RU2192325C2

RU2192325C2 - Method for making single-corrugation bellows

Info

Publication number: RU2192325C2
Application number: RU99114264A
Authority: RU
Inventors: Н.П. Глухов; Д.А. Ширяев; В.П. Кругликов
Original assignee: Производственное объединение "ЭлектроХимический завод" Научно-технический центр "Центробежные технологии"
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2002-11-10

Abstract

FIELD: manufacture of single-corrugation bellows with cylindrical shells. SUBSTANCE: method is realized by performing radial shaping of corrugation of tubular blank and upsetting blank in lower die while applying inner pressure. Method comprises step of preliminarily determining total measured volume of working liquid in cavity of tubular blank and maximum pressure value at radial shaping realized by supplying working liquid to cavity of tubular blank restricting inner sealed space of lower die; performing axial upsetting in die at sustaining inner pressure that is less by (3-6)% than maximum pressure of working liquid inside inner space at radial shaping; additionally supplying total measured volume of working liquid and removing air remaining in lower die or realizing radial shaping and axial upsetting by two stages. At first stage radial shaping of corrugation is realized by supplying part of total volume of working liquid consisting (60-70)% of its value and performing axial upsetting only by (30-40)%. At second stage radial shaping is realized by supplying remaining volume of working liquid and completing axial upsetting. EFFECT: enhanced quality of single-corrugation bellows with cylindrical shells operating at high temperature and pressure values. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам гофрирования труб, а именно, к способу изготовления одногофрового сильфона с цилиндрическими обечайками. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of corrugating pipes, and in particular, to a method for manufacturing a single-core bellows with cylindrical shells.

Известны способы формообразования гофрированных труб гидроформовкой, которые реализуются с использованием предварительной радиальной формовки свободного участка заготовки с последующим продольным нагружением [Хейфец Р. Г. и др. Гидроформовка тонкостенных трубчатых диафрагм. Кузнечно-штамповочное производство, 1989, 7 с. 26-28]. Known methods of forming corrugated pipes by hydroforming, which are implemented using preliminary radial molding of a free section of the workpiece with subsequent longitudinal loading [Kheifets R.G. et al. Hydroforming of thin-walled tubular diaphragms. Forging and stamping production, 1989, 7 pp. 26-28].

Наиболее близким к заявляемому решению является способ изготовления гофрированых труб [Авторское свидетельство СССР 1530292, кл. В 21 D 15/10,], в котором предварительную радиальную формовку гофр осуществляют на поверхности заготовки, последующую термообработку и осевую осадку в матрицах на оправке с приложением внутреннего давления, радиальную формовку производят горячей раздачей парогазовой смесью при определении величины давления в стадии осевой осадки пробной формовкой по беспрепятственному извлечению оправки и матриц после снятия давления. Closest to the claimed solution is a method of manufacturing corrugated pipes [USSR Copyright Certificate 1530292, cl. In 21 D 15/10,], in which the preliminary radial molding of the corrugations is carried out on the surface of the workpiece, the subsequent heat treatment and axial settlement in the matrices on the mandrel with the application of internal pressure, the radial molding is carried out by hot distribution with a vapor-gas mixture when determining the pressure in the axial upsetting stage of the test molding to easily remove the mandrel and dies after relieving the pressure.

Недостаток известных способов гидроформовки состоит в том, что применением их не удается получить одногофровый сильфон высокого качества с малым радиусом перехода от полок сильфона к цилиндрическим обечайкам при сохранении высокой соосности последних и малой разнотолщинности оболочки. A disadvantage of the known methods of hydroforming is that they cannot be used to obtain a single-sided bellows of high quality with a small radius of transition from the shelves of the bellows to the cylindrical shells while maintaining a high alignment of the latter and a small thickness of the shell.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение качество изготовленных сильфонов. The problem to which the invention is directed, is to improve the quality of manufactured bellows.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе изготовления одногофровых сильфонов с цилиндрическими обечайками, включающем радиальную формовку гофра из трубной заготовки и ее осевую осадку в матрице с приложением внутреннего давления, предварительно определяют полный мерный объем рабочей жидкости в полости трубной заготовки и максимальное давление при радиальной формовке, радиальную формовку гофра осуществляют подачей рабочей жидкости в полость трубной заготовки, образующей внутренний герметизированный объем матрицы, а осевую осадку в матрице осуществляют при поддержании внутреннего давления на 3%-6% меньше максимального давления рабочей жидкости во внутреннем объеме при радиальной формовке. The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of manufacturing single-sided bellows with cylindrical shells, including radial molding of the corrugation from the tube stock and its axial draft in the matrix with the application of internal pressure, the total measured volume of the working fluid in the cavity of the tube stock and the maximum pressure at radial forming, radial molding of the corrugation is carried out by supplying a working fluid to the cavity of the tubular billet, forming an internal sealed volume of the matrix and axial sediment in the matrix is carried out while maintaining internal pressure 3% -6% less than the maximum pressure of the working fluid in the internal volume during radial molding.

