книги из ГПНТБ / Опарин В.И. Механизация производства химической и нефтяной аппаратуры

карусельных станках, оснащенных специальными приспособле­ ниями.

Мощность пресса, необходимую для протяжки труб-заготовок устанавливают после определения деформирующего усилия.

В работе [32] предложена упрощенная формула для опре­ деления деформирующего усилия при протяжке отводов:

Р = 6,/„/г,

где о,,— предел прочности материала трубы при температуре, соответствующей началу конуса раздачи;

F„ — площадь поперечного сечения трубы-заготовки на входе в очаг деформации;

k — коэффициент, учитывающий влияние изменения формы трубы-заготовки и равный отношению действительного напряжения, возникающего при протяжке, к значению предела прочности материала трубы при температуре,

Изготовление крутоизогнутых отводов штамповкой из листовых заготовок с последующей сваркой состоит в том, что из листового проката вырезают круглые или секторные листовые заготовки требуемых размеров и в специальных штампах за одну или не­ сколько операций получают половинки торообразных деталей. Затем половинки подвергают механической обработке, наклады­ вают одна на другую, сваривают и разрезают на двойники или угольники [21].

Торообразные детали штампуют на гидравлических или фрик­ ционных прессах в горячем или холодном состоянии в зависимости от материала листовой заготовки. Применяют этот способ для изго­

121

Этот способ изготовления крутоизогнутых отводов характери­ зуется сравнительно высокой трудоемкостью, однако имеет ряд преимуществ. Этим способом изготовляют отводы практически с любым радиусом гиба и любым отношением толщины стенки к диа­

прокат, более дешевый, чем бесшовные трубы.

штамповки половинок торообразных деталей осуществляют за три операции. Вначале производят штамповку (вытяжку) конусо­ образного днища, диаметр которого равен наружному диаметру торообразной детали (рис. 91, а). Размеры днища следует выбирать так, чтобы периметр по образующей днища равнялся периметру по образующей торообразной детали. Затем в специальном штампе с помощью плоского пуансона осуществляют вторую операцию — выворот центральной части днища (рис. 91, б). Затем следует третья операция— калибровка (рис. 91, в).

Достоинство этого метода штамповки в том, что он позволяет значительно уменьшить утонение стенки отводов благодаря пере­ распределению металла из внешнего контура заготовки во внутрен­

Отводы из секторных заготовок штампуют за один ход пресса. Утонение стенки со стороны вогнутой поверхности при этом незна­

122

чительно. Объясняется это тем, что секторные заготовки не имеют замкнутого кольцевого контура, поэтому их свободные концы могут

впроцессе штамповки перемещаться в окружном направлении, преодолевая лишь силы трения на матрице.

Утонение стенки со стороны вогнутой поверхности отвода за­ висит от радиуса и угла гиба. Оно возрастает с уменьшением ра­ диуса гиба и увеличением угла гиба отвода. В случае штамповки

вгорячем состоянии половинок отводов с углом 90е и радиусом

гиба R р = IDу максимальное утонение стенки со стороны вогну-

Рис. 92. Штамп для штамповки половинок отводов из секторных заготовок

той поверхности составляет —10%, а в случае штамповки отводов с углом 180° и таким же радиусом гиба максимальное утонение

Для снижения трудоемкости изготовления отводов в ВНИИПТХимнефтеаппаратуры разработаны специальные штампы и сред­ ства механизации на участке штамповки половинок отводов из секторных заготовок.

Штампован оснастка. На рис. 92 показана типовая конструк­ ция штамповой оснастки к гидравлическому прессу П3236 усилием

123

машина 2, передвигающаяся по рельсам 1 и механизм 5 съема штам­ повок. Посадочная машина предназначена для загрузки листовых заготовок в нагревательную печь 3, выгрузки их из печи н пере­ дачи нагретых заготовок в штамп пресса 4. Механизм съема штам­

повок предназначен для снятия со штампа половинок отводов и погрузки их в тару.

Посадочная машина производит зажим и разжим губок, разме­ щенных на конце консоли; горизонтальное перемещение; поворот вокруг вертикальной оси; вертикальный подъем и опускание; на­ клон в вертикальной плоскости вокруг горизонтальной оси.'

Механизмом съема штамповок производится зажим и разжим кулачков, размещенных на конце консоли; подъем и опускание; поворот вокруг вертикальной оси и горизонтальное перемещение.

Следует отметить, что описанные средства механизации могут

быть использованы для штамповки не только отводов, но и других типов поковок.

