×
10.09.2019
219.017.c9ae

Способ изготовления баллонов высокого давления

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении баллонов высокого давления из алюминиевых сплавов АМг5 и Амг6. Способ изготовления заключается в последовательном превращении плоской заготовки в колпак с плоским дном вытяжкой без утонения стенок. Перед каждым вытяжным переходом заготовку нагревают в печи до температуры рекристаллизации. Инструмент покрывают антифрикционной композицией с фторсодержащими поверхностно-активными веществами. У полученного полого полуфабриката обрезают кромку и проводят обжим за 2-4 перехода в горячем состоянии и придают требуемую форму верхней части корпуса с горловиной. Затем в ней нарезают резьбу для установки запорной арматуры. Повышается качество баллонов. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении баллонов объемом от 0,5 до 10 л с одной горловиной и днищем, служащих для хранения сжатых и сжиженных газов под высоким давлением (35-70 бар).

При изготовлении баллонов высокого давления (БВД) основными требованиями являются обеспечение высокой прочности и герметичности баллона, которым в полной мере отвечают цельнометаллические конструкции, состоящие из корпуса с дном и горловиной, изготавливаемые обработкой металлов давлением.

Известны способы изготовления БВД с использованием закатки днища трубных заготовок (RU 2292251, RU 2429930). Такие способы являются весьма трудоемкими, поскольку требуют достаточно сложной технологии герметизации донной части баллона. Так, один из способов (RU 2292251) предполагает герметизацию закатанного полюса, по меньшей мере, однократным нанесением на внутреннюю зону днища специального анаэробного состава с последующей выдержкой до окончания процесса полимеризации состава. Другой способ герметизации днища (RU 2429930) заключается в рассверливании по центру конического отверстия, которое затем заваривают с присадкой сварочной проволоки и зачищают заваренную часть. Также для осуществления закатки необходимы специализированные дорогостоящие закатные машины.

Известны способы изготовления БВД, заключающиеся в установке закладных днищ в предварительно отрезанную трубную заготовку при помощи замковых соединений (RU 2320920, RU 2355500). При этом требуется предварительная калибровка внутреннего диаметра трубы с последующим обжимом и герметизацией стыков (RU 2320920), или герметизация соединения сваркой (RU 2355500), что также неминуемого снизит производительность и повысит трудоемкость изготовления.

Известен способ изготовления БВД из плоской стальной заготовки, осуществляемый с применением ротационной вытяжки с утонением стенки (RU 2354484). Предварительно нагретую заготовку подвергают многопереходной ротационной вытяжке, затем ротационной протяжкой доводят боковую часть корпуса до требуемой толщины и внутреннего диаметра, удаляют неровности на кромке и формируют горловину ротационной закаткой. Такому способу присущи следующие недостатки. Он требует специализированных ротационных машин, являющихся дорогостоящими и требующими высококвалифицированного персонала для обслуживания. Кроме того способ требует большого количества переходов: 7-14 для ротационной вытяжки и 8-16 для ротационной закатки, поэтому также является малопроизводительным.

Ближайшим аналогом к предлагаемому способу является способ изготовления БВД штамповкой из плоской заготовки (RU 2223161). При этом способе исходную круглую заготовку сворачивают в колпак с выпуклым дном. Затем дно дополнительно штампуют для придания ему формы, обеспечивающей устойчивость баллона. Корпус формируют вытяжкой с утонением стенки за 2-6 операций с промежуточными рекристаллизационными отжигами, а горловину - холодным (2-6 операций) или горячим (1-2 операции) обжимом края корпуса. Материалом баллона является малоуглеродистая сталь.

Этот способ имеет несколько недостатков. Использование стальных заготовок ведет к возрастанию массы баллона. Применение вытяжки с утонением стенки без нагрева требует проведения после каждого перехода рекристаллизационного отжига с последующим охлаждением полуфабриката на воздухе. Холодный обжим проводят с рекристаллизационным отжигом через каждые два перехода и низкотемпературным отжигом после последнего перехода. Все это приводит к преобладанию в технологии операций нагрева и охлаждения, существенно увеличивающих время технологического цикла изготовления БВД. Большое количество вытяжек с утонением без нанесения специальных покрытий неизбежно приведет к появлению на поверхности царапин, а при больших деформациях и к налипанию материала заготовки на инструмент (холодной сварке). Кроме того вследствие тяжелого массивного дна такой баллон будет металлоемким.

