Способ изготовления многослойных изделий и устройство для его осуществления

 

1о Способ изготовления многослойных изделий, включающий локальный кольцевой нагрев заготовки и осадку наружной оболочки на внутренние элементы путем осевой деформации, о тличающи-йся тем, что, с целью повьшения качества изделий, в процессе осевой деформации к наружной оболочке прикладьшают знакопеременную радиальную нагрузку,частоту изменения направляющей которой выбирают из условия К .V V.-g-. где V - частота изменения направления радиальной нагрузки; V - скорость перемещения изделия относительно нагревателя; S - ширина зоны максимальных температур при локальном нагреве; К - коэффициент, определяющий количество изменений направления радиальных нагрузок за один оборот изделия. 2. Устройство для изготовления многослойных изделий, содержащее размещенные на подвижном столе опору с неподвижным захватом и опору с подвижным захватом, связанным с механизмом осевой деформации наружной оболочки , а также кольцевой источник нагрева, отличающееся i тем, что, с целью повышения качества изделий путем равномерной осадки на (Л ружной оболочки на внутренние элементы и предотвращения разрыва наружной оболочки, оно снабжено приводом вращения изделия, механизмом радиальной деформации в виде косозубой и прямозубой зубчатых передач, одна пара щестерен которых укреплена на валу привода вращения, а другая пара свя-, заиа с захватами, упором и цилиндрическим кулачком, установленным на валу привода вращения с возможностью взаимодействия с упомянутым упором, вал привода вращения .установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, шестерни, укрепленные на валу, шире связанных с коми шестерен на величину осевого перемещения вала.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО„„ 11231 (5l)4 В 21 D 51 24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 3517553/25-27 (22) 10.09.82 (46) 15.06.89. Бюл. 11» 22 (72) Б.Е.Баранчиков, П.М.Бологов»

Н.П.Курланов, И,Д,Понимаш, Н.В.Хотеев и Г.В.Цымбал (53) 621.774.5 (088.8) (56 ) Авторское свидетельство СССР

У 694325, кл. В 23 К 20/00, 1976.

Информационный бюллетень "Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные элементы, и — M.» 1969, вып. 6(83), июнь, с.179—

182. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ,(57) 1. Способ изготовления многослойных изделий, включающий локальный кольцевой нагрев заготовки и осадку наружной оболочки на внутренние элементы путем осевой деформации, отличающийся тем, что,. с целью повышения качества изделий, в процессе осевой деформации к наружной оболочке прикладывают знакопеременную радиальную нагрузку, частоту изменения направляющей которой выбирают из условия

К ° Ч |l ) — — -- »

/ где ч — частота изменения направления радиальной нагрузки;

Ч вЂ” скорость перемещения изделия относительно нагревателя;

S — ширина зоны максимальных температур при локальном нагреве;

К вЂ” коэффициент, определяющий количество изменений направления радиальных нагрузок за один оборот изделия.

2. Устройство для изготовления многослойных изделий, содержащее размещенные на подвижном столе опору с неподвижным захватом и опору с подвижньпк захватом, связанным с механизмом осевой деформации наружной оболочки, а также кольцевой источник нагрева, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества а изделий путем равномерной осадки нае ружной оболочки на внутренние элемен ты и предотвращения разрыва наружной оболочки, оно снабжено приводом вращения изделия, механизмом радиальной деформации в виде косозубой и прямоМ»» зуб ой зубчатых передач, одна пара шестерен которых укреплена на валу привода вращения, а другая пара свя-, Ю зана с захватами, упором и цилиндрическим кулачком, установленным на валу привода вращения с возможностью Ql взаимодействия с упомянутым упором, 4 вал привода вращения .установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, шестерни, укрепленные на валу, шире связанных с ними шестерен на величину осевого перемещения ф» вала.

»

3 1123157

Изобретение относится к изготовлению многослойных изделий, в частности труб.

Известен способ изготовления биме5 таллических труб, при котором вставленные одна в другую две трубы нагревают до состояния пластичности и соединяют под давлением газа.

Известно устройство для изготовле- 10 ния биметаллических труб, содержащее герметичную камеру, два жестких токопровода на диэлектрических опорах, контакт одного из которых установлен с возможностью перемещения, натяжное 15 устройство, системы вакуумирования и подачи инертного. газа, источник электроконтактного нагрева, Недостатком данного способа и уст- 20 ройства для его осуществления является то, что при одновременном полном нагреве всего изделия возможно некачественное соединение труб в результате неравномерного нагрева и, следовательно, неравномерной деформации..

