Способ развальцовки труб и инструмент для его осуществления

 

Сущность изобретения: инструмент в виде стакана с хвостовиком, упирающимся в его дно, запрессовывают в отверстие обрабатываемой трубы, прикладывая осевое усилие к хвостовику. Наружный диаметр стакана должен быть равен окончательному диаметру отверстия трубы. При нагреве стакан , изготовленный из материала с памятью формы, расширяется и раздает трубу. Такое выполнение инструмента обеспечивает расширение диапазона используемых для него материалов и снижение трудоемкости его изготовления за счет исключения операции термомеханической тренировки. 2 с.п. ф-лы, Зил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 21 D 39/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4839813/27 (22) 15.06.90 (46) 07.06;92. Бюл, № 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения (72) Ю.Г.Ермаков (53) 621.774.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 893334, кл. В 21 D 39/06, 1980, (54) СПОСОБ РАЗВАЛЬЦОВКИ ТРУБ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: инструмент в виде стакана с хвостовиком, упирающимся

Изобретение относится к устройствам для закрепления труб в отверстиях способом механической развальцовки, используемым на предприятиях энергетического, транспортного, химического, пищевого машиностроения и судостроения, изготавливающих кожухотрубчатые теплообменные аппараты.

Известен инструмент для развальцовки труб, содержащий сопряженные между собой рабочую часть и хвостовик (см.авт.св.

СССР № 647041, кл. В 21 D 39/06, 1979, БИ

¹ 6). Рабочая часть этого инструмента изготовлена из материала, обладающего обратимым эффектом запоминания формы при многократном термоциклировании за счет обратимых пластических деформаций в материале, претерпевающем обратимое мартенситное превращение в упорядоченных фазах, при нагреве и охлаждении соответственно выше и ниже интервала мартенситного превращения, например из сплава .Ы 1738439 А1 в его дно, запрессовывают в отверстие обрабатываемой трубы, прикладывая осевое усилие к хвостовику. Наружный диаметр стакана должен быть равен окончательному диаметру отверстия трубы.. При нагреве стакан, изготовленный из материала с памятью формы, расширяется и раздает трубу. Такое выполнение инструмента обеспечивает расширение диапазона используемых для него материалов и снижение трудоемкости его изготовления за счет исключения операции термомеханической тренировки. 2 с.п, ф-лы, 3 ил. титано-никель, и имеет в нагретом состоянии при температуре выше начала, а в холодном состоянии при температуре ниже конца мартенситного превращения в материале рабочей части инструмента соответственно больший и меньший размеры поперечного сечения.

Этот инструмент для развальцовки труб имеет существенные недостатки: обладает узким диапазоном используемых материалов, способных к многократно обратимой памяти формы, превышающей 5-10 ; обладает высокой трудоемкостью изготовления из-за необходимости проведения термомеханической тренировки в течение 10 — 20 циклов.

Известен также инструмент для развальцовки труб (см.авт.св. СССР ¹ 893334, кл. В 21 О 39/06, 1981, БИ № 48), являющийся усовершенствованием инструмента, описанного выше. Этот инструмент для расширения технологических возможно1738439 стей эа счет увеличения диапазона типоразмеров обрабатываемых труб снабжен гильзой, устанавливаемой на рабочую часть инструмента и выполненной из того же материала, что и рабочая часть, но находяще- 5 гося в процессе работы в состоянии и роя вления эффекта сверхуп ругости.

Однако и этот инструмент обладает указанными выше недостатками ввиду использования при его изготовлении материалов с . 10 большими степенями деформации многократно обратимой памяти формы.

Целью изобретения является расширение диапазона используемых материалов и снижение трудоемкости изготовления инст- 15 румента за счет обеспечения возможности использования для развальцовки труб однократного эффекта памяти формы в материале, который не требует термомеханической тренировки и обладает большей степенью 20 деформации памяти формы, чем многократно обратимый эффект для многих известных материалов на основе: никелида титана, алюминиевой бронзы, бета-латуни, сплавов на основе железа, сплавов медь-марганец и 25 других.

Эта цель достигается тем, что в инструменте для развальцовки труб, содержащем рабочую часть из материала с памятью формы и сопряженный с ней хвостовик, рабочая 30 часть выполнена в виде цилиндрического стакана с наружным конусным заходным участком у дна, которое снабжено центральным отверстием, сопряженным с передним концом хвостовика, при этом хвостовик вы- 35 полнен в виде стержня и размещен внутри стакана, цилиндрическая часть которого соответствует диаметру трубы после развальцовки.

Такое техническое решение своей но- 40 вой совокупностью существенных признаков обеспечивает возможность установки инструмента его рабочей частью внутрь трубы запрессовкой путем продольного ударного растяжения, Это может быть выполнено од- 45 ним или несколькими ударами молотка по заднему концу хвостовика. При этом в холодном состоянии материал с памятью формы под воздействием растягивающих нагрузок через переднюю часть хвостовика 50 с малыми напряжениями (до 3 — 7 кгс/мм )

2 и сжимающими усилиями от стенок обрабатываемой трубы деформируется, и весь цилиндрический стакан рабочей части инструмента запрессовывается внутрь тру- 55 бы. Это приводит к уменьшению наружного диаметра цилиндрического стакана до диаметра трубы при незначительном упругом увеличении ее диаметра (не более 0,2 ь), так как малые напряжения со стороны запрессовываемого цилиндрического стакана не создают в материале обрабатываемой трубы напряжений, превышающих предел упругости.

