RU2465090C1

RU2465090C1 - Method of making high-pressure thin-wall vessels and device to this end

Info

Publication number: RU2465090C1
Application number: RU2011123385/02A
Authority: RU
Inventors: Николай Александрович Макаровец (RU); Николай Александрович Макаровец; Рудольф Анатольевич Кобылин (RU); Рудольф Анатольевич Кобылин; Алексей Евгеньевич Белов (RU); Алексей Евгеньевич Белов; Владимир Тимофеевич Собкалов (RU); Владимир Тимофеевич Собкалов; Александр Андреевич Хитрый (RU); Александр Андреевич Хитрый; Галина Николаевна Лукьянцева (RU); Галина Николаевна Лукьянцева; Дмитрий Викторович Анненков (RU); Дмитрий Викторович Анненков
Priority date: 2011-06-08
Filing date: 2011-06-08
Publication date: 2012-10-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and may be used if making high-pressure thin-wall vessels. Blank with conical transition section on outer surface and variable-thickness bottom with center bulge is used. First, blank cylindrical section in cold state is subjected to rotary drawing in several passes to make bulged cylindrical section for breaking-down of neck, thin-wall cylindrical section, and transition section with conical inner surface. Said rotary drawing is carried out with intermediate recrystallisation annealing and shot blasting. Then, after heating in inductor, the blank is displaced over chute toward clamp and fed therein by pusher for rotary breaking-down with gas flame heating and heating temperature control. Note here that has jet envelopes completely the entire machining zone. Pyrometer is mounted above heating zone and clear of the blank axis so that laser marker beam is directed at right angle to blank surface.

EFFECT: higher precision and quality.

14 cl, 5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к изготовлению сосудов высокого давления, например, различных баллонов, лейнеров, огнетушителей и т.п., предназначенных для сжиженных и растворенных газов, используемых в различных областях техники.The invention relates to the field of metal forming, in particular the manufacture of pressure vessels, for example, various cylinders, liners, fire extinguishers, etc., designed for liquefied and dissolved gases used in various fields of technology.

Основными требованиями, предъявляемыми к сосудам высокого давления, являются обеспечение их высокой конструктивной прочности и эксплуатационной надежности при минимальных весовых характеристиках. Поэтому для изготовления облегченных сосудов используют высокопрочные легированные стали, которые позволяют при минимальных толщинах стенки выдерживать высокие рабочие давления.The main requirements for high-pressure vessels are to ensure their high structural strength and operational reliability with minimal weight characteristics. Therefore, for the manufacture of lightweight vessels, high-strength alloyed steels are used that can withstand high working pressures at minimum wall thicknesses.

Однако изготовление облегченных тонкостенных сосудов связано с большими проблемами при формообразовании цилиндрической части и горловины, связанные с высокой склонностью к гофрообразованию в процессе формообразования.However, the manufacture of lightweight thin-walled vessels is associated with great problems in the shaping of the cylindrical part and the neck, associated with a high tendency to corrugation in the shaping process.

При определении уровня техники использовались общедоступные сведения, предоставленные в различных отечественных и зарубежных источниках информации.In determining the level of technology, publicly available information provided in various domestic and foreign sources of information was used.

Известен способ изготовления баллонов, описанный в книге М.А.Гредитора. «Давильные работы и ротационное выдавливание», Москва, Машиностроение, 1971 г., с.58-63, заключающийся в том, что трубную заготовку на концевой части нагревают в индукторе высокочастотной установки на длине на 5÷10 мм больше длины деформируемого участка до температуры 1100÷1250°C, затем вводят ее в полый шпиндель закатной машины и закрепляют в нем. Шпинделю машины придают вращение. Затем деформирующим инструментом трения придают форму днищу. При повороте формователя - инструмента трения металл выдавливается внутрь заготовки, стык металла уплотняется, а шов сваривается. После этого закатывают горловину формователем, имеющим профиль горловины (рис.38, стр.60).A known method of manufacturing cylinders described in the book of M.A.Greditor. "Pressure work and rotational extrusion", Moscow, Mechanical Engineering, 1971, p. 58-63, which consists in the fact that the tube billet at the end part is heated in the inductor of a high-frequency installation for a length of 5 ÷ 10 mm more than the length of the deformable section to a temperature 1100 ÷ 1250 ° C, then it is introduced into the hollow spindle of the rolling machine and fixed in it. The machine’s spindle is rotated. Then a friction deforming tool forms the bottom. When turning the former - the friction tool, the metal is squeezed into the workpiece, the joint of the metal is compacted, and the seam is welded. After that, the neck is rolled up by a former having a neck profile (Fig. 38, p. 60).

