Разработка технологии изготовления кожуха диаметром 3050 мм, толщиной стенки 100 мм, длиной 7150 мм из биметалла 20ЮЧ + 06ХН28МДТ

После отгрузки металла на завод необходимо произвести его расконсервацию, т.е. удаление всякого рода загрязнений, а также окалины и следов коррозии с поверхности металла.

Расконсервацию производить в следующей последовательности:

1. Механическое удаление густых  консервационных смазок, бумаги, пленок  скребками;

2. Обдувка поверхности насыщенным  паром;

3. Протирка поверхности волосяными  щетками, ветошью, салфетками, смоченными  керосином, уайт-спиритом или бензином марки Б-70;

4. Просушка, обдувка сжатым воздухом;

5.Удаление  глубоких следов коррозии, царапин  и трещин с помощью металлических  щеток;

После расконсервации листы должны сохранить маркировку завода-поставщика, должна отсутствовать окалина, риски, царапины, выводящие толщину проката за минусовой допуск. Листы не должны изменить своей геометрической формы и физико-механических свойств.

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Правка листового проката

При холодной правке низкоуглеродистых и низколегированных сталей перлитного класса, таких как 20ЮЧ, допускается деформация 1…1,5% Для аустенитных сталей, таких как 06ХН28МДТ допускается деформация 1,5…2%, однако если листовой материал идет в дальнейшем на вальцевание, фланжирование или штамповку, то прогиб листов может быть до 8 мм/м и не подвергаться правке. При толщине проката более 22 мм его не правят. В нашем случае S = 100 мм, то есть правка не требуется.

 

         2.3 Раскрой цилиндрической части корпуса 

Цилиндрическая часть корпуса, может компоноваться методом обечаек и методом карт. Метод обечаек используется в нефтяной и химической промышленности для формирования цилиндрической части корпусов.

При этом методе вся цилиндрическая часть делится на отдельные обечайки. Каждая обечайка собирается и сваривается отдельно с одним или несколькими продольными стыками, затем обечайки собираются в корпус.

                        

Рисунок 2 – Цилиндрическая часть кожуха

 

Определим количество обечаек по формуле:

=         (4)

где – количество обечаек, [шт];

–  длина цилиндрической части, [мм];

 –  максимальная ширина стандартного листа по ГОСТ 19903 – 74 на сортамент стали, [мм].

 

 

Необходимое количество обечаек должно быть целым числом. Согласно расчету, примем количество обечаек равным 3 шт. Исходя из этого, согласно ГОСТ 10885 – 85, при толщине металла S = 100 мм, примем ширину листов обечайки равную 2600 мм, 2600 мм и 2000 мм .

Определим длину развертки обечайки по формуле:

 ,   (5)

где – длина развертки обечайки , мм;

D – диаметр аппарата, мм;

S – толщина стенки, мм;

 – сварочный зазор, мм (принимаем 0 мм);

– припуск на механическую обработку, мм (принимаем = 2 мм);

a – допустимое отклонение формы (а = 0,01D = 0,01*3050 = 30,5 мм)

мм.

Из сортамента выбираем длину стандартного листа близкой к размеру развертки обечайки. Исходя, из полученных данных выбираем 3 листа размерами 100×2000×3500 мм, и 6 листов размерами 100×2600×3500 мм. Для производства 50 аппаратов необходимо взять 150 листов размерами 100×2000×3500 мм и 300 листов размерами 100×2600×3500.

Определим коэффициент отхода на цилиндрическую часть корпуса:

,          (6)

где – коэффициент отхода;

 – площадь листа по ГОСТ, ;

  – площадь заготовок, ;

  – площадь технологических планок,.

 

 

2.4 Раскрой  цилиндрической части

Определим количество обечаек по формуле:

 

Необходимое количество обечаек должно быть целым числом. Согласно расчету, примем количество обечаек равным 1 шт. Исходя из этого, согласно ГОСТ 10885 – 85, при толщине металла S = 100 мм, примем ширину листов обечайки равную 2100 мм .

Определим длину развертки обечайки:

A = 0,01 * 3550 = 35,5

b1 = 0; b2 = 2 мм

мм.

Из сортамента выбираем длину стандартного листа близкой к размеру развертки обечайки. Исходя, из полученных данных выбираем 3 листа размерами 100×2100×4500 мм. Для производства 50 аппаратов необходимо взять 300 листов размерами 100×2100×4500 мм.