В варианте способа подают полный мерный объем рабочей жидкости и удаляют из матрицы остатки воздуха. In a variant of the method, a full measured volume of the working fluid is supplied and residual air is removed from the matrix.

В другом варианте способа радиальную формовку и осевую осадку выполняют в две ступени, на первой из которых осуществляют радиальную формовку гофра подачей части полного мерного объема рабочей жидкости, равной 60%-70% его величины, и часть осевой осадки, составляющий 30%-40% ее полной величины, а на второй ступени осуществляют радиальную формовку подачей оставшейся части полного мерного объема и оставшуюся часть осевой осадки. In another embodiment of the method, radial molding and axial draft are performed in two stages, at the first of which the corrugation is radially molded by supplying a part of the full measured volume of the working fluid equal to 60% -70% of its value, and a part of the axial draft of 30% -40% its full size, and at the second stage radial molding is carried out by feeding the remaining part of the full measured volume and the remaining part of the axial draft.

Технический результат, достигаемый при осуществелении изобретения, - повышение качества одногофрового сильфона с цилиндрическими обечайками за счет уменьшения разнотолщинности в цилиндрических обечайках, во впадине гофры, уменьшения радиуса перехода от полок сильфона к цилиндрическим обечайкам и увеличения соосности цилиндрических обечаек. The technical result achieved by the implementation of the invention is to improve the quality of a single-sided bellows with cylindrical shells by reducing the thickness difference in the cylindrical shells, in the depression of the corrugation, reducing the radius of transition from the shelves of the bellows to the cylindrical shells and increasing the alignment of the cylindrical shells.

На фиг.1 представлена схема предварительной радиальной формовки; на фиг. 2 - начальная стадия осадки на матрице; на фиг.3 - заключительная стадия осадки на матрице. Figure 1 presents a diagram of the preliminary radial molding; in FIG. 2 - the initial stage of precipitation on the matrix; figure 3 - the final stage of precipitation on the matrix.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Цилиндрическую заготовку 1 устанавливают на цилиндрические оправки 2 и помещают в форму, образованную подвижными крышками 3 с уплотнениями 4 и обоймой 5, в которой размещена матрица 6. Форму размещают между подвижной верхней и неподвижной нижней опорами пресса, действие которого на крышки формы на чертежах условно обозначено силами F. The cylindrical billet 1 is mounted on cylindrical mandrels 2 and placed in a mold formed by movable covers 3 with seals 4 and a holder 5 in which the matrix is placed 6. The mold is placed between the movable upper and fixed lower press supports, the action of which on the mold covers is conventionally indicated on the drawings forces F.

Во внутреннюю полость заготовки, образующую внутренний герметизированный объем матрицы, через вентиль 7 подают рабочую жидкость. При заполнении полости остатки воздуха выходят через вентиль 8. После удаления воздуха вентиль 8 перекрывается и в обойму заливается мерный объем рабочей жидкости, утечение которой предотвращается уплотнениями 4. При подаче мерного объема рабочей жидкости во внутреннюю полость заготовки выполняют радиальную формовку заготовки 1 и определяют максимальное давление во внутреннем объеме полости по манометру 9. В этой стадии формовки опоры пресса не перемещаются и величина хода между крышками 3 и матрицей 6, равная L (фиг.1), остается неизменной. In the internal cavity of the workpiece, forming an internal sealed volume of the matrix, through the valve 7 serves the working fluid. When filling the cavity, the remaining air flows through valve 8. After the air is removed, valve 8 is closed and a measured volume of the working fluid is poured into the cage, the leakage of which is prevented by seals 4. When a measured volume of working fluid is fed into the inner cavity of the workpiece, the workpiece 1 is radially molded and the maximum pressure is determined in the internal volume of the cavity by the pressure gauge 9. At this stage of molding, the press supports do not move and the stroke between the covers 3 and the matrix 6, equal to L (Fig. 1), remains unchanged.

При осевой осадке заготовки 1 крышки 3, под действием опор пресса сближаясь по вертикали (фиг.2), соприкасаются с матрицей 6 (фиг.3), завершая формирование цилиндрических обечаек 10 и гофры 11 одногофрового сильфона. При осевой осадке величину давления во внутреннем объеме поддерживают вентилем 7 по манометру 9 на 3%-6% меньше максимального, определенного при радиальной формовке. When the axial draft of the blank 1 of the cover 3, under the action of the press supports approaching vertically (figure 2), they are in contact with the matrix 6 (figure 3), completing the formation of cylindrical shells 10 and corrugations 11 of a single-frame bellows. With axial upset, the pressure in the internal volume is supported by valve 7 by a manometer 9, 3% -6% less than the maximum value determined by radial molding.