Недостатком известного способа является невысокая прочность в цилиндрической части баллона при большой толщине стенки (22÷32 мм), что обуславливает большой вес баллона.The disadvantage of this method is the low strength in the cylindrical part of the container with a large wall thickness (22 ÷ 32 mm), which leads to a large weight of the container.

Кроме того, в стыке днища баллона возможны непровары и трещины (стр.63), что требует дополнительные механические обработки - высверливанию дефектной зоны, нарезанию резьбы и после этого заглушению резьбовой пробкой.In addition, lack of penetration and cracks are possible at the junction of the bottom of the cylinder (p. 63), which requires additional machining - drilling of the defective zone, threading and then plugging with a threaded plug.

Известен также способ изготовления баллонов (а.с. СССР №1002071, кл. В21D 51/24, 1983 г.), в котором закатку горловины баллона осуществляют путем формирования переходного и цилиндрического участков нагретого конца вращающейся трубной заготовки формирующим и с поворотом роликов относительно оси подпирающим роликами. Недостатком данного способа при деформировании тонкостенных заготовок из-за высокой разовой деформации является образование на внутренней поверхности горловины складок и гофр металла.There is also known a method of manufacturing cylinders (AS USSR No. 1002071, class B21D 51/24, 1983), in which the neck of the cylinder is rolled by forming the transitional and cylindrical sections of the heated end of the rotating tube billet by forming and rotating the rollers about the axis locking rollers. The disadvantage of this method when deforming thin-walled blanks due to the high one-time deformation is the formation on the inner surface of the neck of the folds and corrugations of the metal.

Кроме того, для получения профиля горловины и днищ с поворотом формирующего и подпирающего роликов или инструмента трения относительно оси заготовки требуется применение специального оборудования. В результате ограничиваются технологические использования известных способов для закатки горловин и днищ баллонов на универсальном оборудовании типа токарных и обкатных станков, применяемых в машиностроении.In addition, to obtain the profile of the neck and bottoms with rotation of the forming and supporting rollers or the friction tool relative to the axis of the workpiece, the use of special equipment is required. As a result, the technological use of known methods for rolling up the neck and bottoms of cylinders on universal equipment such as turning and rolling machines used in mechanical engineering is limited.

К недостаткам этого технического решения является также отсутствие операции формоизменения цилиндрической части заготовок повышающей точность геометрических размеров и механическую и циклическую прочность сосудов давления при минимальных толщинах стенки.The disadvantages of this technical solution is the lack of the operation of changing the cylindrical part of the workpieces increasing the accuracy of the geometric dimensions and the mechanical and cyclic strength of the pressure vessels with minimal wall thicknesses.

Наиболее близким по своей технической сущности является «Способ закатки горловины» - патент RU 2002538 C1, B21D 51/24 включающий поэтапное формирование переходного и цилиндрического участков горловины на нагретом конце вращающейся трубной цилиндрической заготовки с формирующим и опорно-калибрующим роликами, на первом этапе опорно-калибрующим роликом на конце трубчатой (цилиндрической) формируют опорный участок, на втором этапе опорный участок переформировывают возвратно-поступательным перемещением формирующего ролика по криволинейной траектории с величиной обжима не более 0,3 радиуса формирующего ролика за один проход, на третьем этапе осевым перемещением опорно-калибрующего ролика формуют окончательный профиль горловины.The closest in technical essence is the “Method of neck sealing” - patent RU 2002538 C1, B21D 51/24, which includes the step-by-step formation of transitional and cylindrical sections of the neck at the heated end of a rotating cylindrical billet with forming and supporting-gauge rollers, at the first stage of support with a calibrating roller at the end of the tubular (cylindrical) support section is formed, at the second stage, the support section is re-formed by reciprocating movement of the forming roller along curved tracks thorium with a crimp value of not more than 0.3 radius of the forming roller in one pass, at the third stage, by axial movement of the support-gauge roller, the final neck profile is formed.

Данный способ принят авторами за прототип.This method is adopted by the authors for the prototype.

Недостатком данного способа применительно к проблеме получения тонкостенных сосудов является отсутствие дополнительного подогрева с контролем и регулированием температуры нагрева заготовки при закатке горловины, а также отсутствие операций по утонению цилиндрической части заготовки.The disadvantage of this method in relation to the problem of obtaining thin-walled vessels is the lack of additional heating with control and regulation of the heating temperature of the workpiece when rolling the neck, as well as the absence of operations to thin the cylindrical part of the workpiece.

