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

 

2.9 Вальцевание

         Вальцеванием называют заготовительную операцию получения обечайки или конуса в специальных листогибочных машинах.

Выберем четырехвалковую схему вальцевания (рисунок 8). Вертикальная пара валков зажимает и перемещает заготовку, боковые валки обеспечивают деформацию листа во время гибки. Положением гибочных валков определяют радиус изгиба.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 8 – Четырехвалковая схема вальцевания

 

Четырехвалковые машины отличаются широкими технологическими возможностями: на них можно получать цилиндрическую обечайку с подогнутыми концами без съема и перестановки листа и вальцевать обечайки за один проход.

Четырехвалковые машины считаются наиболее универсальными, точными и простыми в эксплуатации. Мгновенное и идеальное центрирование листа на этапе загрузки возможно благодаря использованию одного из боковых валков как ориентира для отсчета. Это позволяет выполнение операции одним оператором.

Машина с четырьмя валками по своим режимам работы является единственной вальцовочной машиной, которой можно эффективно управлять с помощью цифрового управления. Практически, это идеальная вальцовочная машина для толщин от 1 до 150 мм.

Выбираем листогибочную машину ИБ2426. Машина предназначена для гибки цилиндрических заготовок из листового материала. Возможна гибка конических заготовок 30% по толщине и 75% по длине образующей от наибольших размеров цилиндрических заготовок. По отдельному заказу машины могут поставляться со средствами механизации: подающим рольгангом, механизмом съема изделий и приемным столом.

На базе выпускаемых заводом машин по договору с заказчиком могут изготавливаться специальные машины с измененными параметрами размеров листов.

 

Таблица 5 – Технические характеристики четырехвалковой листогибочной машины гидравлической ИБ2426

Наименование параметра	Номинальное значение
Наибольшая толщина изгибаемого листа при давлении 450 МПа, мм
при гибке	100
при подгибке	95
Наибольшая ширина листа, мм	4000
Наименьший радиус гибки, мм	600
Скорость гибки, м/мин, нерегулируемая	6,5
Габариты, мм
слева-направо	8480
спереди-назад	4830
Высота	3875

 

Вальцевание листового материала может производиться как в холодном, так и в горячем состоянии в зависимости от свойств материала и возникающих при этом деформаций. При вальцевании для определения деформаций используют зависимость:

 

где R – радиус гиба, S – толщина листа

Если это условие выполняется, ожидаемая деформация превышает допустимую (2,5%) и вальцевать следует в горячем состоянии. Рассчитаем ожидаемую деформацию для обечаек аппарата.

Для обечаек корпуса:

1525/100 =  15,25 < 25; ε > 2,5%;

Для цилиндрических обечаек:

1775/100 = 17,75 < 25; ε > 2,5%;

Таким образом, вальцевание будет производиться в горячем состоянии. Температура начала операции вальцевания должна быть на 100 – 200 оС ниже температуры плавления, а температура окончания на 50 – 100 оС выше температуры рекристаллизации. Следовательно, температура начала tнач = 1350 оС, а температура окончания tок = 850 оС.

 

2.10 Оборудование для формирование днищ

Эллиптические днища изготавливают двумя способами: штамповкой и фланжированием. Штамповка производится в холодном или горячем состоянии. Если толщина металла больше 20 мм то штамповку проводят только в горячем состоянии. Температура начала операции штамповки должна быть на 100 – 200 оС ниже температуры плавления, а температура окончания на 50 – 100 оС выше температуры рекристаллизации. Следовательно, температура начала tнач = 1350 оС, а температура окончания tок = 850 оС.