Величина мерного объема рабочей жидкости определяется при пробной формовке для конкретной толщины стенки заготовки и длины полок гофры и радиусов ее перехода в цилиндрические обечайки. The size of the measured volume of the working fluid is determined during test molding for a specific wall thickness of the workpiece and the length of the shelves of the corrugation and the radii of its transition into cylindrical shells.

По варианту способа трубную заготовку 1 предварительно подвергают радиальной формовке, используя 60%-70% мерного, ранее определенного объема рабочей жидкости (фиг.1). После этого выполняют часть осевой осадки, составляющую 30%-40% от величины полной осевой осадки L (фиг.2). При осевой осадке величину давления во внутреннем объеме поддерживают вентилем 7 по манометру 9 на 3%-6% меньше максимального, определенного при радиальной формовке полным мерным объемом рабочей жидкости. Выполняют вторую ступень радиальной формовки, используя оставшуюся часть (30%-40%) мерного объема рабочей жидкости. Завершают формование сильфона, выполняя оставшуюся часть (60%-70%) осевой осадки. При выполнении второй части осевой осадки на 0,6-0,7 части от полного осевого хода крышек 3 величину давления во внутреннем объеме полости поддерживают вентилем 7 по манометру 9 на 3%-6% меньше максимального, определенного при радиальной формовке полным мерным объемом рабочей жидкости. При изготовлении сильфона по варианту способа осуществляется больше операций, однако этот вариант позволяет обеспечить стабильность параметров сильфона при разбросе толщины исходных заготовок. According to a variant of the method, the tube billet 1 is preliminarily subjected to radial molding using 60% -70% of a measured, previously determined volume of the working fluid (Fig. 1). After this, a part of the axial draft, which is 30% -40% of the total axial draft L, is performed (FIG. 2). With axial draft, the pressure in the internal volume is supported by valve 7 by a manometer 9, 3% -6% less than the maximum value determined by radial molding with the full measured volume of the working fluid. The second stage of radial molding is performed using the remaining part (30% -40%) of the measured volume of the working fluid. Complete the bellows molding by performing the remainder (60% -70%) of axial draft. When performing the second part of the axial draft by 0.6-0.7 parts of the full axial travel of the covers 3, the pressure in the internal volume of the cavity is supported by the valve 7 by the manometer 9, 3% -6% less than the maximum value determined by radial molding with the full measured volume of the working liquids. In the manufacture of a bellows according to a variant of the method, more operations are performed, however, this option allows to ensure the stability of the parameters of the bellows when the thickness spread of the original workpieces.

Пример. Трубную заготовку диаметром 124 мм и толщиной стенки 0,15 мм из стали ЧС35ВИ деформировали радиальной раздачей. Максимальное давление при радиальной формовке составило 3 МПа. После раздачи диаметр гофрированной заготовки составил 130 мм, т.е. деформация по диаметру составила 5%. При осевой осадке по способу и варианту способа давление рабочей жидкости поддерживалось на уровне 2,82 - 2,91 МПа. Example. A tube billet with a diameter of 124 mm and a wall thickness of 0.15 mm made of steel ChS35VI was deformed by radial distribution. The maximum pressure during radial molding was 3 MPa. After distribution, the diameter of the corrugated workpiece was 130 mm, i.e. diameter strain was 5%. When axial draft according to the method and method variant, the working fluid pressure was maintained at a level of 2.82 - 2.91 MPa.

При изготовлении сильфона из такой же заготовки по варианту способа в полость для радиальной формовки подавалось 60%-70% ранее определенного мерного объема рабочей жидкости. Давление после подачи этой части мерного объема рабочей жидкости при радиальной формовке не превысило 2,9 МПа. После раздачи диаметр гофрированной заготовки составил 129 мм, т.е. деформация по диаметру составила 4%. После этого выполнили 30%-40% осевой осадки, поддерживая давление в полости на уровне 2,82 - 2,91 МПа. Подали в полость оставшуюся часть (30%-40%) мерного объема рабочей жидкости. Завершили формование сильфона осевой осадкой на оставшиеся 60%-70% величины полного осевого хода L крышек 3. При второй осевой осадке по варианту способа давление рабочей жидкости поддерживалось также на уровне 2,82 - 2,91 МПа. In the manufacture of a bellows from the same workpiece according to a variant of the method, 60% -70% of a previously determined measured volume of the working fluid was supplied to the cavity for radial molding. The pressure after feeding this part of the measured volume of the working fluid during radial molding did not exceed 2.9 MPa. After distribution, the diameter of the corrugated workpiece was 129 mm, i.e. diameter strain was 4%. After that, 30% -40% of axial draft was performed, maintaining the pressure in the cavity at the level of 2.82 - 2.91 MPa. The remaining portion (30% -40%) of the measured volume of the working fluid was fed into the cavity. The bellows were completed by axial upsetting for the remaining 60% -70% of the total axial stroke L of caps 3. In the second axial upsetting according to the method variant, the working fluid pressure was also maintained at 2.82 - 2.91 MPa.

