Способ изготовления оболочек

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК путем гибки и сварки листовой заготовки в полый цилиндрический по луфабрикат и его последующей формов ки в режиме сверхпластичности давлением газовой или жидкой среды, подаваемой внутрь полуфабриката,. отличающийся тем, что. с целью рас1 1ирения технологических возможностей и снижения трудоемкости изготовления деталей путем увеличения степени вытяжки и сокращения числа технологических переходов, в процессе сварки сварной шов располагают под углом 0 к образующей полуфабриката, а формовку в режиме сверхпластичности осуществляют совместно с кручением полу|5 абриката вокруг его центральной оси на угол /3 в сторону уменьшения угла of между швом и образующей, при этом углы с и / определяют из следукщих соотношений а IBOVa-tg : i arccos , где а и b - длина образующей полуфабриката соответственно до и после формовкиi R - радиус полуфабриката в полости кручения..,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1181749 я (51)4 В 21 D 26 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с целью расширения технологических возможностей и снижения трудоемкости изготовления деталей путем увеличенйя степени вытяжки и сокращения числа технологических переходов, в процессе сварки сварной шов располагают под углом о(к образукщей полуфабриката, а формовку в режиме сверхпластичности осуществляют совместно с кручением полуфабриката вокруг его центральной оси на угол р в сторону уменьшения угла с(между швом и образующей, при этом углы с и « определяют из следуьлцих соотношений где а и Ь вЂ” длина образующей полуфабриката соответственно до и после формовки, R — - радиус полуфабриката в полости кручения., 42èã.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3751174/25-27 (22) 25.04.84 (46) 30.09.85. Бюл. Н- 36 (72) М.А.Цепин, Б.Г.Графов, А.С.Анищенко, А.М.Африкантов, А.H.Ìàðøàëêèí, К.M.Семенко, В.А,Судник, И.Г.Поляков, В.Е.Грановский и Л.Т.Макарова (71) Московский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (53) 621.7.044 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 719764, кл. В 21 D 26/02, 05.03.80.

Патент CLIA Р 3572073, кл. 72-62, 23.03.71. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК путем гибки и сварки листовой заготовки в полый цилиндрический полуфабрикат и его последующей формовки в режиме сверхпластичности давлением газовой или жидкой среды, подаваемой внутрь полуфабриката,. о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, а 180 à ted о = arccos—

Ь 1ГЕ

1181749

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к штамповке сварных крупногабаритных заготовок в режиме сверхпластичности.

Цель изобретения — расширение тех- S. нологических возможностей и снижение трудоемкости изготовления деталей путем увеличения степени вытяжки и сокращения числа технологических переходов °

t0

На фиг. 1 представлен полый полуфабрикат со спиральным сварным швом; на фиг. 2 — конечная стадия формовки с кручением полуфабриката.

Для штамповки трубы 1 со сварным швом 2, образующей 3, центральной осью 4 используют штамп с выдвижным основанием 5, трубопроводом 6, заглушкой 7, столом 8, нагревателями 9, теплоизоляцией 10, матрицей !1, крыш-2О кой 12 и ручкой 13.

Листовую заготовку гнут, например, роликами и сваривают в полый полуфабрикат, представляющий собой спиральношовную трубу 1, сварной шов 2 в которой расположен под углом oCк образующей 3 трубы 1. Затем трубу 1 герметично зажимают в штампе, нагревают до температуры сверхпластичности используемого металла, подают ЗО внутрь трубы 1, например, сжатый газ и осуществляют свободную формовку в полость штампа. Одновременно верхний торец трубы 1 закручивают относительно ее центральной оси 4 в сто- З5 рону уменьшения угла о . По окончании формоизменения давление сжатого газа сбрасывают, оболочку разгерметизируют и извлекают из штампа.

Наложение кручения на формовку 4р двуосным растяжением приводит к следующему: изменяется схема напряженного состояния сварного шва 2 трубы

1, т.е. уменьшаются растягивающие напряжения, деформация растяжением 45 в меридиальном направлении в сварном шве практически отсутствует и заменяется гибкой сварного шва со сдвигом, поскольку первоначальная длина сварного шва 2 выбирается по возмож- 5О ности равной конечной длине образующей оболочки. В связи с уменьшением растягивающих напряжений и деформаций пластичность (длительность сохранения сплошности) сварного шва 2 55 возрастает, эа счет чего достигается большая предельная (до разрушения) степень вытяжки сварной заготовки.

