RU2131787C1

RU2131787C1 - Method for making thin-wall axially symmetrical vessels

Info

Publication number: RU2131787C1
Application number: RU98101997A
Authority: RU
Inventors: В.В. Голуб; В.Г. Егоров; Ю.А. Невструев; Н.Д. Захарченко
Original assignee: Егоров Владислав Геннадьевич
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-06-20

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely processes of forming and rotary drawing of envelope-type superthin-wall parts in the form of bodies of revolution. SUBSTANCE: method comprises steps of blanking flat sheet blanks, twisting flat sheet blank for receiving cylindrical portion of semifinished product and welding its lengthwise edges, shaping bottom portion of semifinished product, welding bottom and cylindrical portions of semifinished product, expanding lengthwise welded seam. Bottom and cylindrical portions of semifinished product are welded by annular seam. Then cylindrical portion is subjected to rotary drawing, and simultaneously annular and lengthwise seams are expanded. Length L and width M of flat sheet blank used for twisting are calculated according to predetermined relations. EFFECT: enhanced quality of products due to uniform plastic deformation of blank. 7 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 of shell particularly 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 A1, B 21 D 22/00, 1988, авт. В.В. Смирнов, И.И. Бейлин, Р.С. Бердов, прототип). A known method of manufacturing thin-walled axisymmetric vessels, including the cutting of 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 A1, B 21 D 22/00, 1988, author V.V. Smirnov, I.I. Beilin, R.S. Berdov, prototype).

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 the material drops by a 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.

Ближайшим аналогом по технической сущности и наибольшему количеству существенных признаков, сходных с заявленным способом, является способ изготовления тонкостенных осесимметричных сосудов, включающий вырубку плоских листовых заготовок, получение цилиндрической части полуфабриката сосуда сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, формоизменение донной части полуфабриката сосуда, сварку донной и цилиндрической части полуфабриката сосуда, раскатку продольного сварного шва (см. FR 2583317, B 21 D 51/26, 19.12.86). The closest analogue in technical essence and the greatest number of essential features similar to the claimed method is a method of manufacturing thin-walled axisymmetric vessels, including cutting flat sheet blanks, obtaining a cylindrical part of a prefabricated vessel by convolution of a flat sheet preform and welding longitudinal edges, shaping the bottom of the prefabricated vessel, welding the bottom and cylindrical parts of the semi-finished vessel, rolling the longitudinal weld (see FR 2583317, B 21 D 51/26, 12.19.86).

Недостатки: образование углублений и микронеровностей на внутренней поверхности сосуда, что также понижает их эксплуатационные свойства. Disadvantages: the formation of recesses and microroughnesses on the inner surface of the vessel, which also reduces their operational properties.

Технический результат: получение качественных изделий за счет повышения равномерности пластической деформации. Effect: obtaining high-quality products by increasing the uniformity of plastic deformation.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе, включающем вырубку плоских листовых заготовок, формоизменение их штамповкой с последующей ротационной вытяжкой полуфабриката с утонением стенки, фомоизменение цилиндрической и донной части полуфабриката сосуда производят раздельно, а цилиндрическую часть полуфабриката сосуда получают сверткой плоской листовой заготовки и сваркой продольных кромок, сваривают их кольцевым швом и производят ротационную вытяжку цилиндрической части сосуда, одновременно раскатывая кольцевой и продольный сварные швы, причем ширину M и l плоской листовой заготовки для свертки определяют по следующей зависимости:
M = π[D_вн+2ξ+s],
где D_вн - внутренний диаметр цилиндрической части сосуда, мм;
s - толщина плоской листовой заготовки, мм;
ξ = 0,15 - 0,2 мм;