Определим коэффициент отхода на цилиндрическую часть корпуса:

 

 

2.5 Раскрой эллиптического днища

          Полусферические и эллиптические днища могут быть изготовлены двумя методами штамповкой и фланжированием. При больших диаметрах полусферических днищ штамповкой изготавливают лепестки и сегменты.        

Рисунок 3 – Схема эллиптического днища

 

Определим диаметр заготовки днища по формуле:

,     (7)

где    мм,

b = 0,5 * 1575 = 787,5 мм,                

h – высота цилиндрической части днища, равное h = 40…80 мм (принимаем 40);

– припуск на обработку ( =(1,5..2,0)% D’заг), (принимаем 2%)

D’заг =(2,422 ∙1575 + 2∙ 40 ) = 3894,65 мм

Dзаг = 3894,65 + 2% = 3894,65 + 77,89 = 3972,54 мм.

 Днище делаем разрезным, т.е. вырезаем заготовки днища из листа размером 100х2000х4700 мм.

Определим коэффициент отхода на днище:

 

 

 

2.6 Раскрой конической обечайки

 

Кроме цилиндрических обечаек в аппаратостроении часто встречаются конические обечайки. Размеры плоской заготовки конической обечайки рассчитываются по следующей методике:

 

Длина образующей:

       (8)             

  = 1010 мм.          

Радиус развертки: 

 

 

= 7171 мм.

= 6161 мм.

Угол развертки:

 

= 3,11 рад = 178 ̊ 

 

Длина хорды:

             (12)

= 14339,82 мм.

Высота развертки

       (13)

B = 1010 * 0,017 + 7049 = 7066 мм

Высота внешней стрелки

         (14)

h1 = 7171 * (1-(0,017)) = 7049 мм

Рисунок 4 – Раскрой конической части

 

Делим коническую часть на 8 сегментов и расположим по 4 сегмента на листе размером 100×2600×3500 мм;

 

Рисунок 5 – Расположение сегментов конической обечайки на листе.

 

=  16216579 мм (определяем по чертежу)

= 2600*3500*2 = 18200000 мм

Определим коэффициент отхода:

 

,

 

= 10,8 %

 

2.7 Разметка листового проката

Разметка стандартных листов осуществляется по шаблону, который представляет собой точную копию будущей детали. Шаблоны изготавливают из тонколистового алюминия, картона или плотной бумаги. Контуры деталей наносятся мелом или керном, если до вырезки деталей предполагается длительное хранение листов. После разметки осуществляется вырезка деталей.

 

         2.8 Резка материала

         Для резки материала применим плазменную резку. Данный вид резки металла позволяет получать очень хорошее качество реза, не требуется последующая обработка, имеет высокую производительность. Плазменная резка заключается в проплавлении разрезаемого металла за счет теплоты, генерируемой сжатой плазменной дугой, и интенсивном удалении расплава плазменной струей. Рассмотрим схему плазмообразования (рисунок 6).

 Используют дугу прямого действия, возбуждаемую на обрабатываемом металле, являющемся одним из электродов разряда. При этом используется энергия одного из приэлектродных пятен дуги и энергия плазмы столба и вытекающего из него факела.

Поэтому резку по такой схеме называют плазменно-дуговой. Плазменно-дуговую резку характеризует высокая эффективность, поскольку полезная мощность сжатой дуги реализуется в частях разряда, вынесенных за пределы наконечника.

 

 

1 -  Подача газа; 2 - Дуга; 3 - Струя плазмы; 4 - Обрабатываемый металл;  
5 - Наконечник; 6 - Катод; 7 - Изолятор; 8 - Катодный узел.

Рисунок 6 – Схемы плазмообразования

 

Корпус режущего плазматрона содержит цилиндрическую дуговую камеру малого диаметра с выходным каналом, формирующим сжатую (плазменную) дугу. Для возбуждения плазмогенерирующей дуги служит электрод, располагаемый обычно в тыльной стороне дуговой камеры. Столб дуги ориентируется по оси формирующего канала и заполняет практически все его сечение.