Толщина стенки во впадине гофры составила 0,149 мм и цилиндрических обечайках составила 0,148 мм, т.е. разнотолщинность около 0,7%. Радиусы перехода от полок гофры к цилиндрическим обечайкам 0,3 мм, несоосность цилиндрических обечаек не более 0,02. Создание в полости заготовки давления рабочей жидкости на уровне 3 МПа позволило сформировать одногофровый сильфон, легко извлечь оправку и разобрать комплект. Величина давления была определена при пробной формовке. Уменьшение или увеличение давления рабочей жидкости за пределы 2,82 - 2,91 МПа неизменно усложняло извлечение оправки и матриц, неблагоприятно сказывалось на геометрии гофра или приводило к нарушению целостности сильфона. The wall thickness in the depression of the corrugation was 0.149 mm and the cylindrical shells were 0.148 mm, i.e. the thickness difference is about 0.7%. The radii of the transition from the corrugation shelves to the cylindrical shells of 0.3 mm, the misalignment of the cylindrical shells of not more than 0.02. The creation of a working fluid pressure in the cavity of the workpiece at a level of 3 MPa made it possible to form a single-wave bellows, it is easy to remove the mandrel and disassemble the kit. The pressure value was determined during test molding. A decrease or increase in the pressure of the working fluid beyond 2.82 - 2.91 MPa invariably complicated the extraction of the mandrel and dies, adversely affected the geometry of the corrugation or led to a violation of the integrity of the bellows.

Способ позволяет за счет повышения качества одногофрового сильфона с цилиндрическими обечайками в результате уменьшения разнотолщинности в цилиндрических обечайках и впадине гофра, уменьшения радиуса перехода от полок сильфона к цилиндрическим обечайкам и увеличения соосности цилиндрических обечаек получать одногофровые сильфоны, работающие при высоких давлениях и температурах. The method allows, by improving the quality of a single-sided bellows with cylindrical shells as a result of reducing the thickness in the cylindrical shells and the corrugation cavity, reducing the radius of the transition from the shelves of the bellows to the cylindrical shells and increasing the alignment of the cylindrical shells, to obtain single-frame bellows operating at high pressures and temperatures.

Claims

1. Способ изготовления одногофровых сильфонов с цилиндрическими обечайками, включающий радиальную формовку гофра из трубной заготовки и ее осевую осадку в матрице с приложением внутреннего давления, отличающийся тем, что предварительно определяют полный мерный объем рабочей жидкости в полости трубной заготовки и максимальное давление при радиальной формовке, радиальную формовку гофра осуществляют подачей рабочей жидкости в полость трубной заготовки, образующей внутренний герметизированный объем матрицы, а осевую осадку в матрице осуществляют при поддержании внутреннего давления на 3-6% меньше максимального давления рабочей жидкости во внутреннем объеме при радиальной формовке. 1. A method of manufacturing a single-sided bellows with cylindrical shells, including radial molding of the corrugation from the pipe billet and its axial draft in the matrix with the application of internal pressure, characterized in that they first determine the total measured volume of the working fluid in the cavity of the pipe billet and the maximum pressure during radial molding, the corrugation is radially molded by supplying a working fluid to the cavity of the tubular billet forming an internal sealed volume of the matrix, and axial settlement in the matrix while maintaining internal pressure, they are 3-6% less than the maximum pressure of the working fluid in the internal volume during radial molding.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подают полный мерный объем рабочей жидкости и удаляют из матрицы остатки воздуха. 2. The method according to p. 1, characterized in that serves the full measured volume of the working fluid and remove residual air from the matrix.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что радиальную формовку и осевую осадку выполняют в две ступени, на первой из которых осуществляют радиальную формовку гофра подачей части полного мерного объема рабочей жидкости, равной 60-70% его величины, и часть осевой осадки, составляющий 30-40% ее полной величины, а на второй ступени осуществляют радиальную формовку подачей оставшейся части полного мерного объема и оставшуюся часть осевой осадки. 3. The method according to p. 1, characterized in that the radial molding and axial draft are performed in two stages, the first of which carry out radial molding of the corrugation by supplying part of the full measured volume of the working fluid equal to 60-70% of its value, and part of the axial draft , comprising 30-40% of its total value, and at the second stage radial molding is carried out by feeding the remaining part of the full measured volume and the remaining part of the axial draft.