где D - наружный диаметр цилиндрической части сосуда, мм;
h - длина цилиндрического участка донной части полуфабриката сосуда, мм;
L - длина цилиндрической части сосуда, мм;
t - толщина стенки цилиндрической части сосуда, мм%;
ξ = 0,15 - 0,2 мм;
Δ - припуск на торцовку полуфабриката сосуда ( Δ = 30 мм).The technical result is achieved due to the fact that in the known method, including cutting flat sheet blanks, shaping them by stamping, followed by rotational drawing of the semi-finished product with thinning of the wall, shaping the cylindrical and bottom part of the semi-finished vessel is done separately, and the cylindrical part of the semi-finished vessel is obtained by convolution of the flat sheet and welding the longitudinal edges, weld them with an annular seam and produce a rotational extraction of the cylindrical part of the vessel, while rolling ring and longitudinal welds, and the width M and l of a flat sheet blank for convolution is determined by the following relationship:
M = π [D _int + 2ξ + s],
where D _VN is the inner diameter of the cylindrical part of the vessel, mm;
s is the thickness of the flat sheet stock, mm;
ξ = 0.15 - 0.2 mm;

where D is the outer diameter of the cylindrical part of the vessel, mm;
h is the length of the cylindrical section of the bottom of the semi-finished vessel, mm;
L is the length of the cylindrical part of the vessel, mm;
t is the wall thickness of the cylindrical part of the vessel, mm%;
ξ = 0.15 - 0.2 mm;
Δ - allowance for trimming the semi-finished vessel (Δ = 30 mm).

Раздельное формоизменение цилиндрической и донной части полуфабриката сосуда позволяет существенно повысить ресурс пластичности материала сосуда за счет снижения количества технологических переходов и промежуточных отжигов. В результате после сборки частей полуфабриката сосуда кольцевым сварным швом достигают необходимого качества поверхности путем последующей ротационной вытяжки цилиндрической части сосуда с утонением стенки, в ходе которой одновременно раскатываются за один технологический переход и кольцевой, и продольный сварные швы. При этом величина параметра ξ , входящего в заявляемую зависимость, должна составлять от 0,15 до 0,2 мм в зависимости от диаметра раскатываемой цилиндрической части сосуда и применяемого сплава. Если ξ < 0,15 мм, то возникают трудности при съеме сосуда с оправки после раскатки. При ξ > 0,2 имеет место гофрообразование в ходе ротационной вытяжки. Separate shaping of the cylindrical and bottom of the semi-finished vessel allows you to significantly increase the plasticity resource of the vessel material by reducing the number of technological transitions and intermediate annealing. As a result, after assembling the parts of the semi-finished vessel with an annular weld, the required surface quality is achieved by subsequent rotational drawing of the cylindrical part of the vessel with thinning of the wall, during which both the annular and longitudinal welds are rolled out in one technological transition. In this case, the value of the parameter ξ included in the claimed dependence should be from 0.15 to 0.2 mm, depending on the diameter of the rolled cylindrical part of the vessel and the alloy used. If ξ <0.15 mm, then difficulties arise when removing the vessel from the mandrel after rolling. For ξ> 0.2, corrugation occurs during rotational drawing.

Микроструктура сварных швов и околошовных зон становится после раскатки идентичной основному металлу, исключается образование дефектов, характерных для многопереходной вытяжки, за чет снижения суммарной относительной деформации по толщине стенки. Тем самым исключается возможность коррозии и образования застойных зон. При этом сварные швы уже не являются концентраторами напряжений при забросах давления рабочей среды и повышается циклическая долговечность изделий. The microstructure of the welds and heat-affected zones becomes identical to the base metal after rolling, eliminating the formation of defects characteristic of multi-junction drawing, due to the decrease in the total relative deformation along the wall thickness. This eliminates the possibility of corrosion and the formation of stagnant zones. At the same time, welds are no longer stress concentrators when pressure drops of the working medium and the cyclic durability of the products increases.

На фиг. 1 показана плоская листовая заготовка для свертки цилиндрической части полуфабриката. In FIG. 1 shows a flat sheet blank for convolution of a cylindrical part of a semi-finished product.