При последующем нагреве до температуры проявления эффекта однократной памяти формы диаметр цилиндрического стакана увеличивается до первоначально-, го и, генерируя напряжения до 15 — 30 кг/мм, г надежно расширяют обрабатываемую трубу и закрепляет ее в отверстии трубной доски, Последующее за нагревом охлаждение до нормальной температуры: под воздействием накопленной упругой деформации цилиндрический стакан приобретает меньший диаметр, возбуждая при следующих термоциклах, кроме однократной памяти формы при каждой запрессовке приобретает незначительную величину (до 1 — 1,5/) многократно обратимой памяти формы, что позволяет легко извлекать инструмент из развальцованной трубы, Предложенное техническое решение обладает существенными отличиями, так как приведенная совокупность существенных признаков как в полном обьеме, так и в отдельности, в научно-технической и патентной литературе не обнаружена.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает достижение цели расширения диапазона используемых материалов и снижения трудоемкости изготовления инструмента, На фиг,1 изображено положение инструмента в процессе его запрессовки в трубу, подлежащую развальцовке; на фиг,2 — положение инструмента в процессе развальцовки; на фиг,З вЂ” положение инструмента после развальцовки.

Инструмент для развальцовки труб содержит рабочую часть 1 из материала с памятью формы и сопряженный с ней хвостовик 2. Рабочая часть 1 выполнена в виде цилиндрического стакана с наружным конусным заходным участком 3 у дна 4, которое снабжено центральным отверстием 5, сопряженным с передним концом 6 хвостовика 2 с помощью стопорного кольца 7, При этом хвостовик 2 выполнен в виде стержня из стали и размещен внутри стакана, цилиндрическая часть которого соответствует внутреннему диаметру трубы 8, после развальцовки в отверстии 9 трубной доски 10.

Толщина стенок цилиндрического стакана из любого материала с памятью формы (со степенью однократной деформации памяти формы с учетом упругой составляющей не менее 4 — Б ) может быть выбрана равной толщине стенки обрабатываемой трубы 8.

1738439

Инструмент работает следующим образом, Рабочую часть 1 при комнатной температуре (для сплава никелида титана марок

ТН-1, ТН-МЗ, ТН-20) одним или несколькими ударами молотка (на фиг.1 направление удара показано стрелкой) по заднему концу

11 хвостовика 2 зап рессовывают внутрь трубы 8. При этом рабочая часть 1 уменьшается в диаметре до величины диаметра трубы 8.

После этого рабочую часть 1 нагревают любым источником тепла до температуры 105135 С. Вследствие проявления эффекта памяти формы диаметр рабочей части 1 увеличивается до первоначального с напряжениями до 15-30 кгс/мм воздействуют на трубу 8 изнутри, что приводит к ее расширению и надежному закреплению в отверстии

9 трубной доски 10. Затем рабочая часть 1 охлаждается до комнатной температуры, что приводит к незначительному уменьшению ее диаметра под воздействием внешних упругих напряжений, после чего за задний конец 11 хвостовика 2 рабочая часть

1 инструмента легко извлекается из развальцованной трубы 8, На этом развальцовка одной трубы заканчивается, а инструмент может быть аналогичным образом использован для развальцовки других труб.

Использование изобретения позволяет расширить диапазон используемых материалов с памятью формы для рабочей части инструмента для развальцовки труб, а также снизить трудоемкость изготовления. Это особенно важно для инструментов, используемых для ремонта теплообменных аппаратов, когда часть отверстий и труб в трубной доске уже деформированы и не соответствуют параметрам и полям допусков, на которые рассчитаны инструменты с многократно обратимой памятью формы.

Малые напряжения, обеспечивающие легкую холодную запрессовку рабочей части инструмента в виде цилиндрического ста.кана из материала с памятью формы с

5 однократным действием, но с большой степенью деформации (включающей даже упругую деформацию, составляющую до 20% от общей), позволяют резко сократить затраты труда на изготовление инструмента, а

10 также выбрать любой, самый дешевый материал с памятью формы.

Все это позволяет получить значительный экономический эффект в народном хозяйстве.

Формула изобретения

1. Способ развальцовки труб инструментом из материала с памятью формы, включающий установку его внутрь трубы, 20 нагрев до появления эффекта памяти формы и последующее охлаждение, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения диапазона используемых материа25 лов инструмента и снижения трудоемкости его изготовления, установку инструмента внутрь трубы осуществляют запрессовкой при его продольном ударном растяжении, при этом используют инструмент с наруж30 ным диаметром, равным окончательному диаметру отверстия трубы.

2. Инструмент для развальцовки труб, содержащий рабочую часть из материала с памятью формы и хвостовик, о т л и ч а ю35 шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет увеличения диапазона используемых материалов инструмента и снижения трудоемкости его изготовления, рабочая часть выполнена

40 в виде цилиндрического стакана, а хвостовик размещен внутри стакана и сопряжен с

его дном.

1738439

45

Составитель Ю.Ермаков

Техред М,Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор С.Кулакова

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

Заказ 1957 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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