Известны технические решения изготовления сосудов из алюминиевых сплавов с целью снижения массы (RU 2136425, RU 2175088, RU 2382919), основанные на использовании трубных заготовок. Способ (RU 2136425) предполагает достаточно трудоемкое получение трубной заготовки прессованием слитка совместно с закалкой, холодную деформацию обжимом и окончательную закалку полых изделий, например, полых самолетных тяг. Остальные способы основаны на горячей закатке трубных заготовок, в том числе из термически неупрочняемых алюминиево-магниевых сплавов (RU 2382919), для получения горловин и днищ на внутренней оболочке (лейнере) с последующим нанесением внешней силовой неметаллической оболочки.

Такие способы обладают большим количеством недостатков. Трубный прокат из алюминиевых сплавов весьма дорогостоящий и в 1,5-2 раза дороже, чем листовой. Ротационная закатка горловины и днища в горячую требует поддержания оптимальной температуры в течение достаточно длительного времени при большом количестве переходов для сохранения оптимальной структуры сплава. Качество поверхности баллона будет низким вследствие наличия на днище и горловине следов от закатных роликов, что потребует дополнительной обработки. Способ требует применения специализированных закатных машин, являющихся дорогостоящими и требующими высокой квалификации обслуживающего персонала в сравнении с прессовым оборудованием.

Задачей заявляемого технического решения является разработка упрощенной и более экономичной технологии, обеспечивающей изготовление баллонов, лишенных недостатков, характерных для известного прототипа, а именно, обладающих меньшей массой при сохранении прочностных характеристик.

Задача решена следующим образом: применением вытяжки без утонения стенок при температуре Т=315…340°С к плоской исходной заготовке из алюминиево-магниевого сплава АМг5 или АМгб и последующими штамповочными переходами для утонения стенок с применением антифрикционных присадок. Экспериментальным подбором был определен материал, по своим характеристикам наилучшим образом соответствующий требованиям для изготовления БВД, а именно, термически неупрочняемый алюминиево-магниевый сплав с высоким содержанием магния - АМг5 или АМгб, а также температура нагрева для рекристаллизации сплава. Эти сплавы имеют низкую плотность (ρ=2650 кг/м3) при прочности, в холодном состоянии сопоставимой с низкоуглеродистыми сталями (σв=275…315 МПа), но низкой пластичностью (в отожженном состоянии δ=15…16%). При нагреве до температуры рекристаллизации такие сплавы приобретают свойство высокой пластичности, что позволяет подвергать их обработке глубокой вытяжкой. Технология изготовления баллона основана на известных операциях обработки металлов: давлением и резанием. Преобладание в технологии вытяжек без утонения обеспечивает снижение металлоемкости донной части БВД. У готового изделия толщина стенки составляет 50…65% от толщины дна.

Таким образом, достигнутыми результатами является получение конструкции цельнометаллического БВД, обладающего в 3 раза меньшей массой по сравнению со стальным, с высокими эксплуатационными характеристиками. Качество поверхности штампованных баллонов гораздо выше в сравнении с баллонами, полученными горячей закаткой трубы - на днище и горловине отсутствуют поперечные следы от закатных роликов. Проведенные пневматические испытания баллонов до разрушения показали, что БВД, изготовленные по предлагаемой новой технологии, разрушаются при давлении 25-26 МПа, а БВД, полученные закаткой из трубы, разрушаются при давлении 15-16 МПа. Контроль герметичности донной части методом акустической эмиссии показал, что изготовленные по предлагаемой технологии БВД имеют герметичность дна на уровне 100% от изготовленной партии.

Предлагаемый способ поясняется схемой иллюстрирующей фигурами 1-4 последовательность проведения операций. На фиг. 1 показано сворачивание исходной заготовки в колпак вытяжкой без утонения. На фиг. 2 - формирование корпуса баллона на заданный внутренний диаметр вытяжкой без утонения. На фиг. 3 формирование наружного диаметра корпуса вытяжкой с утонением стенки. На фиг. 4 формирование окончательных размеров верхней части корпуса и горловины баллона.

Предлагаемый способ изготовления БВД осуществляется следующим образом.