.Г и д р о и с п ы та н и я о тв о д о в . Штампосварные отводы по техни­ ческим условиям должны подвергаться гидроиспытанням с макси­ мальным давлением жидкости до 240 кгс/см2. Для этого исполь­ зуется специальный стенд (рис. 94). Он состоит из сварной рамы 1, имеющей форму стола (1900X2000X850 мм), заглушек 2, которые могут перемещаться в осевом направлении, и призм 4, представ­ ляемых в зависимости от диаметра испытуемого отводаДля соз­

125

дания испытательного давления жидкости предусмотрен насос ГН-850-250. Давление напорной сети регулируется с пульта управ­ ления 5. Для лучшего уплотнения по внутреннему диаметру отвода предусмотрено резиновое кольцо 3 круглого сечения.

Для гндроиспытания призму 4 и заглушку 2 устанавливают на данный размер отвода. Затем на призму укладывают отвод, герме­ тизируют его и заливают в полость отвода воду. После этого под­ ключают насос НТ-850-250. Регулировка давления от 0 до 240 кгс/см2 производится с пульта управления.

ТРОЙНИКИ

Тройники предназначены для разветвления трубопроводов. В зависимости от отношения диаметра корпуса и горловины разли­ чают переходные ігравнопроходные тройники (рис. 80, в). Переход­ ные тройники имеют разные диаметры корпуса и горловины. Такие тройники используют для присоединения трубопровода меньшего диаметра к основной магистрали. Равнопроходные тройники имеют одинаковые диаметры корпуса и горловины.

В зависимости от назначения и геометрических размеров, а также имеющегося оборудования применяют различные способы изготовления тройников: литье в формы, сварка из трубных заго­ товок, объемная штамповка с последующим высверливанием,

126

штамповка из листа с последующей сваркой, штамповка из трубных заготовок.

Весьма перспективным является способ изготовления тройни­ ков штамповкой из трубных заготовок. Применение труб в каче­ стве исходных заготовок позволяет сократить количество перехо­ дов при штамповке тройников, уменьшить расход металла и мощ­ ность прессового оборудования. Штамповкой из труб получают бес­ шовные тройники с плавными переходами патрубка в корпус. Это уменьшает дополнительные напряжения в опасных зонах, сни­ жает гидравлическое сопротивление при транспортировке жидко­ стей, что в конечном счете уменьшает мощность насосов для пере­ качки продуктов.

В зависимости от номенклатуры и технических требований, предъявляемых к тройникам, применяют несколько технологи­ ческих вариантов изготовления их штамповкой из трубных заго­ товок: формовка простой отбортовкой, многопереходная формовка обжимом с отбортовкой в различных комбинациях и формовка гидравлическим выпучиванием с осевой осадкой.

Формовка простой отбортовкой сопровождается значительным утонением стенки горловины (особенно при изготовлении равно­ проходных тройников), поэтому такой.способ не нашел широкого распространения в промышленности.

Формовка обжимом с отбортовкой состоит в том, что определен­ ной длины трубную заготовку первоначально подвергают обжиму в разъемных матрицах, а затем в специальных штампах с помощью пуансона и матрицы производят отбортовку отверстия. В некото­ рых случаях при штамповке тройников эти две операции совме­ щают. При изготовлении тройников указанным способом значи­ тельно уменьшается величина утонения стенки в отбортованной горловине.

Вотечественной промышленности получил распространение способ формовки тройников поперечным обжимом с последующей отбортовкой горловины.

Вкачестве исходной заготовки служит отрезок трубы длиной, равной длине корпуса тройника с учетом припуска на механиче­ скую обработку.

Для получения выпучины производят многократный обжим трубной заготовки в штампе (рис. 95). Трубную заготовку надевают на оправку 5, выполненную за одно целое с пуансоном. Иногда пуансон представляет собой отдельную деталь, которая крепится на оправке. Для жесткости оправки применяютподвижнуюопору 8, устанавливаемую на плиту 9. Другой конец оправки жестко за­ креплен в стойке 6. При обратном'ходе пресса подвижная опора 8 перемещается в сторону, давая возможность снять обжатую по­ ковку с оправки и поставить очередную заготовку. При ходе пресса вниз подвижная опора возвращается в рабочее положение.

Обжим трубы осуществляют матрицами 2 и 3, установленными на плитах 1 и 4. Для фиксации заготовки служит упор 7.

127

Число операций обжима определяют в зависимости от допусти­ мой степени обжатия за одну операцию.