Известен также способ изготовления многослойных изделий, включающий локальный кольцевой нагрев заготовки и осадку наружной оболочки на внутренние элементы путем осевой деформации, Известно устройство для осуществления этого способа, содержащее раз- 5 мещенные на подвижном столе опору с . неподвижным захватом и опору с подвижным захватом, связанным с механизмом осевой деформации наружной оболочки, а также кольцевой источник 40 нагрева, Недостатком известного способа и устройства для его реализации является то, что осадка наружной оболочки требует создания больших осевых уси- 45 лий и деформаций, что может привести к дефектам наружной оболочки вплоть до.разрыва.

Кроме того, устройство не позволяет вращать изделие, что приводит к неравномерному нагреву по диаметру, к тому же деформация и перемещение изделия относительно индуктора не взаимосвязаны. Устройство также не позволяет производить осадку наружной оболочки в случае .изготовления пакета с внутренним элементом,составленным из двух или более секций, так как не обеспечивает поджатие сек4 частота изменения направления радиальной нагрузки; скорость перемещения изделия относительно нагревателя; ширина зоны максимальных температур при локальном нагреве; коэффициент, определяющий количество изменений напгде

К равления радиальных нагрузок за один оборот иэделия, Устройство для изготовления многослойных изделий, содержащее размещенные на подвижном столе опору с неподвижным захватом и опору с подвижным захватом, связанным.с меха" низмом осевой деформации наружной оболочки, а также кольцевой источник нагрева, снабжено приводом вращения изделия, механизмом радиальной деформации в виде косозубой и прямозубой зубчатых передач, одна пара шестерен которых укреплена на валу привода вращения,.а другая пара связана с захватами, упором и цилиндрическим кулачком, установленным на валу привода вращения с возможностью взаимодействия с упомянутым упором, вал привода вращения установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, шестерни, укрепленные на валу, шире связанных с ними шестерен на величину осевого перемещения вала. ций внутри наружной оболочки, что приводит к образованию зазоров меж ду секциями, например, при изготовлении твэлов, Цель изобретения — повышение качества изделий путем равномерной осадки наружной оболочки на внутренние элементы и предотвращение разрыва наружной оболочки.

Это достигается тем, что в способе изготовления многослойных изделий, включающем локальный кольцевой нагрев заготовки и осадку наружной оболочки на внутренние элементы путем осевой деформации, в процессе осевой деформации к наружной оболочке прикладывают знакопеременную радиальную нагрузку, частоту изменения направления которой выбирают из условия

157

1650-1670

1,5

К V

5 1123

Данный способ и устройство позволяют повысить качество изготовления многослойных иэделий за счет равномерной осадки наружной оболочки, а также путем уменьшения осевого растягивающего усилия в результате введения знакопеременной радиальной деформации.

Кроме того, в.устройстве обеспечи- 10 вается жесткий технологический режим за счет кинематической связи всех механизмов, осуществляющих деформацию от единого привода, что позволяет задавать строго нормированную дефор- 15 мацию, На фиг.1 — изображена схема уст-ройства для изготовления многослойных изделий; на фиг. 2 — зацепление косозубых шестерен; на фиг.3 — изде- 20 лие, разрез.

Устройство для изготовления многослойных изделий содержит подвижный стол 1, на котором размещены опоры 2 с неподвижным 3 и подвижным 4 захватами. Подвижный захват связан с механизмом 5 осевой деформации наружной оболочки. На валу 6 привода 7 вращения изделия укреплены косозубая шестерня 8, прямозубая шестерня 9 и

30 цилиндрический профильный кулачок 10, взаимодействующий с упором 11. Подвижный стол связан с приводом 12,.установленным через механизм 13 перемещения. Устройство размещено в вакуумной камере и содержит кольцевой источник 14 нагрева и механизм 15 поджима элементов внутренней оболочки.

Технология изготовления многослойных изделий, основана на горячей пластической деформации материала при локальном кольцевом нагреве, Заготовку 16 (трубу, стержень и. т.д.) зажимают двумя захватами. Затем она проходит сквозь кольцевой источ- ник нагрева, в котором нагревается ограниченная зона металла до задан- . ной температуры.

Изделие получают осадкой наружной оболочки на внутренние элементы путем одновременного приложения осевой и знакопеременной радиальной наг" рузки. При этом частоту изменения направления радиальной нагрузки выби- 5 .рают из условия где и — частота изменения направления радиальной нагрузки;

$ — ширина эоны максимальных температур при локальном нагреве, Ч вЂ” скорость перемещения изделия относительно нагревателя;

К вЂ” коэффициент, определяющий количество изменений нап1равления радиальных нагруФ

:зок за один оборот изделия.