Известно также устройство для осуществления способа закатки горловины - патент RU №2002538 C1, B21D 51/24, содержащее высокочастотный индуктор для нагрева конца цилиндрической заготовки под закатку, деформирующие ролики и цанговый зажим, закрепленный в шпинделе станка.There is also known a device for implementing the method of rolling the neck - patent RU No.2002538 C1, B21D 51/24, containing a high-frequency inductor for heating the end of the cylindrical billet for rolling, deforming rollers and a collet clamp mounted in the spindle of the machine.

Основным недостатком описанного устройства является отсутствие дополнительного подогрева концевой части заготовки, а также средств контроля и регулирования температуры.The main disadvantage of the described device is the lack of additional heating of the end part of the workpiece, as well as means of temperature control and regulation.

Данное устройство также принято авторами за прототип.This device is also taken by the authors as a prototype.

Задачей способа и устройства, принятого авторами за прототипы, являлось расширение технологических возможностей производства толстостенных баллонов.The objective of the method and device adopted by the authors for the prototypes was to expand the technological capabilities of the production of thick-walled cylinders.

Общими признаками с предлагаемым способом и устройством являются нагрев конца цилиндрической заготовки в высокочастотном индукторе, закрепление ее в зажиме шпинделя и ротационный обжим горловины деформирующими роликами.Common features with the proposed method and device are heating the end of the cylindrical billet in a high-frequency inductor, securing it in the spindle clamp and rotational neck compression with deforming rollers.

В отличие от прототипа в предлагаемом заявителем способе изготовления тонкостенных сосудов высокого давления используют заготовку с переходным участком коническим по наружной поверхности и дном переменной толщиной стенки с центровым утолщением, вначале заготовку подвергают ротационной вытяжке цилиндрической части в холодном состоянии за один или несколько переходов с образованием утолщенной части под обжим горловины, тонкостенной цилиндрической части, переходного участка конического по внутренней поверхности и с разделением деформации между переходами, с промежуточными термическими операциями рекристаллического отжига и дробеструйными обработками, затем после нагрева в индукторе перемещают ее по лотку к зажиму, затем загружают в него толкателем и выполняют ротационный обжим горловины с газопламенным подогревом заготовки и с контролем и регулированием температуры нагрева; в предлагаемом устройстве для осуществления способа индуктор установлен на расстоянии от зажима 1,0÷1,5 длины заготовки, перед индуктором и за ним размещен лоток для загрузки и выгрузки заготовок, при этом газовая горелка закреплена на узле ролика, а пирометр установлен над зоной нагрева заготовки и на расстоянии от оси заготовки с направлением луча лазерного маркера под прямым углом к обрабатываемой поверхности.In contrast to the prototype, the method proposed by the applicant for the manufacture of thin-walled pressure vessels uses a preform with a transition section conical on the outer surface and a bottom with a variable wall thickness with a center thickening; first, the preform is subjected to rotational drawing of the cylindrical part in a cold state for one or several transitions with the formation of a thickened part for crimping the neck, thin-walled cylindrical part, the transitional section of the conical on the inner surface and with def rmatsii between transitions, with intermediate thermal operations rekristallicheskogo annealing and shot blasting, and then after heating it in the inductor is transferred on a tray to the clamp is then loaded into it and operate the rotary pusher crimp cap from the heated preform by flame and with the control and regulation of the heating temperature; in the proposed device for implementing the method, the inductor is installed at a distance from the clamp 1.0 ÷ 1.5 of the length of the workpiece, in front of the inductor and behind it there is a tray for loading and unloading the workpieces, while the gas burner is mounted on the roller assembly, and the pyrometer is installed above the heating zone the workpiece and at a distance from the axis of the workpiece with the direction of the beam of the laser marker at a right angle to the work surface.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, способ характеризуется следующими признаками:In special cases, that is, in specific forms of execution, the method is characterized by the following features:

- используют заготовку с толщиной стенки цилиндрической части, равной 3÷7 толщинам стенки цилиндрической части готового сосуда;- use a workpiece with a wall thickness of the cylindrical part equal to 3 ÷ 7 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel;

- донная часть заготовки выполнена с толщиной стенки в зоне сопряжения дна с коническим переходным участком, равной 1,5÷2,1 толщинам стенки цилиндрической части готового сосуда и возрастающей к центровому утолщению до 2,2÷3 толщин;- the bottom part of the workpiece is made with a wall thickness in the mating zone of the bottom with a conical transitional section equal to 1.5 ÷ 2.1 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel and increasing to a center thickening of up to 2.2 ÷ 3 thicknesses;

