylindrical portion; joining said portions by annular seam; spinning cylindrical portion of blank and simultaneously flattening annular and lengthwise welded seams; at second transition applying onto outer surface of cylindrical portion of vessel lattice formed by mutually crossing grooves while using for such procedure baals of expanding head. EFFECT: enhanced efficiency, high quality of vessels. 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам штамповки и ротационной вытяжки оболочковых особотонкостенных деталей, имеющих форму тел вращения. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of stamping and rotational drawing shell especially thin-walled parts having the form of bodies of revolution.

Известен способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоской листовой заготовки и последующее ее формоизменение штамповкой с последующей ротационной вытяжкой полуфабриката с утонением стенки (а.с. 1581416 Al, B 21 D 22/00, 1988, авт. В.В. Смирнов, И.И. Бейлин, Р.С. Бердов, аналог). A known method of manufacturing thin-walled axisymmetric vessels, including cutting a flat sheet billet and its subsequent shaping by stamping, followed by rotational extraction of the semi-finished product with thinning of the wall (AS 1581416 Al, B 21 D 22/00, 1988, author V.V. Smirnov, I.I. Beilin, R.S. Berdov, analogue).

В известном способе после формоизменения вырубленной листовой заготовки штамповкой цилиндрического полого полуфабриката с дном, ротационной вытяжки его донной части на усеченный конус с утонением стенок предусмотрена операция переформовки донной части штамповкой с целью набора толщины материала перед финишной операцией - ротационной вытяжкой с утонением стенок полуфабриката. В результате уменьшается разностенность на конусном участке. Повышается точность по толщине стенки. In the known method, after forming the cut-out sheet blank by stamping a cylindrical hollow prefabricated product with a bottom, rotational drawing of its bottom part into a truncated cone with thinning of the walls, an operation of reshaping the bottom part by stamping is provided in order to set the thickness of the material before the finishing operation — rotational drawing with thinning of the prefabricated walls. As a result, the difference in the cone section decreases. Increases accuracy in wall thickness.

Недостатки: многопереходность процесса, обилие промежуточных операций приводит к разрушению оболочки вследствие недостаточной пластичности, образованию чешуйчатой поверхности и закатам материала деформирующим элементом. В итоге поверхность сосуда содержит множество углублений, микронеровностей, что способствует образованию застойных зон при эксплуатации сосудов в перерабатывающих отраслях промышленности, при очистке воды и пищевых жидкостей. Например, при переработке молока в застойных зонах скапливаются бактерии, что способствует его преждевременному прокисанию. Disadvantages: multi-transition process, the abundance of intermediate operations leads to the destruction of the shell due to insufficient plasticity, the formation of a scaly surface and sunsets of the material by the deforming element. As a result, the surface of the vessel contains many recesses, microroughnesses, which contributes to the formation of stagnant zones during the operation of vessels in the processing industries, when treating water and food liquids. For example, during the processing of milk, bacteria accumulate in stagnant zones, which contributes to its premature souring.

Известен способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий получение донной и цилиндрической части полуфабриката сосуда с последующей их сваркой, ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварного шва (патент 2131787 С1 РФ, МПК⁶ B 21 D 51/10, 22/16, 1998, авт. Голуб В.В, Егоров В.Г., Невструев Ю. А. , Захарченко Н.Д.) В известном способе из листа вырубают плоские заготовки, получают цилиндрическую часть полуфабриката сосуда сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формуют донную часть полуфабриката сосуда, сваривают цилиндрическую и донную часть полуфабриката сосуда кольцевым швом и производят ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда, одновременно раскатывая кольцевой и продольный сварной шов.A known method of manufacturing thin-walled axisymmetric vessels, including obtaining the bottom and cylindrical part of the semi-finished vessel with their subsequent welding, rotational extraction of the cylindrical part of the vessel by simultaneous rolling of an annular and longitudinal weld (patent 2131787 C1 of the Russian Federation, IPC ⁶ B 21 D 51/10, 22/16 , 1998, auth. Golub V.V., Egorov V.G., Nevstroyev Yu.A., Zakharchenko ND) In the known method, flat blanks are cut from a sheet, a cylindrical part of the prefabricated vessel is obtained by convolution of a flat sheet blank and welding longitudinal edges, form the bottom of the semi-finished vessel, weld the cylindrical and bottom of the semi-finished vessel with an annular seam and produce a rotational extraction of the cylindrical part of the vessel, while rolling the annular and longitudinal weld.

