Способ изготовления баллона

Изобретение относится к производству облегченных бесшовных баллонов высокого давления и может быть использовано при изготовлении баллонов из бесшовной трубной заготовки, в том числе и при изготовлении баллонов с наружной оболочкой из композитного материала. Способ изготовления баллона включает порезку трубы на заготовки, механическую обработку наружной поверхности одного конца заготовки путем обтачивания до необходимых размеров, горячее формирование днища, абразивную очистку поверхностей, обработку наружной поверхности цилиндрической части заготовки с утонением стенки до необходимых размеров, горячее формирование горловины, предварительную механическую обработку горловины, термическую обработку баллона, а затем - чистовую механическую обработку горловины баллона. Использование изобретения обеспечивает снижение веса баллона и расхода режущего инструмента, а также трудоемкости его изготовления.

 

Изобретение относится к производству облегченных бесшовных баллонов высокого давления и может быть использовано при изготовлении баллонов из бесшовной трубной заготовки, в том числе и при изготовлении баллонов с наружной оболочкой из композитного материала.

Известен способ изготовления баллонов (патент РФ №2044586, B21D 51/24, опубл. 27.05.1995), который включает порезку трубы на мерные заготовки, осуществление нагрева одного конца заготовки и закатку днища, после нагрева второго конца закатывают горловину, затем выполняют термическую обработку баллона, проводят дробеструйную очистку поверхности, наносят на внутреннюю поверхность баллона покрытие и проводят механическую обработку горловины.

Данный способ изготовления баллонов не позволяет получать облегченные баллоны с утоненной цилиндрической частью, что приводит к утяжелению баллона и повышенному расходу металла.

Известен способ изготовления сосудов (патент РФ №2354483, B21D 51/24, опубл. 10.05.2009), принятый за прототип, включающий резку трубы на мерные заготовки, формирование днища, горячую закатку горловины и ее механическую обработку, очистку внутренней поверхности заготовки, термическую обработку, которую проводят после горячей закатки горловины при несформированном днище. После очистки внутренней поверхности производят очистку наружной поверхности, обрабатывают цилиндрическую часть заготовки с утонением стенки в обкатывающем инструменте в холодном состоянии, оставляют концевую часть заготовки с исходной толщиной стенки, после чего формируют днище путем обжима концевой части заготовки в обкатывающем инструменте.

Недостатком способа является то, что термическую обработку проводят не после закатки днища, а после горячей закатки горловины при несформированном днище, что приводит к образованию зоны термического влияния между цилиндрической частью с наклепом и днищем. А в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением ПБ 03-576-03, 2003 г., с. 31-43, эксплуатация баллонов без термической обработки всего баллона запрещена. Кроме того, при механической обработке горловины происходит повышенный расход режущего инструмента.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в снижении веса баллона и уменьшении затрат на режущий инструмент.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления баллона, включающем порезку трубы на мерные заготовки, формирование днища и горячее формирование горловины, абразивную очистку наружной и внутренней поверхностей, обработку наружной поверхности цилиндрической части заготовки с утонением стенки до необходимых размеров, термическую обработку и механическую обработку горловины баллона, согласно изобретению наружную поверхность одного конца заготовки подвергают механической обработке путем обтачивания до необходимых размеров, затем осуществляют горячее формирование днища, после обработки цилиндрической части осуществляют горячее формирование горловины и термическую обработку баллона, при этом перед термической обработкой проводят предварительную механическую обработку горловины, а после термической обработки - чистовую механическую обработку.

Выполнение обтачивания наружной поверхности одного конца трубной баллонной заготовки до необходимых размеров позволяет снизить вес баллона и, соответственно, расход металла за счет изготовления баллона с меньшей толщиной стенки днища и цилиндрической части, выдерживающего те же рабочие давления, что и баллоны с более толстой стенкой. Проведение механической обработки горловины в два этапа - перед термической обработкой баллона и после - позволяет снизить расход дорогостоящего режущего инструмента до 30% за счет большей его стойкости при обработке горловины перед термической обработкой. Кроме того, оптимизация и последовательность технологических операций обеспечивают уменьшение трудоемкости изготовления баллона.

Предлагаемый способ изготовления баллона выполняют следующим образом. Трубу разрезают на баллонные заготовки мерной длины, наружную поверхность одного конца заготовки подвергают механической обработке путем обтачивания по наружному диаметру до необходимых размеров и осуществляют горячее формирование днища. Полученную заготовку с днищем подвергают дробеструйной обработке по наружной и внутренней поверхностям. Заготовку закрепляют от поворачивания, например, на оправке раскатного стана через днище и производят раскатку стенки цилиндрической части заготовки с утонением ее до необходимых размеров. Затем осуществляют горячее формирование горловины и предварительную механическую обработку горловины с припусками для дальнейшей чистовой обработки. После этого баллон подвергают термической обработке, производят дробеструйную обработку наружной поверхности баллона для удаления окалины и чистовую механическую обработку горловины. При необходимости на цилиндрической части баллона может быть выполнена намотка композитного материала.