- переходный участок при ротационной вытяжке выполняют коническим по внутренней поверхности с углом наклона образующей, равным 0,05÷0,15 угла наклона образующей его наружной поверхности до обработки заготовки, и длиной, равной 4÷6 толщинам стенки цилиндрической части заготовки;- the transition section during the rotational hood is made conical on the inner surface with an inclination angle of the generatrix equal to 0.05 ÷ 0.15 of the inclination angle of the outer surface forming it before processing the workpiece, and a length equal to 4 ÷ 6 wall thicknesses of the cylindrical part of the workpiece;

- утолщенную цилиндрическую часть под обжим горловины формируют по толщине стенки на первом переходе ротационной вытяжки, и по длине - на последнем переходе;- a thickened cylindrical part for crimping the neck is formed according to the wall thickness at the first transition of the rotational hood, and along the length at the last transition;

- разделение деформации при ротационной вытяжке цилиндрической части заготовки выполняют таким образом, что на первом переходе ротационной вытяжки степень деформации составляет 30÷40%, а на последнем переходе 85÷95% суммарной степени деформации;- separation of deformation during the rotational drawing of the cylindrical part of the workpiece is performed in such a way that at the first transition of the rotational drawing, the degree of deformation is 30–40%, and at the last transition 85–95% of the total degree of deformation;

- газопламенный подогрев осуществляют в интервале температур 900-1000°C с контролем и регулированием температуры в этих пределах пирометром;- gas-flame heating is carried out in the temperature range 900-1000 ° C with monitoring and temperature control within these limits with a pyrometer;

- окончательную термическую обработку выполняют с закалкой и отпуском.- the final heat treatment is performed with hardening and tempering.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения устройство характеризуется следующими признаками:In special cases, that is, in specific forms of execution, the device is characterized by the following features:

- лоток выполнен на основной части с угловым профилем постоянного сечения со сторонами, равными 1,3÷1,5 радиуса заготовки, а на концевой части перед зажимом на каждой из двух сторон переменного сечения;- the tray is made on the main part with an angular profile of constant cross section with sides equal to 1.3 ÷ 1.5 of the radius of the workpiece, and on the end part before the clamp on each of the two sides of a variable cross section;

- профиль концевой части лотка перед зажимом выполнен в виде дуги окружности с радиусом, равным 3,5÷4,5 радиуса заготовки, с высотой в начале профиля и длиной, соответственно равными 0,15÷0,3 и 2,5÷3,5 радиуса заготовки;- the profile of the end part of the tray before the clamp is made in the form of an arc of a circle with a radius equal to 3.5 ÷ 4.5 of the radius of the workpiece, with a height at the beginning of the profile and a length of 0.15 ÷ 0.3 and 2.5 ÷ 3, respectively 5 radius of the workpiece;

- газовая горелка установлена с наклоном ее оси к поверхности заготовки под углом 80÷100° в плоскости поперечного сечения и под углом 40÷60° к оси заготовки в вертикальном осевом сечении;- a gas burner is installed with a slope of its axis to the surface of the workpiece at an angle of 80 ÷ 100 ° in the plane of the cross section and at an angle of 40 ÷ 60 ° to the axis of the workpiece in a vertical axial section;