Применение известного способа позволяет получать качественные изделия за счет повышения равномерности пластической деформации. Тем самым исключается возможность коррозии и образования застойных зон. Сварные швы уже не являются концентраторами напряжений при забросах давления рабочей среды и повышается долговечность изделий. В то же время ресурсные испытания сосудов, полученных по данной технологии пульсирующим внутренним давлением жидкости, показали, что их циклическая долговечность меньше, чем у изделия в целом, в конструкции которого они применены. Разрушение стенок сосудов влечет за собой необходимость проведения внеплановых ремонтов, что удорожает эксплуатационные затраты и уменьшает межремонтный цикл. Внешняя поверхность цилиндрической части сосуда, полученного известным способом с применением операции ротационной вытяжки, имеет следы воздействия рабочего инструмента (шариков) в виде мелких кольцевых канавок, что снижает эргономические характеристики изделия в целом и ухудшает его товарный вид. The application of the known method allows to obtain high-quality products by increasing the uniformity of plastic deformation. This eliminates the possibility of corrosion and the formation of stagnant zones. Welds are no longer stress concentrators when pressure drops of the working medium and the durability of the products increases. At the same time, life tests of vessels obtained by this technology with pulsating internal fluid pressure showed that their cyclic durability is less than that of the product as a whole, in the construction of which they are used. The destruction of the walls of the vessels entails the need for unscheduled repairs, which increases operating costs and reduces the overhaul cycle. The outer surface of the cylindrical part of the vessel, obtained in a known manner using the operation of rotational drawing, has traces of exposure to the working tool (balls) in the form of small annular grooves, which reduces the ergonomic characteristics of the product as a whole and worsens its presentation.

Технический результат: повышение долговечности изделий за счет дополнительного упрочнения стенок сосудов и улучшение эргономических характеристик. Technical result: increased durability of products due to additional hardening of the walls of blood vessels and improved ergonomic characteristics.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе, включающем получение донной и цилиндрической части полуфабриката сосуда с последующей их сваркой, ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварного шва, в процессе ротационной вытяжки на внешнюю поверхность цилиндрической части сосуда наносят сетку в виде перекрещивающихся канавок. The technical result is achieved due to the fact that in the known method, including obtaining the bottom and cylindrical parts of the semi-finished vessel with their subsequent welding, rotational drawing of the cylindrical part of the vessel by simultaneous rolling of the annular and longitudinal welds, in the process of rotational drawing, a mesh is applied to the outer surface of the cylindrical part of the vessel in the form of intersecting grooves.

Нанесение на внешнюю поверхность цилиндрической части сосуда сетки в виде перекрещивающихся канавок на одном из переходов ротационной вытяжки влечет за собой дополнительное упрочнение материала сосуда. Упрочнение связано с тем, что суммарная относительная деформация стенки сосуда увеличивается за счет дополнительного локального воздействия рабочего инструмента (шариков) по толщине, а длина цилиндрической части при этом получает приращение. Остаточные сжимающие напряжения концентрируются по границам нанесенных перекрещивающихся канавок, что способствует увеличению ресурса сосуда при его нагружении тангенциальными растягивающими напряжениями в процессе воздействия внутренним пульсирующим давлением жидкости. При этом перекрещивающиеся канавки образуют на внешней поверхности цилиндрической части сосуда рисунок, который существенно улучшает товарный вид сосуда. Drawing on the outer surface of the cylindrical part of the vessel a mesh in the form of intersecting grooves at one of the transitions of the rotational hood entails additional hardening of the vessel material. Hardening is due to the fact that the total relative deformation of the vessel wall increases due to the additional local influence of the working tool (balls) in thickness, while the length of the cylindrical part is incremented. Residual compressive stresses are concentrated along the boundaries of the applied intersecting grooves, which contributes to an increase in the resource of the vessel when it is loaded with tangential tensile stresses during exposure to an internal pulsating fluid pressure. In this case, the intersecting grooves form a pattern on the outer surface of the cylindrical part of the vessel, which significantly improves the presentation of the vessel.

На фиг.1 показано получение цилиндрической части полуфабриката сосуда;
на фиг.2 - донная часть полуфабриката сосуда;
на фиг.3 - полуфабрикат сосуда в сборе;
на фиг. 4 - ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда с одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварного шва;
на фиг.5 - нанесение на внешнюю поверхность цилиндрической части сосуда сетки в виде перекрещивающихся канавок на втором переходе ротационной вытяжки.Figure 1 shows the receipt of the cylindrical part of the semi-finished vessel;
figure 2 - the bottom of the semi-finished vessel;
figure 3 - prefabricated vessel assembly;
in FIG. 4 - rotational hood of the cylindrical part of the vessel with simultaneous rolling of the annular and longitudinal weld;
figure 5 - drawing on the outer surface of the cylindrical part of the vessel mesh in the form of intersecting grooves on the second transition of the rotational hood.

Получают цилиндрическую часть 1 полуфабриката сосуда 2, штампуют донную часть 3 полуфабриката сосуда 2. Осуществляют сборку цилиндрической части 1 полуфабриката сосуда 2 с донной частью 3 полуфабриката сосуда 2 сваркой кольцевого шва 4. Полученный полуфабрикат сосуда 2 устанавливают на оправку 5 и формоизменяют раскатной головкой 6 с шариками 7 с утонением стенки цилиндрическую часть 1 полуфабриката сосуда 2, одновременно раскатывая кольцевой 4 и продольный 9 сварной шов. Get the cylindrical part 1 of the prefabricated vessel 2, stamp the bottom part 3 of the prefabricated vessel 2. Carry out the assembly of the cylindrical part 1 of the prefabricated vessel 2 with the bottom part 3 of the prefabricated vessel 2 by welding an annular seam 4. The obtained prefabricated vessel 2 is mounted on the mandrel 5 and shaped with a roll head 6 s balls 7 with thinning the wall of the cylindrical part 1 of the prefabricated vessel 2, while rolling the annular 4 and longitudinal 9 weld.