На фиг. 2 - плоская листовая заготовка для штамповки донной части полуфабриката сосуда. In FIG. 2 - a flat sheet blank for stamping the bottom of the semi-finished vessel.

На фиг. 3 - свертка плоской листовой заготовки. In FIG. 3 - convolution of a flat sheet blank.

На фиг. 4 - сварка продольного шва. In FIG. 4 - welding of a longitudinal seam.

На фиг. 5 - донная часть полуфабриката сосуда. In FIG. 5 - bottom of the semi-finished vessel.

На фиг. 6 - полуфабрикат сосуда в сборе. In FIG. 6 - prefabricated vessel assembly.

На фиг. 7 - ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда с одновременной раскаткой кольцевого и продольного сварных швов. In FIG. 7 - rotational hood of the cylindrical part of the vessel with simultaneous rolling of the annular and longitudinal welds.

Вырубают плоские листовые заготовки 1 и 2. Плоскую листовую заготовку 1 размером М • 1 свертывают на листогибочной машине в цилиндрическую часть 3 полуфабриката сосуда 4 и сваривают продольные кромки 5, 6. Из плоской листовой заготовки 2 штампуют донную часть 7 полуфабриката сосуда 4. Осуществляют сборку цилиндрической части 3 полуфабриката сосуда 4 с донной частью 7 полуфабриката сосуда 4 сваркой кольцевого шва 8. Полученный полуфабрикат сосуда 4 устанавливают на оправку 9 и формоизменяют ротационной вытяжкой шариками 10 с утонением стенки цилиндрическую часть сосуда 11, одновременно раскатывая кольцевой 8 и продольный 12 сварные швы. Flat sheet blanks 1 and 2 are cut down. A flat sheet blank 1 of size M • 1 is rolled up on a bending machine into the cylindrical part 3 of the prefabricated vessel 4 and longitudinal edges 5, 6 are welded. The bottom part 7 of the prefabricated vessel 4 is punched from the flat sheet blank 2. of the cylindrical part 3 of the prefabricated vessel 4 with the bottom part 7 of the prefabricated vessel 4 by welding the circumferential seam 8. The obtained prefabricated vessel 4 is mounted on the mandrel 9 and shaped with a rotational hood with balls 10 with a thinning of the cylindrical wall the drum part of the vessel 11, simultaneously rolling the annular 8 and longitudinal 12 welds.

Прижимной элемент 13 взаимодействует рабочей зоной 14, выполненной в виде поверхности вращения, с полуфабрикатом сосуда 4 в процессе ротационной вытяжки цилиндрической части сосуда 11 и обеспечивает направленное пластическое течение металла от донной части 7 полуфабриката сосуда 4 к цилиндрической части 3 полуфабриката сосуда 4. The clamping element 13 interacts with the working area 14, made in the form of a surface of revolution, with the semi-finished vessel 4 during the rotational drawing of the cylindrical part of the vessel 11 and provides directed plastic flow of metal from the bottom part 7 of the semi-finished vessel 4 to the cylindrical part 3 of the semi-finished vessel 4.

Пример: из листа коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т толщиной s = 0,8 мм вырубают две плоские листовые заготовки с размерами:
плоская листовая заготовка 1 -
M = π(159+2•0,2+0,8) = 503,3 мм;

Плоская листовая заготовка 2 - 215 х 215 мм.Example: from a sheet of corrosion-resistant steel 12X18H10T with a thickness s = 0.8 mm, two flat sheet blanks with the dimensions:
flat sheet 1 -
M = π (159 + 2 • 0.2 + 0.8) = 503.3 mm;

Flat sheet blank 2 - 215 x 215 mm.