Пример изготовления баллона по предлагаемому способу, например автомобильного баллона на 20 МПа для природного газа метан. Баллоны изготавливают из трубной заготовки из стали марки ЗОХМА диаметром 325 мм с толщиной стенки 12 мм, ГОСТ 8372-70. Трубу разрезают на баллонные заготовки мерной длины 1500 мм. Наружную поверхность одного конца заготовки обтачивают до толщины стенки 9 мм на длину, например, равную диаметру заготовки. На этом конце заготовки производят горячее формирование глухого днища, затем - дробеструйную обработку наружной и внутренней поверхностей. Затем очищенную заготовку закрепляют, например, на оправке через днище от поворачивания для обработки (раскатки) цилиндрической части заготовки в холодном состоянии с утонением стенки до необходимых размеров, а другого конца заготовки - до 9 мм. Затем в горячем состоянии производят формирование горловины на другом конце с исходной толщиной стенки 9 мм. После этого проводят предварительную механическую обработку горловины, в частности сверление, торцовку, расточку конуса, нарезание резьбы, оставляя припуск на дальнейшую чистовую обработку по резьбе. Затем проводят термическую обработку баллона и чистовую механическую обработку горловины. При необходимости возможно выполнение баллона с наружной оболочкой из композитного материала с толщиной стенки цилиндрической части баллона - 4,5 мм.

Изобретение позволяет снизить вес баллона до 5 кг и расход дорогостоящего режущего инструмента до 30%, а также трудоемкость и затраты на изготовление за счет оптимизации и последовательности технологических операций.

Способ изготовления баллона, включающий порезку трубы на мерные заготовки, формирование днища и горячее формирование горловины, абразивную очистку наружной и внутренней поверхностей заготовки, обработку наружной поверхности цилиндрической части заготовки с утонением стенки до заданных размеров, термическую обработку и механическую обработку горловины баллона, отличающийся тем, что наружную поверхность одного конца заготовки подвергают механической обработке путем обтачивания до заданных размеров, затем осуществляют горячее формирование днища, после обработки цилиндрической части заготовки осуществляют горячее формирование горловины и термическую обработку баллона, при этом перед термической обработкой проводят предварительную механическую обработку горловины, а после термической обработки - чистовую механическую обработку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям комбинированных баллонов высокого давления и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов.

Изобретение относится к комбинированным баллонам высокого давления из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов.

Изобретение относится к транспортному судостроению, средствам морской транспортировки и хранения сжиженного природного газа (СПГ) и касается конструкции мембранной грузовой емкости для его транспортировки и хранения.

Изобретение относится к способу изготовления сварных сосудов высокого давления. Обечайку изготавливают путем свертки листовой заготовки со стыковкой кромок в сборочно-сварочных приспособлениях, прихватки кромок по краям с использованием технологических пластин, автоматической сварки с последующей калибровкой по внутреннему диаметру обечайки и рентгенотелевизионного контроля качества сварного шва.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению тонкостенных сосудов высокого давления. .

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к металлокомпозитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения, автомобильной промышленности и других отраслях.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении сосудов высокого давления. .

Изобретение относится к комбинированным баллонам высокого давления из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов. Баллон содержит лейнер из композитного материала, включающий днища и обечайку. Обечайка выполнена с антикоррозионным покрытием и охвачена наружной оболочкой в виде спиральных витков стальной ленты, намотанных с натяжением и перекрытием каждого витка и с использованием связующего. Лейнер выполнен толщиной, выдерживающей в продольном направлении по меньшей мере расчетное рабочее давление баллона, а наружная оболочка выполнена из стальной ленты и обеспечивает в окружном направлении лейнера усилия, по меньшей мере равные половине расчетного рабочего давления баллона. Технический результат - обеспечение высокой прочности и надежности баллона при циклических нагрузках. 1 ил.

