Способ изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы из материалов с интенсивным упрочнением


 


Владельцы патента RU 2550477:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы выдавливанием обкаткой без преднамеренного утонения из листовой заготовки. Используя одну оправку для получения окончательного профиля оболочки, за первый проход осуществляют обкатку заготовки по оправке, имеющей полный профиль конечной оболочки, с расчетным зазором до определенной высоты полуфабриката и получением части профиля конечной оболочки. На последующих проходах производят обкатку полученной части профиля с расчетным зазором или с зазором, превышающим расчетный зазор до следующей высоты. При этом количество проходов, необходимое для предварительного оптимального разбивания высоты получаемого обкаткой профиля оболочки, предварительно рассчитывают. Повышается точность геометрических размеров оболочки и улучшается качество поверхности. 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы выдавливанием обкаткой без преднамеренного утонения из листовой заготовки.

Известен способ изготовления толстостенных оживальных деталей путем многопереходной давильной обработки всей заготовки на нескольких оправках с постепенным приближением профиля полуфабриката к требуемому профилю детали (М.А. Гредитор «Давильные работы и ротационное выдавливание» М., Машиностроение, 1971 г., стр.22-23, 27), включая межоперационный отпуск остаточного напряжения полуфабриката между переходами.

Недостатком данного способа является длительный и дорогостоящий процесс подготовки производства, в т.ч. изготовление нескольких оправках. Кроме того, процесс расчета профилей промежуточных оправок не имеет расчетной методики, что приводит на практике к переточке готовых оправок в процессе внедрения деталей, а в серии дает различное качество готовых деталей в плане точности геометрических размеров и может приводить к разрывам или короблению фланца.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является изготовление толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы из материалов с интенсивным упрочнением, не зависящее от профиля детали, используемое при достаточно больших величинах деформации на одной оправке. Способ значительно увеличивает эффективность внедрения новых изделий и серийного производства деталей, а также позволяет осуществить расчет промежуточных операций.

Данный технический результат достигается с помощью способа изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы из материалов с интенсивным упрочнением, включающий выдавливание листовой заготовки без преднамеренного утонения на вращающейся оправке давильным инструментом, установленным с зазором относительно оправки, за несколько проходов инструмента обкаткой по одной оправке, с промежуточными отжигами. Давильную обработку оболочки выполняют, используя одну оправку для получения окончательного профиля оболочки, причем за первый проход осуществляют обкатку заготовки по оправке, имеющей полный профиль конечной оболочки с расчетным зазором Zp до высоты h1 полуфабриката, с получением части профиля конечной оболочки, а за последующие проходы производят обкатку полученной части профиля с зазорами Zo>Zp и Zp до следующей высоты hi с отводом давильного инструмента, при этом количество проходов, необходимое для предварительного оптимального разбиения высоты получаемого обкаткой профиля оболочки, рассчитывают по формуле

n=H/h1,

где

H - общая высота оболочки, мм;

h1<hкр1 - высота детали, выбираемая для обкатки за 1-й проход, мм;

hкр1=H/(kвыт×k1) - первая критическая высота обкатки детали, мм;

kвыт=Dзаг/d, где Dзаг - больший диаметр заготовки, мм; d - малый диаметр детали, мм;

hi=H/N,

где N - количество проходов, полученное округлением n до большего целого;

hi - высота профиля i-го прохода, мм;

1≤k1≤1,2 - числовой коэффициент для материалов с σВО2=0,75;

σВ, σО2 - табличные характеристики механических свойств материалов.

Перед изготовлением детали производится расчет критических высот обработки, количество установок, требующееся для изготовления конкретной детали, и оптимальный выбор деформации для получения профиля полуфабриката для каждого постанова в соответствии с их количеством с целью разбить величину общей деформации на части. Так как при проходе от донышка к фланцу обкатываемой детали в процессе обработки напряжение не должно превышать предела текучести, то теоретическая величина предельного коэффициента вытяжки определяется по формуле

kвыт=Dзаг/d,

где Dзаг - больший диаметр заготовки, мм;

d - малый диаметр детали, мм.