Плоскую листовую заготовку 1 свертывают на листогибочной машине типа ЛГМЭ-0,6 в цилиндрическую часть 3 полуфабриката сосуда 4 диаметром 161 мм и длиной 335 мм и сваривают продольные кромки 5, 6 на автомате УСТ-4. Из плоской листовой заготовки 2 штампуют на прессе RYE-250 вытяжкой с применением давления эластичной среды донную (коническую) часть 7 полуфабриката сосуда 4 диаметром 161 мм с длиной цилиндрического участка h = 12 мм. A flat sheet billet 1 is rolled up on a bending machine of the LGME-0.6 type into the cylindrical part 3 of a semi-finished vessel 4 with a diameter of 161 mm and a length of 335 mm and longitudinal edges 5, 6 are welded on a UST-4 machine. From a flat sheet billet 2, a bottom (conical) part 7 of a prefabricated vessel 4 with a diameter of 161 mm and a cylindrical section length h = 12 mm is pressed onto a RYE-250 press using an elastic medium pressure.

На автомате УСТ-4 с применением вращателя сваривают цилиндрическую часть 3 полуфабриката сосуда 4 и донную часть 7 полуфабриката сосуда 4 кольцевым швом 8. Устанавливают полученный полуфабрикат сосуда 4 на оправку 9 экспериментальной установки, где в качестве рабочего инструмента используются шарики 10 диаметром 5,0 мм по ГОСТ 3722-81, собранные в обойму. Оправка 9 с полуфабрикатом сосуда 4 закрепляется на токарном станке 1К62. Полуфабрикат сосуда 4 пожимается прижимным элементом 13, рабочая зона 14 которого выполнена в виде поверхности вращения (конической), и производится ротационная вытяжка цилиндрической части сосуда 11 за один переход с относительной деформацией материала по толщине стенки, равной 37,5%. При этом одновременно раскатываются кольцевой 8 и продольный 12 сварные швы. После снятия с оправки 9 и обрезки технологических припусков получают готовое изделие. The UST-4 machine using a rotator welds the cylindrical part 3 of the prefabricated vessel 4 and the bottom part 7 of the prefabricated vessel 4 with an annular seam 8. Install the resulting prefabricated vessel 4 on the mandrel 9 of the experimental setup, where balls 10 with a diameter of 5.0 mm are used as a working tool according to GOST 3722-81, assembled in a clip. The mandrel 9 with the semi-finished vessel 4 is fixed on a lathe 1K62. The semi-finished vessel 4 is pressed by the clamping element 13, the working zone 14 of which is made in the form of a rotation surface (conical), and the cylindrical part of the vessel 11 is rotationally drawn in one transition with a relative deformation of the material along the wall thickness of 37.5%. At the same time, annular 8 and longitudinal 12 welds are rolled out. After removing from the mandrel 9 and cutting technological allowances receive the finished product.

Тонкостенные осесимметричные сосуды изготавливаются без дефектов с исключением возможности коррозии и образования застойных зон. Thin-walled axisymmetric vessels are made without defects with the exception of the possibility of corrosion and the formation of stagnant zones.

Claims

A method of manufacturing thin-walled axisymmetric vessels, including cutting flat sheet blanks, obtaining a cylindrical part of a prefabricated vessel by convolution of a flat sheet preform and welding longitudinal edges, shaping the bottom of the prefabricated vessel, welding the bottom and cylindrical parts of the prefabricated vessel, rolling the longitudinal weld, different and the cylindrical part of the prefabricated vessel is welded with an annular seam and rotational extraction of the cylindrical part of the vessel is performed, simultaneously rolling the annular and longitudinal welds, and the width M and the length l of the flat sheet blank for convolution is determined by the following relationship:
M = π [D _int + 2ξ + s],
where D _VN is the inner diameter of the cylindrical part of the vessel, mm;
s is the thickness of the flat sheet stock, mm;
ξ = 0.15 - 0.2 mm;

where D is the outer diameter of the cylindrical part of the vessel, mm;
h is the length of the cylindrical section of the bottom of the semi-finished vessel, mm;
L is the length of the cylindrical part of the vessel, mm;
t is the wall thickness of the cylindrical part of the vessel, mm;
Δ - allowance for trimming the semi-finished vessel (Δ = 30 mm).