К выбирается в зависимости от требуемой величины радиальной деформации и определяется числом выступов профильного паза цилиндрического кулачка.

С изменением скорости вращения изделия меняется число изменений направления радиальной деформации за время прохождения любой точки изделия через зону максимальных температур.

Пример. В наружную оболочку из молибденового сплава ЦИ-10 диаметром 10х0,5 мм, длиной 1 = 1000 мм вставляют набор внутренних элементов в виде цилиндрических штабиков

Р 8,85 мм, длиной 1 = 50 мм, покрытых по наружной поверхности припоем системы Т; V толщиной d = 0,025 мм, с температурой плавления 1650 С,Наружную оболочку закрепляют в приспособлении захватами. Внутренние элементы поджимают с усилием Р = 20 кг.

Локальный разогрев оболочки осуществляют кольцевым электронно-лучевым источником тепла Ф 40 мм. Осадку обо= лочки на внутренние элементы производят по режиму:

Ширина электронного кольцевого пятна, мм 0,5

Максимальная температура разогрева оболочки, С

Скорость перемещения изделия относительно нагревателя, мм/мин 10

Частота изменения радиальной деформации, с

Скорость вращеHHH изделия,об/MHH 20

Осевое растягивающее усилие, кг 20

1123157

Х b1+ ь ср,p где Ъ—

Ь1

Заданная осевая деформация, Х 2

Металлографический анализ таких изделий показал, что наружная оболочка соединена с внутренними элементами через припой равномерно по всему диаметру, дефектов в оболочке не обнаружено, При этом растягивающее осевое усилие уменьшилось и составило не более 55-60% от растягивающих усилий при осадке аналогичных обблочек без создания радиальных знакопеременных нагрузок, при этом толщина стенки уменьшилась на 1,5Х. 15

Устройство работает следующим образом, Концы наружной оболочки изделия зажимают в захватах и через зубчатые шестерни, расположенные на валу при- 20 вода вращения, одновременно вращают.

Изделие вместе со столом перемещают поступательно относительно неподвижного локального кольцевого источника нагрева .посредством механизма переме- 25 щения стола. Одновременно механизм осевой деформации через подвижный захват на изделие. передает осевое растягивающее усилие. Вал при вращении совершает возвратно-поступательные осевые перемещения, благодаря взаимодействию неподвижного упора с цилиндрическим кулачком, в результате.чего неподвижный захват,контактирующий с косозубой шестерней, получает дополнительные угловые знакопеременные перемещения на величину

Х, которую, определяют из условия

Х = а. ° tpP, 40 где а — величина осевого перемещения вала;

p — . гол наклона зубьев косозу.— бой пары.

П1ирину шестЕрни при этом выбирают из условия ширина шестерни, укрепленной на валу; ширина шестерни, связанной с захватом, Величина осевого перемещения вала регулируется высотой пазов цилиндрического профильного кулачка. С изменением осевого перемещения .вала меняется величина Х вЂ” величина дополнительного углового перемещения изделия и, следовательно, — величина радиальной знакопеременной деформации. В результате действия растягивающей осевой и знакопеременной ра диальной нагрузок в зоне .нагрева наружная оболочка деформируется и осаживается на внутреннюю. В том случае, когда внутренняя оболочка состоит из двух или более элементов, зазоры между ними выбирают с помощью механизма поджима. Механизм перемещения стола и осевой деформации и привод вращения изделия связаны между собой кинематически посредством сменных зубчатых пар 17 и действуют от одного привода 12, При приложении знакопеременной радиальной нагрузки для осадки наружной оболочки в условиях локального кольцевого нагрева и осевой деформации происходит радиальная деформация оболочки, следовательно, осевые усилия, необходимые для пластического течения материала в нагретой зоне, значительно снижаются, что равнозначно приведению процесса осадки при более низких температурах.

Снижение, температур при осадке наружной оболочки на внутренние элементы повышает качество наружной оболочки, например, за счет предотвращения рекристаллизации материала, фазовых превращений или повышение прочностных характеристик за счет сохранения наклепа.

Кроме того, знакопереиенные нагрузки приводят к рихтовке труб и стержней. Осадка оболочки на внутрен-, ние элементы со знакопеременными радиальными нагрузками снижает допустимую стрелу прогиба,1,5 мм на 1 м при изготовлении труб до 0 1-0,2 мм на .1 м, что очень важно при изготовлении изделий высокой точности.

1I23257 ри82

Редактор Л. Письман

Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

Заказ 4872 Тираж 694 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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