Далее выбираем допустимую величину высоты профиля h1<hкp1 на первой установке в зависимости от hкp1:

hкp1=H/(kвыт×k1),

где Н - общая высота детали, мм.

За первую установку производится обкатка части профиля с расчетным зазором Zp на высоту h1 профиля оболочки без потери устойчивости формы фланца и отвод инструмента от полуфабриката. После каждой обработки производится снятие остаточного напряжения промежуточным отжигом полуфабриката для восстановления пластических свойств металла. Минимальное количество установок определяем по формуле

n=H/h1,

путем округления n до большего целого получаем количество установок N и определяем максимальную высоту профиля на i-й установке:

hi=H/N.

За следующую (i-ю) установку производится проход вдоль полученной части профиля с зазором Zo>Zp и обкатка без преднамеренного утонения с зазором Zp на высоту hi профиля оболочки, что обеспечивает процесс деформации без складкообразования и коробления заготовки. На последнем проходе производится обкатка оставшейся части профиля оболочки из полуфабриката.

Способ поясняется чертежом. На чертеже показана схема обкатки без преднамеренного утонения из листовой заготовки.

Процесс изготовления оболочки по предлагаемому способу легко контролируется и поддается коррекции посредством изменения зазоров в ходе обработки или уменьшением hi в случае необходимости, в частности, для этого на практике выбирали hi>hi+1. Способ позволяет экономить дорогостоящую оснастку за счет использования одной оправы и гибко варьировать величины деформации на промежуточных операциях с целью получения стабильного процесса обкатки без брака при повышении точности геометрических размеров и улучшении прочности полуфабрикатов, а также избежать переточку готовых оправ для изготовления ранее внедренных серийных изделий при изменении механических свойств материала оболочки.

Пример осуществления способа

Заготовку из стали 12Х18Н10Т-Ш толщиной 12 мм в форме диска закрепляют на торце оправки. Устанавливают два давильных инструмента с радиусом рабочей поверхности 150 мм с зазором относительно оправки, диаметрально противоположно.

Параметры новой детали имеют угол образующей к оси вращения от 90° до 32°:

Dзаг=1150 мм, d=507 мм, H=197 мм, k1=1.

Вычисляем kвыт=Dзаг/d=2,27 и

hкр1=H/(kвыт×k1)=197/2,27×1=86,78 мм и при h1=80 мм < hкр1

n=H/h1=2,46 и принимаем количество установок N=3

H-h1=197-80=117 мм

hi=H/N=197/3=66 мм

Из расчета видно, что раскатка будет проходить за 3 установки. В соответствии с этим за первую установку обкатывалась часть профиля до h1=80 мм, а за следующие две обкатывались примерно равные части профиля, меньшие hкр1, величины деформации по предложенному принципу hi>hi+1 делят оставшуюся высоту профиля оболочки 117 мм по h2=60 мм и h3=57 мм соответственно. Процесс обкатки первой оболочки проходил устойчиво и не потребовал уточнения hi. Полученные оболочки отвечали требованиям точности к профилю и качеству внутренней и внешней поверхности, разрывов по основному материалу и фланцу не наблюдалось.

Таким образом, получили толстостенную крупногабаритную оболочку оживальной формы с высокой степенью точности геометрических размеров, лучшего качества поверхности со значительным сокращением и удешевлением цикла подготовки производства, а также с сокращенным циклом изготовления самой оболочки.