По достижении раскатной головкой 6 с шариками 7 крайнего левого положения относительно оправки 5 переходят к второму этапу формоизменения (2-му переходу) путем сообщения раскатной головке 6 обратного хода, при котором шарики 7 наносят на внешнюю поверхность цилиндрической части сосуда 8 сетку в виде перекрещивающихся канавок 10. Таким образом технический результат достигается во время обратного хода инструмента, что способствует повышению производительности труда в процессе ротационной вытяжки. Upon reaching the rolling head 6 with balls 7 of the extreme left position relative to the mandrel 5, they proceed to the second stage of shaping (2nd transition) by informing the rolling head 6 of the reverse stroke, in which the balls 7 apply a grid in the form of intersecting grooves on the outer surface of the cylindrical part of the vessel 8 10. Thus, the technical result is achieved during the reverse stroke of the tool, which helps to increase labor productivity in the process of rotational drawing.

Пример: из листа коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т толщиной s=0,8 мм вырубают две плоские листовые заготовки, из которых получают цилиндрическую часть 1 полуфабриката сосуда 2 диаметром 161 мм, длиной 335 мм и донную часть 3 полуфабриката сосуда 2 диаметром 161 мм с длиной цилиндрического участка h=12 мм. Example: two flat sheet blanks are cut from a sheet of corrosion-resistant steel 12X18H10T with a thickness s = 0.8 mm, from which a cylindrical part 1 of a prefabricated vessel 2 with a diameter of 161 mm, a length of 335 mm and a bottom part 3 of a prefabricated vessel 2 with a diameter of 161 mm with a length cylindrical section h = 12 mm.

На автомате УСТ-4 с применением вращателя сваривают цилиндрическую часть 1 полуфабриката сосуда 2 и донную часть 3 полуфабриката сосуда 2 кольцевым швом 4. Устанавливают полученный полуфабрикат сосуда 2 на оправку 5 экспериментальной установки, где в качестве рабочего инструмента используются шарики 7 диаметром 5,0 мм по ГОСТ 3722-81, собранные в раскатной головке 6. Оправка 5 с полуфабрикатом сосуда 2 закрепляется на токарном станке 1К62. Производится 1-й переход ротационной вытяжки цилиндрической части сосуда 8 с относительной деформацией материала по толщине стенки, равной 37,5%. При этом одновременно раскатывается кольцевой 4 и продольный 9 сварной шов. На 2-м переходе раскатной головке 6 сообщают обратный ход, при котором шарики 7 наносят на внешнюю поверхность цилиндрической части сосуда 8 сетку в виде перекрещивающихся канавок 10 с размером ячейки 5х9 мм. Ячейка имеет форму параллелограмма. Относительная деформация материала по толщине составляет на втором переходе 5,6%. Тонкостенные цилиндрические сосуды имеют хорошие эргономические характеристики. The UST-4 machine using a rotator welds the cylindrical part 1 of the prefabricated vessel 2 and the bottom part 3 of the prefabricated vessel 2 with an annular seam 4. Install the resulting prefabricated vessel 2 onto the mandrel 5 of the experimental setup, where balls 7 with a diameter of 5.0 mm are used as a working tool according to GOST 3722-81, assembled in a rolling head 6. The mandrel 5 with the prefabricated vessel 2 is fixed on a lathe 1K62. The 1st transition of the rotational drawing of the cylindrical part of the vessel 8 is carried out with a relative deformation of the material along the wall thickness equal to 37.5%. At the same time, the annular 4 and longitudinal 9 welds are rolled out simultaneously. At the 2nd transition, the rolling head 6 reports a reverse stroke, in which the balls 7 are applied to the outer surface of the cylindrical part of the vessel 8 mesh in the form of intersecting grooves 10 with a mesh size of 5x9 mm. The cell has the shape of a parallelogram. The relative deformation of the material in thickness is 5.6% at the second transition. Thin-walled cylindrical vessels have good ergonomic characteristics.

Испытания сосудов пульсирующим давлением жидкости (давление - 0,1 МПа, 5-7 циклов в минуту) показали увеличение долговечности изделий на 30-40% по сравнению с сосудами, стенки которых дополнительно упрочнены не были. Tests of vessels with pulsating fluid pressure (pressure - 0.1 MPa, 5-7 cycles per minute) showed an increase in the durability of products by 30-40% compared with vessels whose walls were not additionally hardened.

Claims

A method of manufacturing thin-walled axisymmetric vessels, including obtaining the bottom and cylindrical parts of the semi-finished vessel with their subsequent welding, rotational drawing of the cylindrical part of the vessel by simultaneous rolling of the annular and longitudinal welds, characterized in that a mesh is applied to the outer surface of the cylindrical part of the vessel in the form of rotational drawing intersecting grooves.