Розробка та освоєння маловідходної технології виготовлення сталевих балонів способом гарячої закатки - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукДисертацію присвячено питанням зменшення витрат металу при виробництві безшовних сталевих газових балонів високого тиску. У роботі обгрунтовано вибір способу виготовлення балонів малого та середнього об‘єму із труб гарячою закаткою днищ та горловин, що забезпечує зниження витрат металу в порівнянні з іншими способами. Розроблено і освоєно нові маловідходні технологічні процеси виготовлення способом тангенціальної закатки мікролітражних балонів з послідовним формозміненням кінця заготовки у днище, зрізаний конус і горловину і способом закатки поворотним інструментом тертя сковзання балонів малого об‘єму зі зменшеною ступінню редукування горловин і полегшених тонкостінних балонів середнього об‘єму. На основании результатов исследования металла при изготовлении баллонов тремя применяемыми в настоящее время способами: из бесшовных труб закаткой днищ и горловин; из сплошной заготовки прошивкой и протяжкой на прессах и из листа многооперационной холодной глубокой вытяжкой для организации в Украине производства баллонов малого и среднего объема выбран способ их изготовления из труб закаткой днищ и горловин поворотным инструментом трения скольжения. В результате экспериментальных исследований установлено условие закатки без потери устойчивости заготовки в осевом направлении: величина осевого усилия, действующего на торец горловины не должна превышать значения, определяемого произведением допускаемого напряжения для материала баллона при температуре деформации на площадь поперечного сечения заготовки.У звязку з цим необхідно організувати виробництво вказаних балонів, у яких співвідношення діаметру і товщини стінки D/S складає 45…50, а співвідношення діаметрів горловини і балону dг/D 0,3…0,7. Проте, існуючі технології виготовлення балонів деформацією кінців трубчастих заготовок способом гарячої закатки дозволяють виготовляти балони з D/S не більше 35 і dг/D не більше 0,2. Метою дисертаційної роботи була оцінка основних шляхів зменшення витрат металу при виготовленні безшовних сталевих газових балонів високого тиску різними способами зі зменшенням іх металоємкості, обгрунтування методики визначення основних технологічних параметрів на базі вивчення граничних умов деформації балонної заготовки і закономірностей спливу металу під час гарячої закатки днищ та горловин балонів інструментом тертя ковзання. Запропонована в роботі формула дозволяє визначити оптимальне значення гранично допустимої тангенціальної деформації для балонів будь-якого розміру і забезпечити 2…3% економії металу за рахунок зменшення відбраковки через втрату стійкості заготовки у поперечному напрямку. Експериментально встановлено, що під час закатки поворотним інструментом тертя ковзання довжина ділянки заготовки, що іде на виготовлення горловини, відповідає довжині горловини, виходячи з чого із використанням закону сталості обєму металу, що деформується, вперше одержано теоретичну залежність для визначення граничних умов необхідності осьового підпору.Для виготовлення безшовних сталевих балонів малого і середнього обєму застосовують три основні способи: із труб формуванням днищ і горловин на кінцях патрубків, із суцільної заготовки гарячою прошивкою і протягуванням на пресах та із листа холодним глибоким витягуванням у сполученні, в деяких випадках, із процесами давильної обробки і ротаційного видавлювання з потоншенням стінки. У порівнянні з обжимом, ковкою, закаткою у штампах ("вестин-процес") і роликовою (валковою) закаткою ці способи характеризуються великими технологічними можливостями управління процесом спливу металу і більш високою продуктивністю. Для розробки маловідходної технології виготовлення балонів необхідно: вибрати принципову технологічну схему, що забезпечує найменші витрати металу, з виготовленням балонів із зменшеною металоємкістю; визначити граничні умови редукування труб для стабільної закатки без втрати стійкості заготовки; визначити оптимальні умови для одержання збільшеного набору металу при закатці горловин із зменшеним ступенем редукування. Товщину стінки під час розрахунку балонів на міцність визначають переважно за формулами Маріотта-Баха та "середнього діаметру". Із розрахунку основних параметрів балонів зі спільним розвязанням формул (2) і Маріотта-Баха, а також з урахуванням умов експлуатації балонів за якими їх довжина не повинна перевершувати 2 000 мм одержано вираз для визначення величини діаметру балона: , (3) де V - обєм балону; lц - довжина циліндричної частини корпусу.На підставі аналізу існуючого стану теорії і практики процесів виготовлення сталевих газових балонів та науково-технічної літератури показано, що дослідження спливу металу із визначенням граничних умов деформації під час закатки днищ та горловин, витрат металу при застосуванні різних технологічних схем і обгрунтування можливості зменшення товщини стінки балонів - є актуальною задачею.

2. Основний зміст роботи