Способ изготовления толстостенной крупногабаритной оболочки оживальной формы из материалов с интенсивным упрочнением, включающий выдавливание листовой заготовки без преднамеренного утонения на вращающейся оправке давильным инструментом, установленным с зазором относительно оправки, за несколько проходов обкаткой с промежуточными отжигами, отличающийся тем, что используют одну оправку для получения окончательного профиля оболочки, причем за первый проход осуществляют обкатку заготовки с расчетным зазором Zp до высоты h1 полуфабриката, с получением части профиля конечной оболочки, а за последующие проходы производят обкатку полученной части профиля с зазорами Zo>Zp и Zp до следующей высоты hi с отводом давильного инструмента, при этом количество проходов, необходимое для предварительного оптимального разбивания высоты получаемого обкаткой профиля оболочки, рассчитывают по формуле
n=H/h1,
где
H - общая высота оболочки, мм;
h1<hкр1 - высота детали, выбираемая для обкатки за 1-й проход, мм,
причем
hкр1=Н/(kвыт×k1) - первая критическая высота обкатки детали, мм;
kвыт - коффициент вытяжки, равный Dзаг/d,
hi=H/N,
1≤k1≤1,2 - числовой коэффициент для материалов с σВ02 =0,75;
где
kвыт - предельный коэффициент вытяжки;
d - меньший диаметр детали, мм;
Dзаг - больший диаметр заготовки, мм;
N - количество проходов, полученное округлением n до большего целого;
hi - высота профиля i-го прохода, мм;
σВ, σ02 - табличные характеристики механических свойств материалов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к ротационной вытяжке тонкостенных оболочек с утолщениями из сталей и алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к устройствам для ротационной вытяжки тонкостенных оболочек. Оправка закреплена в шпинделе станка и прикреплена к переходнику прижимным кольцом.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способу и устройству для ротационного выдавливания с утонением стенок. Трубную заготовку располагают вокруг оправки, приводят во вращение и преобразуют ее форму посредством подачи по меньшей мере одного формовочного ролика.

Изобретение относится к обработке металлов пластической деформацией для получения полых оболочек из листового металла, например заготовок для спутниковых тарелок.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам осуществления процесса ротационного выдавливания, и может быть использовано для формообразования из листовых заготовок цельных тонкостенных оболочек осесимметричной формы, имеющих постоянную толщину по образующей, которая описывается кривой второго порядка.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности, для изготовления тонкостенных крупногабаритных обечаек специальной техники, работающих под высоким давлением.