В дуговую камеру подается рабочий газ (плазмообразующая среда). Газ, поступая в столб дуги, заполняющий формирующий канал, превращается в плазму. Вытекающий из сопла поток плазмы стабилизирует дуговой разряд. Газ и жесткие стенки формирующего канала ограничивают сечение столба дуги (сжимают его), что приводит к повышению температуры плазмы до 15000 – 20000 ºС. При этих температурах электрическая проводимость плазмы приближается к электропроводимости металлического проводника. Скорость плазмы в струе, истекающей из сопла режущего плазматрона, может превышать 2…3 км/с.

 

1 - Корпус; 2 - Электрод (катод); 3 - Формирующий  наконечник;  
4 - Изолятор; 5 - Разрезаемый металл; 6 - Дуговая камера; 7 - Столб дуги;  
8 - Подача охлаждающей воды; 9 - Подача плазмообразующего газа;  
10 - Слив воды; 11 - Источник тока; 12 - Устройство зажигания дуги;  
Vр - Направление резки

Рисунок 7 – Режущий плазмотрон

 

В качестве электрода при воздушно-плазменной резке могут быть использованы гафний и цирконий. На их поверхности при определенных условиях образуются тугоплавкие оксиды, препятствующие разрушению электрода.

Для резки листового металла используем аппарат для плазменной резки  металлов УПР-4011 с плазмотроном ПВР-412.

Установка механизированной воздушно-плазменной резки УПР-4011 предназначена для воздушно-плазменной резки в стационарных условиях:

– Чёрных металлов и нержавеющих сталей толщиной от 2 до 100мм.

– Меди, алюминия, титана и др. цветных металлов и сплавов до 80мм.

Установка может использоваться в комплекте с любой машиной термической резки металла, осуществляющей равномерное перемещение плазмотрона или изделия по заданной траектории.

Функциональные особенности:

– Питание дежурной дуги от отдельного выпрямителя.

– Организация процесса плавного нарастания величины тока рабочей дуги в момент перехода на металл.

– Высокая стойкость электродов и сопел плазмотрона.

– Низкий уровень создаваемых радиопомех.

Плазмотрон для механизированной воздушно-плазменной резки металла ПВР-412 является дальнейшей модернизацией плазмотрона ПВР-402М с сохранением внешних геометрических и присоединительных размеров. Сохранено также использование расходных (электрод, сопло) и основных сменных деталей.

Плазмотрон ПВР-412 предназначен для:

– резки чёрных металлов, нержавеющих сталей толщиной до 100 мм,

– алюминия и его сплавов толщиной до 100 мм,

– меди и её сплавов толщиной до 80 мм.

Плазмотрон ПВР-412 может быть установлен на любом механизме, обеспечивающем равномерное перемещение, например, на машинах для термической резки по ГОСТ 5614. Плазмотрон можно использовать для снятия фасок под углом. Плазмотрон предназначен для работы в закрытых помещениях при температуре +5 – +40 C°.

Новые решения в конструкции плазмотрона ПВР-412 позволили добиться более плотного и равномерного обжатия столба дуги. Уменьшен диаметр канала сопла для номинального (400А) тока до 3 мм. При правильном выборе технологического режима плазмотрон ПВР-412 обеспечивает более высокую скорость и лучшее качество резки в сравнении с другими аналогичными плазмотронами.

 

Таблица 3 – Основные технические характеристики УПР-4011

Основные технические характеристики:
Наименование:	Значение:
Напряжение питания, В	3X380 50Hz
Потребляемая мощность, КВт	120
Напряжение холостого хода, В	320
Напряжение х.х. выпрямителя дежурной дуги, В	500
Номинальный рабочий ток, A	400 (ПВ 100%)
Ток дежурной дуги, A	80
Пределы регулирования тока, A	80 — 420
Плазмообразующий газ	воздух, кислород
Габаритные размеры источника питания, мм	870 X 1175 X 1505
Масса источника питания, Кг	850

 

Таблица 4 – Основные технические характеристики ПВР-412

Основные технические характеристики
Наименование:	Значение:
Номинальный ток (при ПВ=100%), А	400
Максимальный ток ток, А	500
Диаметр канала сопла на номинальном токе, мм	3,0
Плазмообразующий газ	воздух, кислород
Давление газа на входе в плазмотрон, кгс/см2	2,5 – 6,0
Расход плазмообр. газа, м3/ч	4,0 – 10,0
Охлаждение плазмотрона	водяное
Давление воды на входе плазмотрона, кгс/см2	1,5 – 3,0
Расход воды, л/мин, не менее	5,0
Масса плазмотрона, кг, не более	1,5