- пирометр установлен на высоте не менее 1 метра от оси заготовки по вертикали и не менее одного радиуса заготовки по горизонтали в плоскости поперечного сечения.- the pyrometer is installed at a height of at least 1 meter from the axis of the workpiece vertically and at least one radius of the workpiece horizontally in the plane of the cross section.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.It is this that allows us to conclude that there is a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed technical solution and the achieved technical result.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа изготовления тонкостенных сосудов высокого давления и устройства для осуществления способа, позволяющих получать тонкостенные высокопрочные и легкие сосуды, выдерживающие высокие внутренние давления, с высокой устойчивостью процесса формообразования, точностью геометрических размеров и качеством обработанной поверхности.The objective of the invention is to provide a method for manufacturing thin-walled pressure vessels and a device for implementing the method, allowing to obtain thin-walled high-strength and lightweight vessels that withstand high internal pressures, with high stability of the forming process, the accuracy of geometric dimensions and the quality of the processed surface.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем нагрев конца цилиндрической заготовки в высокочастотном индукторе, закрепление ее в зажиме шпинделя, приведение во вращение вокруг своей оси и ротационный обжим горловины деформирующими роликами, особенность заключается в том, что используют заготовку с переходным участком коническим по наружной поверхности и дном переменной толщины с центровым утолщением, вначале заготовку подвергают ротационной вытяжке цилиндрической части в холодном состоянии за один или несколько переходов с образованием утолщенной цилиндрической части под обжим горловины, тонкостенной цилиндрической части, переходного участка конического по внутренней поверхности и с разделением деформации между переходами, с промежуточными термическими операциями рекристаллизационного отжига и дробеструйными обработками и затем после нагрева в индукторе перемещают ее по лотку к зажиму, загружают в него толкателем и выполняют ротационный обжим горловины с газопламенным подогревом заготовки и с контролем и регулированием температуры нагрева; в известном устройстве, включающем зажим шпинделя, индуктор и деформирующие ролики, особенность заключается в том, что индуктор установлен на расстоянии от зажима 1,0÷1,5 длины заготовки, перед индуктором и за ним размещен лоток для загрузки и выгрузки заготовок, при этом газовая горелка закреплена на узле ролика, а пирометр установлен над зоной нагрева заготовки и на расстоянии от оси заготовки.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known method, which includes heating the end of a cylindrical workpiece in a high-frequency inductor, securing it in the spindle clamp, rotating it around its axis and rotating crimping the neck with deforming rollers, the feature is that the workpiece is used with a transition section conical on the outer surface and a bottom of variable thickness with a center thickening, first the workpiece is subjected to a rotational extraction of a cylindrical of the cold part for one or several transitions with the formation of a thickened cylindrical part for crimping the neck, a thin-walled cylindrical part, a transitional section of the conical on the inner surface and with the separation of deformation between the transitions, with intermediate thermal operations of recrystallization annealing and shot peening and then after heating in the inductor moves it along the tray to the clamp, loads it with a pusher and rotates the neck with gas-flame heating wki and with control and regulation of the heating temperature; in the known device, including the spindle clamp, inductor and deforming rollers, the feature is that the inductor is installed at a distance from the clamp 1,0 ÷ 1,5 length of the workpiece, in front of the inductor and behind it there is a tray for loading and unloading workpieces, while the gas burner is fixed on the roller assembly, and the pyrometer is installed above the workpiece heating zone and at a distance from the workpiece axis.

Новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют в способе за счет:A new set of operations, as well as the presence of relationships between them allow in the method due to:

- использования заготовки с переходным участком коническим по наружной поверхности - обеспечить плавность входа роликов на участке перехода от дна к цилиндрическому участку при ротационной вытяжке этого участка, так как усилия и деформации при вхождении роликов плавно возрастают на коническом участке от минимальных величин до заданного значения;- the use of a workpiece with a transition section conical on the outer surface - to ensure smoothness of the inlet of the rollers in the transition from the bottom to the cylindrical section during the rotational drawing of this section, since the forces and deformations during the entry of the rollers smoothly increase in the conical section from minimum values to a predetermined value;

- использования заготовки с дном переменной толщины с центровым утолщением - 1) исключить соединения дна с цилиндром (сварные, резьбовые и др.), что повышает надежность, прочность и циклическую прочность сосудов; 2) обеспечить плавность вхождения роликов на переходном участке, так переменность толщины стенки от дна к переходному участку позволяет начинать процесс ротационной вытяжки от нулевых значений усилий и деформаций, а при постоянной толщине стенки дна при входе роликов резко возрастают усилия и деформации, что приводит к отрыву дна; 3) обеспечить центрирование заготовки относительно оси, так центровое утолщение при фиксации заготовки прижимом и в процессе ротационной вытяжки входит в соответствующее углубление прижима и этим центрирует заготовку относительно оси оправки и, соответственно, оси обработки;- the use of a workpiece with a bottom of variable thickness with a center thickening - 1) to eliminate the connection of the bottom with the cylinder (welded, threaded, etc.), which increases the reliability, strength and cyclic strength of the vessels; 2) to ensure a smooth entry of the rollers in the transition section, so the variability of the wall thickness from the bottom to the transition section allows you to start the process of rotational drawing from zero values of forces and deformations, and with a constant thickness of the bottom wall at the entrance of the rollers, the forces and deformations increase sharply, which leads to separation bottom; 3) to ensure the centering of the workpiece relative to the axis, so the center thickening during fixation of the workpiece by the clamp and during the rotational drawing enters the corresponding depression of the clamp and this centers the workpiece relative to the axis of the mandrel and, accordingly, the machining axis;

- ротационной вытяжки цилиндрической части заготовки в холодном состоянии за один или несколько переходов с образованием утолщенной цилиндрической части под обжим горловины - обеспечить устойчивость процесса дальнейшего формообразования горловины, так как толстая стенка более устойчива при обжиме от гофрообразования;- rotational drawing of the cylindrical part of the workpiece in a cold state for one or more transitions with the formation of a thickened cylindrical part for crimping the neck - to ensure the stability of the process of further shaping of the neck, as the thick wall is more stable when crimped from corrugation;