Для сокращения операций при штамповке тройников из труб­ ных заготовок совмещают операции обжима и отбортовки. Благо-

Рис. 95. Штамп для по­ перечного обжима троп­ инкой:

1 — верхняя плита; 2 и 8 — разъемные матрицы; 4 — нижняя плита; 5 — оправка; 6 — стоПка; 7 — упор; 8 — подвижная опора; 9 — плита

даря одновременному действию усилий отбортовки и обжима рас­ тягивающие напряжения, возникающие в патрубке тройника при отбортовке, в значительной степени снижаются тангенциальными напряжениями сжатия в корпусе тройника, возникающими при

Рис. 96. Схема штамповки тройников двукратным поперечным обжимом одновре­ менно с отбортовкой горловины (фирма Интуф, Мексика):

а— сплющивание заготовки; б и о — обжим одновременно с отбортовкоіі промежуточным

иокончательным пуансонами: / — заготовка; 2 и 3 — разъемные матрицы; 4 — пуансон

обжиме. Совместное действие указанных напряжений способствует большему перемещению металла для образования патрубка.

На рис. 96 дана схема штамповки тройников, применяемая фир­ мой Интуф (Мексика). Производится двухкратный поперечный обжим одновременно с отбортовкой.

На Белгородском котельном заводе внедрен разработанный в ЦНИИТМАШе способ групповой штамповки толстостенных трой­ ников. Штамповка производится в специальном штампе с одного нагрева трубной заготовки при одновременном протекании про­ цессов обжима и отбортовки [20].

128

На рис. 97 показан штамп для формовки равнопроходных тройников обжимом с одновременной отбортовкой. Штамп состоит из верхней и нижней плит 1 и 13, колонок 2, траверсы 3, стержня 4, пуансона 5, верхней и нижней обжимных матриц 6 и 9, верхнего и нижнего вкладышей 7 и 8, подпятника 10, пружины 11 п оправки 12.

Для формообразования тройника нагретая трубная заготовка с предварительно просверленным отверстием заводится в полость двух обжимных матриц 6 и 9 и центрируется отверстием по пуан-

Рис. 97. Штамп для формовки толстостенных тройников обжимом с одновремен­ ной отбортовкой за один ход пресса

сону. При ходе ползуна пресса вниз заготовка соприкасается с кромками обеих матриц и при дальнейшем ходе принимает оваль­ ную форму. В момент, когда заготовка соприкасается с обжимными матрицами по всей их рабочей поверхности, одновременно начи­ наются обжим и вытяжка пуансоном выпучины. По окончании обжима (смыкании обжимных матриц) патрубок достигает 75% своей окончательной высоты. Затем перемещением пуансона произ­ водится' отбортовка отверстия в выпучине и патрубок получает окончательную форму.

В таких штампах сменой небольших деталей производится переналадка для изготовления тройников нескольких типораз­ меров.

Следует, однако, отметить, что многопереходная формовка тройников из трубных заготовок поперечным обжимом с'отбортов­ кой, даже при одновременном протекании этих процессов, сопро­ вождается значительным утонением стенки горловины. По данным работы [20], утонение стенки достигает 26%. Объясняется это

тем, что указанным способом не представляется возможным полу­ чать большую высоту выпучнны. Как показали опыты, при опти­ мальном коэффициенте обжима трубы k = 1,15 относительная

высота выпучины Лв для равнопроходных тройников не превы­

шает 0,2 (D — наружный диаметр корпуса тройника).

Весьма перспективным является способ изготовления тройни­ ков гидравлическим выпучиванием трубной заготовки с одновре­ менным сжатием ее в осевом направлении. Высокая точность изго­ товления тройников, минимальное утонение стенки горловины, сравнительно низкая трудоемкость, хороший внешний вид вы­ годно отличают этот способ от других.

Рис. 98. Схема формовки троііников гидравлическим выпучиванием

Технологический процесс изготовления тонкостенных тройни­ ков заключается в следующем (рис. 98). Трубную заготовку 2 определенной длины укладывают в ручей штампа, состоящего из двух разъемных матриц 3 и 4. Затем после смыкания матриц 3 и 4 трубную заготовку усилием Р 0 сжимают в осевом направлении плунжерами 1 и 5, насосом накачивают в полость заготовки воду давлением q, необходимым для начала процесса выпучивания гор­ ловины тройника. В результате действия сжимающего усилия Я0 и давления воды q трубная заготовка принимает форму ручья штампа. Готовый тройник получается после обрезки дна выпуклости и меха­ нической обработки кромок под сварку.

В процессе осевого сжатия уплотнение в зоне контакта плун­ жеров с торцами заготовки достигается тем, что на торцах плунже­

товки создаются весьма высокие удельные давления, обеспечиваю­ щие надежное уплотнение.

Для успешного проведения процесса штамповки важно пра­ вильно определить необходимое давление жидкости в полости заготовки. Чрезмерное давление жидкости приводит к разрыву заготовки в месте выпучины; недостаточное давление приводит к образованию складок.

130