Изобретение относится к раскатке фланцев трубчатых заготовок. Осуществляют ротационную высадку части заготовки валком, расположенным под углом 25°<β1<30° к оси заготовки, с формированием на деформируемой части заготовки усеченного конуса.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к обработке металлов ротационным способом. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению тонкостенных оболочек несимметричной формы двойной кривизны с фланцем, и находит применение в строительстве и производстве сантехники.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сопла камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для обработки полых осесимметричных изделий. На стержень, смонтированный на планшайбе со стороны, противоположной планшайбе, установлен прижим. А между планшайбой и прижимом на стержень установлены сегменты с наружной рабочей поверхностью, состоящей из участка для обжима и участка центрирования. Увеличивается жесткость устройства и повышается точность обжатого участка изделия. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к обработке металлов давлением в разделе ротационная вытяжка. Устройство содержит корпус со стойкой, две регулируемые обоймы с давильными элементами в сепараторах и оправку, закрепленную в патроне передней бабки станка. При этом корпус выполнен в виде втулки с образованием двух полостей, разделенных перемычкой. В разных полостях корпуса размещены регулируемые обоймы с давильными элементами и удерживаемые в них двумя микрометрическими гайками с резьбой, на которые нанесены нониусные шкалы с противоположным отсчетом. При этом в каждой обойме одно из опорных колец выполнено плавающим и опирающимся на соответствующие поверхности гайки и перемычки корпуса через упорные подшипники. Для поддержания давильных элементов в обоймах установлен центральный прижим. В качестве упорных подшипников использован комплект шариков, перемещающихся по поверхностям закаленных дисков и подвижных опорных колец. Сепараторы выполнены составными в виде неразъемных дисков с предварительно отбортованными отверстиями. Изобретение позволяет повысить качество получаемых деталей и ускорить технологический процесс. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам штамповки и ротационной вытяжки тонкостенных оболочек. Из плоской листовой заготовки определенной толщины формуют пустотелый полуфабрикат с фасонной донной частью. Ротационную вытяжку тонкостенного цилиндрического участка оболочки осуществляют за две-три операции с допустимой степенью деформации. При этом толщину донной части оболочки получают обработкой резанием наружной поверхности донной части полуфабриката. В процессе точения наружной поверхности донной части полуфабриката на ней формируют кольцевой выступ с посадочными поверхностями для присоединения ответных частей изделия. В центральной части фасонного дна полуфабриката последовательной формовкой и обработкой резанием получают пустотелый цилиндрический выступ внутри донной части. Сопряжение цилиндрического участка и фасонной донной части оболочки выполняют посредством пустотелого усеченного конуса. На конце цилиндрического участка, противоположного фасонной донной части оболочки, ротационным обжатием формируют утолщение цилиндрического участка внутрь. Пустотелый усеченный конус оболочки получают последовательной формовкой, резанием наружной поверхности и ротационной вытяжкой. При этом ротационную вытяжку конического участка совмещают с ротационной вытяжкой цилиндрического участка. Повышается прочность оболочки. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с утолщенными кромками и приваренными к ним кольцами, работающих под высоким давлением. Проводят калибровку, рекристаллизационный отжиг и предварительную механическую обработку мерных заготовок обечайки и колец. Первое деформационное упрочнение заготовки обечайки проводят посредством ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом, второе - путем закалки и отпуска, ротационной вытяжки и отжига, уменьшающего напряжения. Выполняют ротационную вытяжку до получения утолщенных кромок обечайки. Заготовки колец подвергают закалке, отпуску и окончательной механической обработке с получением кромок под сварку колец соответствующей толщины и длины. После сварки швы подвергают низкотемпературному отпуску токами высокой частоты. Способ позволяет обеспечить высокие механические свойства сварных оболочек при низком уровне остаточных внутренних напряжений, высокую точность геометрических размеров и прочность сварных соединений. 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и сварке, а именно к изготовлению тонкостенных осесимметричных сварных оболочек с концевыми утолщенными кольцами, работающих под высоким давлением, и позволяет решить задачу по обеспечению возможности их изготовления с высокой точностью геометрических размеров и качеством сварных соединений. Свариваемую обечайку и кольца выполняют из конструкционной комплексно-легированной стали для холодной деформации. Вначале заготовку обечайки подвергают ротационной вытяжке за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом и термодеформационным упрочнением и отжигом, уменьшающим напряжения. Ротационную вытяжку обечайки на каждом переходе выполняют роликами, установленными в одной плоскости поперечного сечения со смещением между собой в радиальном направлении. После ротационной вытяжки получают кромки под сварку, которые затем подрезают. Заготовки колец вначале подвергают термоупрочнению по режимам закалки и отпуска заготовок обечайки, затем механической обработке с получением толщины кольца и кромок кольца под сварку. Затем выполняют разделку кромок обечайки и колец под сварку. После чего выполняют поочередно сборку и сварку обечайки с кольцами на разжимной оправке. Автоматическую сварку осуществляют плавящимся электродом низколегированной проволокой в смеси защитных газов в один проход. Повышается точность геометрических размеров. 6 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и сварки, а именно к изготовлению сварных осесимметричных корпусов сосудов, работающих под высоким давлением. Вначале получают оболочку операциями резки труб на мерные заготовки, калибровки, нормализации, предварительной механической обработки, ротационной вытяжки с образованием цилиндрических концевых утолщений под сварку и промежуточного утолщения. Затем оболочку подвергают отжигу, уменьшающему напряжения, и механической обработке с подрезкой и разделкой свариваемых кромок, после чего выполняют поочередную сборку и сварку в приспособлениях колец с комплектующими деталями в торцевые подузлы. Подузлы подвергают отжигу, уменьшающему напряжения, пневмоиспытаниям на герметичность и механической обработке с подрезкой и разделкой свариваемых кромок утолщенных колец. Затем осуществляют поочередную сборку и сварку оболочки и колец с приваренными к ним подузлами и получают сварной корпус сосуда. Производят окончательную механическую обработку корпуса сосуда с удалением усиления сварных швов и нарезанием резьб на внутренней поверхности колец. В заключение осуществляют пневмоиспытания корпуса сосуда на прочность и герметичность. Обеспечиваются высокие механические свойства корпусов сосудов, работающих под высоким давлением, повышается точность геометрических размеров и прочность сварных соединений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх