Заготовка для изготовления формовкой обжимом шаров-баллонов Советский патент 1990 года по МПК B21D41/04 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к штамповке обжимом, и может быть использовано для изготовления тонкостенных шаров-баллонов.

Целью изобретения является получение равнотолщинных шаров-баллонов и снижение трудоемкости изготовления заготовки.

На фиг. 1 показана исходная заготовка; на фиг., 2 - шар-баллон; на tor. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг.4 - схема получения шара-баллона - слева после первого перехода, справа после второго перехода (обжима) полусферы .

Для получения равнотолщинного тонкостенного шара-баллона с утолщенными кромками обжимом требуется трубчатая заготовка, обеспечивающая получение детали с постоянной толщиной стенки. При этом необходимо обеспечить соединение полученной фактически емкости с системами подачи в нее жидкости или газа, т.е. соединить, например, сваркой с трубопроводами. Так как используется тонкостенная деталь, то в шаре-баллоне необходимо иметь отверстия с утолщенными кромками, при этом утолщение на кромках необходимо для компенсации ослабления зоны сварного шва от тепла сварочной дуги. Все эти требования к тонкостенному шару-баллону выполняются, если для обжима взять трубчатую заготовку, состоящую из двух частей а и Ь,

СП

СО

СО Јь

ГчЭ

симметрично расположенных относительно поперечной плоскости симметрии с-с, при этом каждая часть имеет цилиндрическую наружную поверхность, а ее внутренняя поверхность получена вращением трех отрезков относительно продольной оси, образующих при этом участок переменной толщины и участок постоянной толщины, обеспечивающие изменение толщины стенки заготовки о ее поперечной плоскости к кромке в следующих соотношениях: по участку переменной толщины высота равна

Ы (dp JJZM2. ТаГТ7

N DO

1 +

заготовки на этом участке по зависимости

(D0 - d0 - 2hk)-X

1

ЛК do 2hK)4D0j

При X О S S0 при X h0

Q - Q с I do+ 2hK d0 + 2hk S - SM. S0-J -ТГ- , где -тг;-- КОБ, КОБ - коэффициент обжима.

Оптимальный коэффициент обжима при получении шара-баллона лежит в пределах 0,15-0,20. При этом при КОБ° 0,20 отверстие в шаре-баллоне очень велико и нельзя соединить через него шар-баллон с трубопроводом заданным способом. При КОБ 0,15 не получаются шары-баплоны с постоянной толщиной стенки, т как при таком коэффициенте обжима внутренняя кромка из-за значительных меридианальных и окружных напряжений, а также сил трения препятствует обжиму и фактически запирает материал, который набирается в стенках шара-баллона неравномерно. При S SM и высоте Ь0 без участка Ьк возможна потеря устойчивости кромки заготовки, однако наличие этого участка препятствует этому, кроме того, этот участок после получения шара-баллона позволяет соединить последний с трубопроводом.

На участке постоянной толщины высота его равна пкЬ 5S0, а толщина постоянна и равна Skob 0,015D0.

Толщина участка выбрана с учетом окружной потери устойчивости. Для тонкостенных шаров-баллонов при S0/D0 t 0,015 окружной потери устойчивости не возникает. Высота Ьк выбJQ

15

20

25

о 4од$

50

55

рана конструктивно с учетом зоны термического влияния сварного шва. Между участками Ь0 и Ьк выполнено скруг- ление радиуса R. Величина радиуса выбирается конструктивно: R 2-3 мм.

Изготовление шара-баллона 1 осуществляют обжимом по сферической матрице 2 заготовки 3. Обжим осуществляют за два перехода. На первом переходе по матрице 2 осуществляют обжим нижней полусферы с передачей усилия деформирования через кольцо 4 и оправку 5 от пресса, после чего заготовку переворачивают, кольцо 4 удаляют, а обжатую полусферу устанавливают в оправку 5 по внутренней сфере и снова по сферической матрице 2 осуществляют обжим второй части заготовки. Диаметр матрицы равен диаметру шара-баллона. Процесс происходит с нагревом зоны пеформирояания ТЭН- ами 6, установленными вокруг матрицы 2.

Пример. Получают шары-баллоны из АМгб наружного диаметра D0 100 мм, d0 16 мм, S0 1,5 мм с утолщенными кромками отверстий: Ьк 7,3 мм; $Кк 3,5 мм. Обжим тонкостенных заготовок осуществляется с использованием гидравлической испытательной машины Olsen с нагревом зоны деформирования ТЭНами до 400- 420 С за два перехода. Усилие деформирования составляет 3500-4000 кг. Для обжима из трубы 0 100 мм и толщиной стенки S0 1,5 мм изготовляют заготовки со следующими параметрами: Ь0 61 мм; Ьк 5; S 7,5 мм; SM 0,84 мм; SKQ- 1,5 мм. Общая высота заготовки составляет Н 2hQ + 2hK 137 мм.

Изготовление заготовки осуществляется на токарном станке путем снятия лишнего материала точением.

Использование предлагаемой заготовки для изготовления тонкостенных шаров-баллонов позволит получать тонкостенные шары-баллоны с постоянной толщиной стенки с утолщением на торцах отверстий,при этом значительно снизится трудоемкость изготовления из-за Упрощения конструкции.

Формула изобретения

Заготовка для изготовления формовкой обжимом шаров-баллонов, выполненная в виде трубы с переменной толщиной стенки по длине, о т п и ч а ю5153

щ а я с я тем, что1, с целью получе- (Ния равнотолщинного изделия с утолщенными кромками отверстий и снижения трудоемкости изготовления заготовки, она выполнена из двух частей, симметрично расположенных относительно поперечной плоскости симметрии и состоящих из участка переменной и сопряженного с ним участка постоянной толщины стенки, при этом изменение толщины стенки заготовки в зависимости от высоты участка определяют следующими соотношениями: по участку переменной.

-Ко - (d0 + 2Ьц)

+

i

dn +

;

Do

по участку постоянной толщины

8„ S,

{ (Do - d0 - 2hK) Ч

где

0

5

20

h0 Г о 30k5 - SKOлК- (d0+ 2hJ2D0 высота участка с переменной толщиной стенки; наружный диаметр заготовки или шара-баллона; диаметр отверстия в шаре- баллоне;

высота участка с постоянной толщиной стенки, 5§о . толщина стенки заготовки на участке толщина стенки шара-баллона или заготовки в зоне поперечной плоскости симметрии; толщина стенки участка от торца заготовки на длине, hfc, SKo 0,015D0 .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к штамповке обжимом, и может быть использовано для изготовления тонкостенных шаров-баллонов. Цель изобретения - получение равнотолщинных шаров-баллонов и снижение трудоемкости изготовления заготовки. При обжиме трубчатой заготовки возможно производство детали (шара-баллона) с постоянной толщиной стенки и утолщенными кромками. Заготовка состоит из двух частей а и б, симметрично расположенных относительно поперечной плоскости симметрии а-а. Каждая часть имеет участок переменной толщины S, расположенный на высоте H₀, и участок постоянной толщины S_к0, расположенный на высоте H_K. Для определения параметров заготовки приведены расчетные зависимости. 4 ил.

фие.З

/////////////Л//////////7/7/

ФиеМ