Наиболее оптимальный вариант: технологии, при котором деформация шва 2 вдоль обраэуюц1ей 3 (в меридиальном направлении) отсутствует следующий.

Сварной шов 2 располагают под углом а (, равным Ы= arccos —, где а и Ь длина образующей 3 соответственно до и после деформирования. В этом случае первоначальная длина шва 2 равна длине образующей отформованного изделия.

Закручивание трубы производят на

180 Ðà с угол р, равный ф =, где

Уй

R — радиус трубы 1 в плоскости кручения.

В этом случае сварной шов 2 в конце деформирования совпадает с образуюц|ей, так как à tg с — расстояние по периметру от верхней точки шва 2 до верхней точки образующей 3, и, таким образом, шов 2 не растянется вдоль образующей 3 пр меньшем или большем угле /3. Чтобы сварной шов

2 в процессе деформирования не сжимался и не изгибался в окружном направлении от преобладания деформации кручения, необходимо формовку и кручение начинать и заканчивать одновременно.

Преимущества. предлагаемого способа: увеличение степени вытяжки за счет частичного исключения деформации растяжением сварного шва 2,.позволяющее расширить технологические возможности способа и снизить трудоемкость изготовления деталей, деформация сдвигом сварного шва (в отличие от деформации растяжением), что улучшает механические свойства сварного шва.

Пример. Штампуемое изделие с диаметром верхнего и нижнего основания 200 мм, максимальным диаметром

"бочки" 300 мм, и высотой 300 мм из титанового сплава ВТ6С для получения сравнительных данных формовали из полых трубчатых полуфабрикатов двух типов. Первый тип полуфабриката в количестве двух штук получили гибкий и аргоно-дуговой сваркой листовой заготовки толщиной 1,5 мм в трубу ф200х300 стыковым швом, расположенным вдоль образующей с использованием электрода из основного материала. Второй тип полуфабри ката также в количестве двух штук представляя собой трубу с теми же размера1181749 ми, сваренную иэ листовой эа1 готовки толщиной 1,5 мм с расположением сварного шва под углом 21 о к образующей полуфабриката. Полуфабрикаты обоих типов приваривали по нижнему торцу к выдвижному основания 5 штампа, соединенному трубопроводом Ь с баллоном компрессированного аргона. Верхний торец полуфабрикатов приваривали к квадратной в плане заглушке 7. Основание

5 с полуфабрикатом и заглушкой 7 задвигали в штамп, снабженный нагревателями 9 и теплоизоляцией 10.

Штамп с полуфабрикатом нагревали до 925 С, в полость полуфабриката подавали сжатый аргон под давлением

0,2 0,4 MIla (интенсивность скоростей деформации составила 3-10

8 -10-з с-" ). При этом полуфабрикаты второго типа одновременно с формовкой сжатым газом деформировали кручением со скоростью 0,3 град/с относительно мх центральной оси на угол 65"в сторону уменьшения угла между сварным швом и образующей полуфабриката. Оболочки формовали в матрицу с максимальным диаметром

300 мм и диаметром оснований 200 мм до их полного оформления или потери герметичности.

Результаты формовки показали, что предлагаемый способ изготовления оболочек позволяет увеличить степень вытяжки заготовки за счет более благоприятных условий деформирования свар1б ного шва, расширяя. тем самым технологические воэможности процесса (получение оболочек с большей кривизной образующей и больших габаритов), и сокращения трудоемкости их изготовления (уменьшение числа технологических операций).

Способ предполагается использовать в различных отраслях машиностроения для мелкосерийного и серийного производства оболочек из малопластичных и труднодеформируемых сварных заго-. товок, формуемых в режиме сверхпластичности. Это позволяет расширить номенклатуру формуемых изделий и полу-. ю чить экономический эффект в размере

2, 11 руб. на деталь sa счет снижения трудоемкости ее изготовления.

1181749

Составитель О.Матвеева

Редактор Т.Парфенова Техред С.Мигунова Корректор M.Èàêñèèèøèíåö

Заказ 6031/9

Л

Тираж 774 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4