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительной и химических отраслей, где используются корпусы для газовых и жидких сред. Корпус для высокого давления из композиционных материалов содержит силовую оболочку 1 с цилиндрической частью 2, выпуклыми днищами 3 и 4, с фланцами 5 и 6, расположенными в полюсных отверстиях днищ 3 и 4, облицованную изнутри защитным покрытием 7, и с расположенными на ней на податливых прослойках 10 поясами-шпангоутами 8 и 9, дополнительные локальные слои 11, расположенные на цилиндрической части силовой оболочки. Изобретение позволяет повысить несущую способность соединения силовой оболочки с поясом-шпангоутом при действии осевых сил совместно с внутренним давлением с расширением области применимости. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиации, ракетостроения и космонавтики, в частности к лейнерам, которые используются в баллонах высокого давления. Способ изготовления тонкостенного бесшовного лейнера для композитных баков из титановых сплавов включает засыпку гранул из высокопрочного титанового сплава в металлическую капсулу. После заполнения гранулами капсулы процесс виброуплотнения и нагревания прекращают, капсулу с находящимися в ней гранулами заваривают электронным лучом и извлекают на воздух, а затем проверяют на герметичность. После завершения проверки вакуумированные гранулы в капсуле подвергают горячему изостатическому прессованию, по окончании которого полученную в результате компактированную капсулу заготовки лейнера опускают в емкость с раствором кислот для растворения внешней и внутренней оболочек, по окончании которого тонкостенный бесшовный лейнер из высокопрочного титанового сплава извлекают из раствора кислот и проверяют на соответствие геометрическим параметрам. Тонкостенный бесшовный лейнер для композитных баков из титановых сплавов содержит цилиндрическую обечайку, два днища, которые расположены на одной оси и сопряжены так, что цилиндрическая обечайка расположена между двумя днищами лейнера. Два фланца, каждый из которых сопряжен с одним из днищ лейнера. При этом на центральной оси каждого фланца имеется отверстие, цилиндрическая обечайка, днища и фланцы сопряжены в единую, монолитную и равнопрочную конструкцию без сварных швов и соединений. Техническим результатом является повышение надежности, уменьшение массовых характеристик, увеличение прочности и срока эксплуатации при повышении сложности конфигурации и минимальной механической обработке лейнера. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области обработки металла давлением и сварки, а именно к изготовлению тонкостенных сварных корпусов сосудов с концевыми утолщениями из разнородных алюминиевых сплавов. Оболочку изготавливают из трубной заготовки ротационным обжимом криволинейного участка за несколько проходов в холодном или горячем состоянии, затем выполняют ротационную вытяжку цилиндрической части оболочки в холодном состоянии, после чего выполняют подрезку кромок оболочки, на утолщенных кольцах формируют посадочный паз под замковое соединение с оболочкой, производят сборку и сварку оболочки с кольцами на установке автоматической сварки. Осуществляют визуальный контроль качества сварных швов, окончательную механическую обработку с нарезанием резьбы на приварных кольцах и пневмоиспытания на герметичность. Обеспечивается точность геометрических размеров, качество обрабатываемых поверхностей и прочность сварных соединений. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области металлов давлением и сварки, а именно к изготовлению стальных осесимметричных сварных сосудов, работающих под высоким давлением. Сварная конструкция содержит торцевое основание, центральный трубчатый элемент в виде тонкостенного стакана и тонкостенную оболочку с утолщенным дном. Изготавливают центральный трубчатый элемент из кружка листовой стали вытяжкой за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом. Далее осуществляют его раздачу с получением концевого утолщения. Формуют свариваемые кромки под сварку основания и тонкостенной оболочки. При этом тонкостенную оболочку с утолщенным дном получают выдавливанием донной части из кружка и вытяжкой с утонением стенки за несколько переходов с промежуточным рекристаллизационным отжигом, калибруют концевую часть оболочки и механической обработкой формируют свариваемую кромку. Торцевое основание изготавливают из трубной заготовки, приваривают его к трубчатому элементу и проводят пневмоиспытания. Повышается высокая размерная точность и надежность сварного корпуса сосуда. 5 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 пр.

Изобретение относится к трубному производству и может быть использовано при раздаче концов труб нефтяного сортамента перед нарезкой резьбы. Пуансон выполнен из инструментальной легированной стали и содержит входной, конический, переходный и цилиндрический участки. При этом конический участок выполнен с углом конуса в зависимости от коэффициента трения металла трубы на контактной поверхности с пуансоном. Повышается стойкость пуансона. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области производства баллонов, работающих под давлением до 250 кгс/см2, предназначенных для хранения и транспортирования сжатых и сжиженных газов. Трубную заготовку получают в виде отрезка прямошовной трубы круглого сечения, изготовленной из листового проката стыковой сваркой кромок листа с получением прямошовной сварной трубы. Нагрев концов трубной заготовки осуществляют на определенной длине, а закатку днищ - в диапазоне температур от температуры горячей ковки - в начале закатки, до температуры низкого отжига - при окончании закатки. Повышается прочность баллона. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к производству облегченных бесшовных баллонов высокого давления и может быть использовано при изготовлении баллонов из бесшовной трубной заготовки, в том числе и при изготовлении баллонов с наружной оболочкой из композитного материала. Способ изготовления баллона включает порезку трубы на заготовки, механическую обработку наружной поверхности одного конца заготовки путем обтачивания до необходимых размеров, горячее формирование днища, абразивную очистку поверхностей, обработку наружной поверхности цилиндрической части заготовки с утонением стенки до необходимых размеров, горячее формирование горловины, предварительную механическую обработку горловины, термическую обработку баллона, а затем - чистовую механическую обработку горловины баллона. Использование изобретения обеспечивает снижение веса баллона и расхода режущего инструмента, а также трудоемкости его изготовления.

Наверх