Используют, предварительно вырубленную из алюминиевого листа марки АМг5 или АМгб, плоскую круглую исходную заготовку, толщина которой соответствует толщине дна готового баллона. Перед каждой формоизменяющей операцией заготовку предварительно нагревают в печи до температуры рекристаллизации Т=315…340°С. При нагреве предел прочности снижается до 110-130 МПа, а относительное удлинение возрастает до 55-65%, обеспечивая значительную деформацию заготовки за один переход и сокращение количества штамповочных переходов.

Первой операцией (фиг. 1) проводят вытяжку без утонения стенки, получая полый колпак с плоским дном. Затем следует еще 3-5 последующих переходов вытяжки без утонения в горячем состоянии (фиг. 2), окончательно оформляющих внутренний диаметр корпуса с сохранением исходной толщины стенки. Полученный полуфабрикат подвергают 1-2 переходам вытяжки с утонением стенки (фиг. 3), увеличивая высоту, уменьшая толщину стенки и обеспечивая окончательное значение наружного диаметра корпуса.

Вытяжные операции проводят на гидравлическом прессе в штампе жестким пуансоном, с небольшим углом конусности для облегчения съема заготовки, через одну или несколько матриц. Вытяжные матрицы и пуансоны предварительно покрывают антифрикционной композицией с фторсодержащими поверхностно-активными веществами для уменьшения трения. Технология нанесения покрытия заимствована из пат. RU 2384600 и заключается в следующем. Поверхность очищается и обезжиривается растворителем, затем сушится (Т=110…120°С, t=30 мин). Для нанесения покрытия инструмент погружают в раствор фтортензидной композиции (t=60 мин), следя за тем, чтобы он не контактировал с воздухом. Для закрепления покрытия инструмент сушат (Т=110…120°С, t=60 мин). После каждых 150-200 отштампованных изделий необходимо повторное нанесение покрытия.

После вытяжных операций у полуфабриката отрезают неровную кромку на металлорежущем станке. Далее на гидравлическом прессе в штампе выполняют горячий обжим (Т=315…340°С), за 2-4 перехода (фиг. 4) придавая требуемую форму скругления по радиусу верхней части корпуса и горловину требуемого диаметра. У полученного БВД нарезают резьбу на металлорежущем оборудовании.

Конкретный пример осуществления способа показан для изготовления баллона объемом 1 л. Заготовка в форме кружка имеет диаметр 255 мм, толщину 7 мм и изготавливается вырубкой в штампе из листа марки АМг5 по ГОСТ 21631-76. Далее проводят четыре вытяжки без утонения, соответственно (фиг. 1, 2), на диаметры d1=178,5 мм; d2=132,1 мм; d3=103,0 мм; d4=83,0 мм и две вытяжки с утонением стенки (фиг. 3) на диаметры d5=79,0 мм и d6=76,0 мм с нагревом до температуры Т=340°С. По результатам проведенных авторами экспериментальных исследований технологии изготовления БВД толщина стенки полуфабриката после последней вытяжки в верхнем сечении составила 3,5 мм, а в нижнем 4,5 мм. Затем на металлорежущем станке обрезают неровную кромку и осуществляют горячий обжим (фиг. 4) за 2 перехода оформляя горловину диаметром dг=30 мм, в которой потом нарезают резьбу. В БГТУ «ВОЕНМЕХ» по предлагаемой технологии была изготовлена опытная партия БВД объемом 1 л в количестве 200 штук. БВД других типоразмеров изготавливают аналогичным способом.

Новизной предложенного способа изготовления является применение плоской круглой заготовки из трудно деформируемого сплава АМг5 или АМгб, штампуемой для оформления корпуса баллона преимущественно операциями вытяжки без утонения стенки с нагревом до температуры рекристаллизации (Т=315…340°С) при покрытии рабочего инструмента антифрикционной композицией с фторсодержащими поверхностно-активными веществами.

Совокупность отличительных признаков позволила обеспечить получение качественного БВД, обладающего высокой надежностью и удобством в эксплуатации. Изготовленный из плоской заготовки цельный баллон не требует герметизации закатанного участка или сварного соединения в донной части. Плоская форма дна, по сравнению с выпуклой после закатки, повысит устойчивость баллона в вертикальном положении. Баллоны из сплавов группы АМг почти в 3 раза легче стальных. По сравнению с закаткой изготовление БВД на гидравлических прессах обладает высокой производительностью и простотой обслуживания оборудования, что делает способ более технологичным.