- ротационной вытяжки в холодном состоянии за один или несколько переходов с образованием тонкостенной цилиндрической части - обеспечить формообразование тонкой стенки цилиндрической части сосуда с высокой устойчивостью процесса формоизменения, так как метод ротационной вытяжки цилиндрических заготовок за один или нескольких переходов в холодном состоянии позволяет получать весьма тонкие заготовки, в то время как ротационный обжим горловин обуславливает необходимость нагрева конца заготовки и использование более толстых стенок;- rotational drawing in the cold state for one or more transitions with the formation of a thin-walled cylindrical part - to ensure the formation of a thin wall of the cylindrical part of the vessel with high stability of the forming process, since the method of rotational drawing of cylindrical workpieces for one or more transitions in the cold state allows you to get very thin workpieces , while the rotational crimping of the necks necessitates heating the end of the workpiece and the use of thicker walls;

- ротационной вытяжки с образованием переходного участка конического по внутренней поверхности - обеспечить плавный переход толщины стенки от толстого дна к тонкостенной цилиндрической части, при этом важен внутренний конус, так как процесс формообразования становится устойчивым и ликвидируется возможность отрыва дна, при прохождении деформирующих роликов на переходном участке толщина стенки плавно уменьшается в направлении от дна к цилиндру, деформации и усилия также плавно возрастают от дна к цилиндру;- a rotary hood with the formation of a transitional section of the cone over the inner surface - to ensure a smooth transition of the wall thickness from a thick bottom to a thin-walled cylindrical part, the inner cone is important, since the forming process becomes stable and the possibility of separation of the bottom is eliminated when passing deforming rollers on the transition section wall thickness gradually decreases in the direction from the bottom to the cylinder, deformations and forces also gradually increase from the bottom to the cylinder;

- ротационной вытяжки с разделением деформации между переходами с промежуточными термическими операциями рекристаллизационного отжига и дробеструйными обработками - обеспечить высокую степень суммарной деформации и весьма тонкую стенку цилиндрической части, так как рекристаллизационный отжиг снимает наклеп металла и внутренние напряжения между переходами, а дробеструйная обработка очищает поверхность заготовок от окалины, создает шероховатость поверхности, чем ликвидирует проворот заготовок в процессе ротационной вытяжки и ротационного обжима;- rotational drawing with separation of deformation between transitions with intermediate thermal operations of recrystallization annealing and shot blasting - to ensure a high degree of total deformation and a very thin wall of the cylindrical part, since recrystallization annealing removes metal hardening and internal stresses between transitions, and shot blasting cleans the surface of the workpieces from scale, creates a surface roughness, which eliminates the rotation of the workpieces in the process of rotational drawing and company ion crimping;

- перемещение заготовки по лотку к зажиму и загрузки в него толкателем - обеспечить доставку заготовки в цанговый зажим шпинделя через индуктор;- moving the workpiece along the tray to the clamp and loading it with the pusher - to ensure the delivery of the workpiece to the spindle collet clamp through the inductor;

- ротационного обжима горловины с газопламенным подогревом заготовки и с контролем и с регулированием температуры нагрева - обеспечить устойчивость процесса формоизменения горловины сосуда путем подогрева заготовки газовым пламенем, так как индукционный нагрев не обеспечивает постоянство температуры нагрева ввиду быстрой потери тепла нагретой части заготовки; контроль и регулирование температуры нагрева при газопламенном нагреве также обеспечивает устойчивость процесса ротационного обжима, так как при газопламенном подогреве регулируется газовый поток кислорода и пропана отключением и включением газовой горелки по сигналу пирометра при отклонении температуры металла заготовки от заданных значений.- rotary crimping of the neck with gas-flame heating of the workpiece and with control and regulation of the heating temperature - to ensure the stability of the process of changing the neck of the vessel by heating the workpiece with a gas flame, since induction heating does not provide a constant heating temperature due to the rapid heat loss of the heated part of the workpiece; The control and regulation of the heating temperature during gas-flame heating also ensures the stability of the rotational crimping process, since gas-gas heating controls the gas flow of oxygen and propane by switching the gas burner off and on according to the pyrometer signal when the temperature of the workpiece metal deviates from the set values.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют в способе за счет:In special cases, that is, in specific forms of execution, a new set of operations, as well as the presence of relations between them, allow in the method due to:

- использования заготовки с толщиной стенки цилиндрической части, равной 3÷7 толщинам стенки цилиндрической части готового сосуда, - обеспечить при большой толщине стенки малую длину заготовки и сэкономить металл, то есть обеспечить высокий коэффициент использования металла; при толщине стенки менее 3 толщин возрастает длина исходной заготовки и размеры кружка под изготовление исходной цилиндрической заготовки с дном и, следовательно, возрастает расход металла, при толщине более 7 толщин стенки цилиндрической части готового сосуда возрастает количество переходов обработки цилиндрической части заготовки под обжим горловины;- use of the workpiece with a wall thickness of the cylindrical part equal to 3 ÷ 7 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel, - to ensure a small length of the workpiece with a large wall thickness and save metal, that is, to ensure a high metal utilization rate; when the wall thickness is less than 3 thicknesses, the length of the initial billet and the size of the circle for the manufacture of the initial cylindrical billet with a bottom increase and, consequently, the metal consumption increases, with a thickness of more than 7 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel, the number of transitions of processing the cylindrical part of the billet for neck compression increases;

- использования заготовки с толщиной стенки в зоне сопряжения дна с коническим переходным участком, равной 1,5÷2,1 толщинам стенки цилиндрической части готового сосуда и возрастающей к центровому утолщению до 2,2÷3 толщин, обеспечить устойчивость процесса ротационной вытяжки при внедрении деформирующих роликов в заготовку и надежную фиксацию заготовки в донной части, так как при толщинах стенки заготовки в зоне сопряжения менее 1,5 толщин цилиндрической части готового сосуда возложен отрыв донной части из-за резкого перехода толщин цилиндрической части и донной части, при толщинах стенки заготовки в зоне сопряжения более 2,1 толщин цилиндрической части возрастает степень деформации при прохождении деформирующих роликов зоны сопряжения, что приводит к гофрообразованию в этой зоне из-за неравномерности деформации, то есть после прохождения роликами этой зоны образуется поперечные гофры в виде волн вспучивания; при увеличении толщины стенки донной части к центровому утолщению более 3,0 толщин стенки цилиндрической части сосуда возрастает вес, а при увеличении толщины стенки менее 2,2 толщин стенки ухудшаются условия фиксации заготовки на оправке из-за вероятности коробления заготовки при ее фиксации прижимом, так как усилия прижатия заготовки должно быть не менее осевого усилия ротационной вытяжки, при малых усилиях прижима происходит проворот заготовки на оправке;- use of the workpiece with a wall thickness in the interface between the bottom and the conical transitional section equal to 1.5 ÷ 2.1 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel and increasing to a center thickening of up to 2.2 ÷ 3 thicknesses, to ensure the stability of the rotational drawing process when introducing deforming rollers into the workpiece and reliable fixation of the workpiece in the bottom part, since when the wall thickness of the workpiece in the mating zone is less than 1.5 thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel, the bottom part is torn off due to a sharp transition of the cylinder thicknesses If the thickness of the workpiece in the mating zone is more than 2.1 thicknesses of the cylindrical part, the degree of deformation increases when passing the deforming rollers of the mating zone, which leads to corrugation in this zone due to uneven deformation, that is, after the rollers pass this zone transverse corrugations are formed in the form of swelling waves; with an increase in the wall thickness of the bottom to a center thickening of more than 3.0 wall thicknesses of the cylindrical part of the vessel, the weight increases, and with an increase in the wall thickness of less than 2.2 wall thickness, the conditions for fixing the workpiece on the mandrel deteriorate due to the likelihood of warpage of the workpiece when it is clamped, how the pressing force of the workpiece should be no less than the axial force of the rotary hood, with small pressure forces the workpiece is rotated on the mandrel;

- использования заготовки с центровым утолщением по наружной поверхности диаметром, равным 0,2÷0,3 диаметра заготовки, и толщиной, равной 4÷6 толщинам стенки цилиндрической части сосуда, - обеспечить надежность и фиксацию и соосность заготовки относительно оси оправки, так при диаметре утолщения менее 0,2 диаметра заготовки и толщине менее 4 толщин стенки цилиндрической части возникает смещение оси заготовки, при диаметре утолщения более 0,3 диаметра заготовки и толщине заготовки более 6 толщин стенки возрастает вес заготовки, что приводит к необходимости дополнительной токарной обработки и увеличению трудоемкости изготовления;- use of the workpiece with a center thickening on the outer surface with a diameter equal to 0.2 ÷ 0.3 of the diameter of the workpiece and a thickness equal to 4 ÷ 6 of the wall thickness of the cylindrical part of the vessel, - to ensure reliability and fixation and alignment of the workpiece relative to the axis of the mandrel, so with a diameter thickening of less than 0.2 diameter of the workpiece and a thickness of less than 4 wall thicknesses of the cylindrical part, a shift of the axis of the workpiece occurs, with a diameter of thickening of more than 0.3 diameter of the workpiece and the thickness of the workpiece more than 6 wall thicknesses, the weight of the workpiece increases, which leads to necessity of additional turning and increase the complexity of manufacture;