Для изготовления днищ выбираем пресс гидравлический листоштамповочный двойного действия колонный П4638, ГОСТ 7600-90. Прессы применяются для выполнения операций по вытяжке, горячей и холодной формовке при изготовлении изделий типа днищ, сосудов, резервуаров, котлов и других подобных изделий. Технические характеристики пресса приведены в таблице 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6 – Технические характеристики гидравлического пресса П4638

Характеристика	Значение
Номинальное усилие траверсы, кН	25000
Ход траверсы, мм	2500
Расстояние между столом и траверсой, мм	3900
Размеры стола, мм	6000x5500
Масса, кг	306000
Размер, мм	18950x9820x12550
Мощность, кВт	240
макс. скорость шпинделя, мм/с	3550
мин. скорость шпинделя, мм/с	3550
Скорость холостого хода ползуна, мм/с	300
Расстояние между столом и ползуном, мм	2600
Ход ползуна, мм	1700
Номинальное усилие, кН	6300

 

 

Рисунок 9 – Схема штамповки эллиптического днища

 

2.11  Оборудование для подготовки кромок под сварку

 

Перед тем как подготавливать кромки под сварку необходимо удалить 2 мм металла от наиболее глубоких впадин после плазменной резки.

Продольные и кольцевые стыки обечаек, а так же и стыки днищ, будут свариваться автоматической сваркой под флюсом. По ОСТ 26.260.480-2003 была принята разделка кромок типа С14.

         

 

                

Рисунок 10 – Разделка кромок под сварку биметалла типа С14.

 

Кольцевые стыки соединения “цилиндрическая обечайка – коническая обечайка”, и “коническая обечайка – фланец” будут также свариваться автоматической сваркой под флюсом. Так как заготовки находятся под углом друг к другу, то была принята разделка кромок по ГОСТ 16098 для соединения “цилиндрическая обечайка – коническая обечайка” – С19 (соединения под острым или тупым углом), схема изображена на рисунке 11. Для соединения “коническая обечайка – фланец” – нестандартная разделка кромок (рисунок 12)

α1=α-(180°-β), α2=180°-β, α3=α. В нашем случае β = 166°, α=30°, α1=16°, α2=14°, α3=30°.

Рисунок 11 – Разделка кромок под сварку стыков цилиндрической и конической обечайки, расположенных под углом, типа C19.

 

Рисунок 12 – Разделка кромок под сварку соединения “фланец – коническая обечайка”, нестандартная.

 

Подготовка кромок под сварку осуществляется на кромкострогальных станках 7808 станкостроительного завода им. Ворошилова (рисунок 13).

Кромкострогальные станки  7808  предназначены для обработки методом строгания горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностей кромок листов, пакетов листов и других длинномерных изделий из черных и цветных металлов.

Листы прижимаются к столу гидравлическими и ручными прижимами. Конструкция механизма подачи листа станка 7808 обеспечивает механизированную подачу листа в зону обработки и параллельность поверхностей противоположных кромок при обработке листа. Каретка станка 7808 с двумя суппортами обеспечивает строгание в обе стороны. Привод каретки осуществляется от электродвигателя постоянного тока.

Направляющие качения узлов каретка-станина обеспечивают минимальные потери мощности и длительное сохранение точности станка.

Главное движение (перемещение каретки с суппортами) осуществляется от электродвигателя постоянного тока. Изменение скорости движения каретки бесступенчатое. Привод обеспечивает плавное врезание резца и замедленный выход его. Станки имеют два расположенных один против другого суппорта, что позволяет производить строгание при ходе каретки в обе стороны одним из суппортов. Индивидуальные коробки подач обеспечивают все комбинации перемещения суппортов. Станки оснащены механизмом загрузки и выгрузки листа с гидравлическим приводом. Управление станком осуществляется непосредственно с рабочего места на подвижной каретке.

1 - станина  станка; 2 - пневмоцилиндры расположенные вдоль станины; 3 - стол на котором располагается лист для подготовки кромок; 4 - суппорт с резцами, перемешается вдоль станины по винту имеющего привод вращения; 5 - винт; 6 - резец обеспечивающий подготовку кромок; 7 - сменные стойки для поддержания листа.

Рисунок 13 – Схема кромкострогального станка

Таблица 7 – Техническая характеристика кромкострогального станка 7808

Технические данные	Значения
Наибольшие размеры обрабатываемого изделия, мм
Длина	8000
Ширина	3000
Высота	200
Количество гидравлических прижимов листа, шт.	8
Количество суппортов, шт	2
Пределы подач суппортов на один двойной ход каретки, мм	0,4...12
Пределы скоростей каретки с суппортами (бесступенчатое регулирование), м/мин	4...40
Наибольшее тяговое усилие на шестерне привода каретки, кН	60
Габариты станка мм:
Длина	14150
Ширина	4500
Высота	3250
Масса станка, кг.	38500

 

На   карусельных   станках 1Л532 (рисунок 14) осуществляется подготовка кромок под сварку кольцевых стыков обечаек и днищ.