В БГТУ «ВОЕНМЕХ» по предлагаемой технологии была изготовлена опытная партия БВД объемом 1 л в количестве 200 штук. БВД других типоразмеров изготавливают аналогичным способом.

Способ изготовления баллонов высокого давления из плоской круглой заготовки, включающий операции нагрева, обработки заготовки давлением и обработки резанием, с получением колпака с дном, затем колпак в нагретом состоянии подвергают многопереходной вытяжке до образования цилиндрического корпуса с днищем, далее формируют верхнюю часть корпуса с образованием горловины, в которой потом нарезают резьбу, отличающийся тем, что в качестве материала баллона используют термически неупрочняемый алюминиевый сплав марки АМг-5 или АМг-6, инструмент для выполнения штамповочных операций покрывают антифрикционной композицией, включающей фторсодержащие поверхностно-активные вещества, формируют колпак с плоским днищем, корпус формируют вытяжкой колпака без утонения стенок за 3-5 переходов с исходной толщиной и нужным внутренним диаметром и окончательно оформляют размеры 1-2 переходами вытяжки с утонением стенок, горловину формируют обжимом за 2-4 перехода с нагревом заготовки на каждой операции обработки давлением до температуры рекристаллизации, равной 315…340°С.
Способ изготовления баллонов высокого давления
Способ изготовления баллонов высокого давления
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 31 items.
26.08.2017
№217.015.ecd8

Способ уменьшения величины изгиба ствола

На внутреннюю поверхность ствола наносят покрытие из термоэмиссионного материала с работой выхода электронов до 3 эВ, что позволяет выравнивать температуру ствола при его неравномерном нагреве и, следовательно, уменьшить величину температурного изгиба ствола. Повышается надежность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628546
Дата охранного документа: 18.08.2017
19.01.2018
№218.016.0065

Электронная тепловая труба

Изобретение предназначено для применения в теплотехнике, а именно в устройствах для передачи тепла. Электронная тепловая труба включает в своем составе испаритель, паропровод, теплообменник-охладитель, паропровод, причем в качестве испарителя выступает катод, состоящий из элемента трубопровода...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629320
Дата охранного документа: 28.08.2017
20.01.2018
№218.016.15ef

Способ термической обработки изделия из псевдо - β титановых сплавов

Изобретение относится к способам термической обработки изделий или заготовок из псевдо-β титановых сплавов путем закалки и холодной пластической деформации и может быть реализовано в металлургии, а также в машиностроении в производстве для изготовления конкретных изделий из них, в частности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635113
Дата охранного документа: 09.11.2017
10.05.2018
№218.016.4e7d

Магнитогидродинамический генератор

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в магнитогидродинамических генераторах. Технический результат заключается в повышении КПД, надежности и долговечности. Магнитогидродинамический генератор (МГДГ) содержит источник рабочего тела, сопло, магнитогидродинамический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650887
Дата охранного документа: 18.04.2018
25.06.2018
№218.016.657a

Способ обработки глубоких отверстий

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для обработки глубоких отверстий в деталях, к которым предъявляются высокие требования в отношении увода и непрямолинейности оси обрабатываемых отверстий, используемых в авиастроении, судостроении, нефтемашиностроении и т.д....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658769
Дата охранного документа: 22.06.2018
25.06.2018
№218.016.6586

Способ обработки металлических изделий, полученных холодным пластическим деформированием

Изобретение относится к области металлургии. Для повышения надежности холоднодеформированных металлических изделий за счет повышения их пластичности и вязкости без снижения показателей прочности и твердости, а также снижения продолжительности обработки изделие после холодного пластического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002658563
Дата охранного документа: 21.06.2018
19.10.2018
№218.016.9347

Способ наблюдения земной поверхности из космоса

Изобретение относится к спутниковым системам наблюдения Земли. Способ включает перевод спутника с кратной геосинхронной орбиты на близкую по высоте компланарную квазисинхронную орбиту с малой периодичностью наблюдения заданного района Земли. За счет фазирования на кратной геосинхронной или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002670081
Дата охранного документа: 17.10.2018
19.01.2019
№219.016.b19c

Способ обучения плаванию

Изобретение относится к области образования и обучения. Для обучения плаванию проводят адаптацию обучаемого человека к водной среде, обучают человека занятию правильного положения тела в воде. Определяют емкость легких обучаемого человека путем определения интервала времени №1, в течение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677527
Дата охранного документа: 17.01.2019
24.01.2019
№219.016.b2fe

Способ изготовления крупногабаритной оснастки из композиционного материала

Изобретение относится к способу изготовления крупногабаритной оснастки из композиционного материала. Техническим результатом является снижение трудоемкости изготовления крупногабаритной оснастки с геометрическими формами высокой точности. Технический результат достигается способом изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677996
Дата охранного документа: 22.01.2019
24.01.2019
№219.016.b392

Оснастка для формирования профилированной ферменной конструкции из композиционного волокнистого материала

Изобретение относится к области изготовления профилированных ферменных конструкций из композиционного волокнистого материала и может быть использовано в авиационной и космической технике. Оснастка для формования профилированной ферменной конструкции из композиционного волокнистого материала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678025
Дата охранного документа: 22.01.2019
Showing 1-10 of 10 items.
10.08.2014
№216.012.e887

Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента

Использование: для оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют более одного нагружения исследуемого упругого элемента нагрузкой до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525320
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.12.2014
№216.013.125e

Способ термической обработки изделий из титанового сплава вт16

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке титановых сплавов. Способ термической обработки изделий из титанового сплава ВТ16 включает закалку путем нагрева до температуры 790-830°C, выдержки и охлаждения в воде. После закалки изделие нагревают до температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536125
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.03.2015
№216.013.322f

Способ термической обработки изделия из деформируемого сплава вт23

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке титановых сплавов. Способ термической обработки изделия из деформируемого сплава ВТ23 характеризуется тем, что изделие нагревают до 850°С, выдерживают 1 ч, охлаждают в воде и подвергают старению при температуре 550°С в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544322
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.01.2018
№218.016.15ef

Способ термической обработки изделия из псевдо - β титановых сплавов

Изобретение относится к способам термической обработки изделий или заготовок из псевдо-β титановых сплавов путем закалки и холодной пластической деформации и может быть реализовано в металлургии, а также в машиностроении в производстве для изготовления конкретных изделий из них, в частности,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002635113
Дата охранного документа: 09.11.2017
20.04.2019
№219.017.35bd

Способ повышения деформационных свойств тугоплавких металлов

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке давлением молибдена, и может быть использовано при изготовлении изделий летательных аппаратов, теплообменников, тепловых экранов. Способ обработки заготовок из холоднодеформированного молибдена включает формообразующую пластическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685298
Дата охранного документа: 17.04.2019
20.06.2019
№219.017.8cbd

Способ термической обработки заготовки или изделия (пружин) из бронзы брнхк 2,5-0,7-0,6

Изобретение относится к металлургии, в частности к упрочняющей термической обработке дисперсионно-упрочняемых бронз. Способ термической обработки изделий из бронзы БрНХК 2,5-0,7-0,6, подвергнутой термодеформационной обработке, включает аэротермоакустическую обработку, которая заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691823
Дата охранного документа: 18.06.2019
02.11.2019
№219.017.dd9b

Способ термической обработки изделий из α+β титановых сплавов

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке двухфазных титановых сплавов. Способ обработки изделия из титанового сплава ВТ16, включающий нагрев подвергнутого пластической деформации и отжигу изделия, выдержку и охлаждение. Осуществляют нагрев до температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704953
Дата охранного документа: 31.10.2019
12.04.2023
№223.018.428f

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости на основе отходов масложирового производства для магнитно-абразивной обработки металлов

Изобретение относится к производству смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и их концентратам, используемых при механической обработке металлов, а именно для магнитно-абразивной обработки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Концентрат смазочно-охлаждающих жидкостей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002769313
Дата охранного документа: 30.03.2022
27.05.2023
№223.018.71d2

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки металлов

Настоящее изобретение относится к концентрату смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки алюминия и его сплавов и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности. Заявленный концентрат смазочно-охлаждающей жидкости содержит мыла смоляных или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002792075
Дата охранного документа: 16.03.2023
01.06.2023
№223.018.74da

Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости для магнитно-абразивной обработки металлов

Изобретение относится к концентратам СОЖ, которые могут быть использованы в виде водных растворов в машиностроительной отрасли на операциях МАО цветных металлов, сталей и их сплавов. Концентрат смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) состоит из компонентов, мас.%: триэтаноламиновое мыло...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002790826
Дата охранного документа: 28.02.2023
+ добавить свой РИД