1 - портал карусельного станка; 2 - планшайба, имеющая привод вращения  с рабочими скоростями; 3 - центрирующие кулачки планшайбы обеспечивающие установку обрабатываемой детали; 4 - суппорт станка перемещающийся вдоль портала; 5 - обойма для зажатия резца; 6 - заготовка.

Рисунок 14 - Схема карусельного станка

 

Таблица 8 – Техническая характеристика карусельного станка 1Л532

 

Технические характеристики	Значения
Наибольший диаметр обрабатываемой детали, мм	3 200
Наибольшая высота обрабатываемой детали, мм	1 600
Диаметр планшайбы, мм	2 800
Наибольшая масса обрабатываемой детали, кг	16 000
Частота вращения планшайбы, мин-1	1,25 - 63
Диапазон рабочих подач, мм/об	0,04 - 16
Наибольший крутящий момент на планшайбе, кН*м	67
Мощность электродвигателя главного движения, кВт	55
Вертикальное перемещение суппорта, мм	1 200
Горизонтальное перемещение суппорта, мм	1 720
Скорость скорость установочных перемещений, мм/мин	2 000
Наибольшее сечение державок закрепляемых резцов, мм	63
Габаритные размеры станка (Д х Ш х В), мм	5490 x 6540 x 5100
Масса станка, кг	43 000

 

3 Сборочные операции

 

Целью сборочных операций является обеспечение точного сопряжения соединительных элементов между собой в узле, то есть, чтобы обеспечить соосность элементов исключающих изгибающие моменты при работе конструкции, не учитываемые расчётом.

Так, для сосудов работающих под внутренним давлением, имеющих эллиптические или полусферические днища, ответственными за прочность конструкции являются продольные стыки обечаек, швы заготовок эллиптических днищ.

3.1 Требования к сборочным единицам аппарата

Обечайки. Обечайки диаметром свыше 1000 мм должны изготавливаться из листов максимально возможной длины. Вставки допускаются шириной не менее 400 мм для сосудов 1 группы (основная нагрузка- продольные швы).

Корпуса. После сборки  и сварки обечаек, корпус (без днищ) должен удовлетворять следующим условиям:

1. Отклонение по длине не более ±0,3% от номинальной длины, но не более ±75 мм, в данном случае не более 12,3 мм.

 

2. Отклонение от прямолинейности не более ± 2 мм на длине 1 м, но не более 20 мм при длине корпуса до 10 м. При этом местная непрямолинейность не учитывается: а) в местах сварных швов; б) в зоне вварки штуцеров и люков в корпус; в) в зоне конусности обечайки, используемой для достижения допустимых смещений кромок в кольцевых швах сосудов, имеющих эллиптические днища.

 

 

 

 

3. Отклонение от прямолинейности корпуса (без днищ) сосудов с внешними устройствами не превышают величину номинального зазора между внутренним диаметром корпуса и наружным диметром устройства на участке установки.

4. Отклонение внутреннего (наружного) диаметра корпуса должна быть  не более ±1% от номинального  диаметра, т.е. не более ±30,5 мм.

Днища. После сборки  и сварки днища должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Контроль качества сварных швов днищ после штамповки производится в объемах и методами, изложенными ОСТ 26.260.480-2003.

2. Отклонение внутреннего (наружного) диаметра цилиндрической части отбортованных днищ допускается не более ±30,5 мм (±1% номинального диаметра), относительная овальность не более 1%.

3. Предельное отклонение цилиндрической части ±5 мм.

4. Предельная высота отдельных вогнутостей на эллиптической части не более 4 мм.

5. Допуск наклона цилиндрической части не более 8 мм.

6. Допуск формы эллипсоидной поверхности не более 16 мм.