- выполнения переходного участка при ротационной вытяжке коническим по внутренней поверхности с углом наклона образующей, равным 0,05÷0,15 угла наклона образующей его наружной поверхности до обработки заготовки, и длиной, равной 4÷6 толщинам стенки заготовки, - обеспечить плавность нарастания деформаций вдоль переходного участка и эти соотношения, с точки зрения данного эффекта, являются оптимальными, так как при угле наклона образующей менее 0,05 угла наклона образующей его наружной поверхности и длине более 6 толщин стенки заготовки возрастает объем переходного участка и вес сосуда, при угле наклона образующей внутренней поверхности более 0,15 угла наклона образующей наружной поверхности переходного участка и длине менее 4 толщин стенки заготовки возрастает вероятность отрыва донной части из-за появления поперечных гофр;- performing a transitional section with a rotational hood tapered along the inner surface with an inclination angle of the generatrix equal to 0.05 ÷ 0.15 of the inclination angle of the outer surface forming it before processing the workpiece, and a length equal to 4 ÷ 6 thicknesses of the workpiece wall, - ensure smooth growth of deformations along the transition section, and these ratios, from the point of view of this effect, are optimal, since when the angle of inclination of the generatrix of the outer surface is less than 0.05 and the length of the wall is more than 6, the age the volume of the transition section and the weight of the vessel are given; when the inclination angle of the generatrix of the inner surface is more than 0.15 the angle of inclination of the generatrix of the outer surface of the transition region and the length is less than 4 wall thicknesses of the workpiece, the probability of separation of the bottom part due to the appearance of transverse corrugations increases;

- формирования утолщенной цилиндрической части под обжим горловины по толщине стенки на первом переходе ротационной вытяжки, и по длине - на последнем переходе - обеспечить устойчивость процесса ротационного обжима с необходимым запасом металла по толщине на первом переходе и по объему на последнем переходе, так как устойчивость процесса ротационного обжима обусловлена толстой стенкой и объемом металла под обжим горловины, в то же время необходимо заметить, что при ротационном обжиме тонкой стенки толщиной, равной толщине цилиндрической части последнего перехода ротационной вытяжки, потребуется большое число переходов обжима, при этом процесс обжима тонкой стенки неустойчив из-за гофрообразования в виде поперечных и продольных волн;- the formation of a thickened cylindrical part for crimping the neck along the wall thickness at the first transition of the rotary hood, and along the length - at the last transition - to ensure the stability of the rotational crimping process with the necessary metal reserve in thickness at the first transition and in volume at the last transition, since the stability of the process the rotational crimping is due to the thick wall and the volume of the metal for crimping the neck, at the same time it should be noted that when rotating the crimping of a thin wall with a thickness equal to the thickness of the cylindrical part of the last transition of the rotational hood, a large number of crimping transitions will be required, while the process of crimping a thin wall is unstable due to corrugation in the form of transverse and longitudinal waves;

- разделения деформации при ротационной вытяжке цилиндрической части заготовки таким образом, что на первом переходе ротационной вытяжки степень деформации составляет 30-40%, а на последнем переходе 85-95% суммарной степени деформации - обеспечить высокую устойчивость процесса формообразования, так как при других соотношениях степеней деформации наблюдается гофрообразование в виде поперечных гофр и выпучиваний, так при значениях до 30% малая деформация стенки на первом проходе потребуется увеличения степени деформации на последнем проходе более 95%, что может привести к обрывам тонкой стенки, а при значениях более 40% на первом проходе, деформация стенки на последнем проходе снижается менее 95%, что не позволяет обеспечить прижатие тонкой стенки к оправке и возникают поперечные гофры;- separation of deformation during the rotational drawing of the cylindrical part of the workpiece in such a way that the degree of deformation at the first transition of the rotational drawing is 30-40%, and at the last transition of 85-95% of the total degree of deformation, to ensure high stability of the forming process, since at different ratios of degrees deformation, corrugation is observed in the form of transverse corrugations and bulges, so at values up to 30% a small deformation of the wall in the first pass will require an increase in the degree of deformation in the last pass more than 95%, which can lead to cliffs of the thin wall, and at values of more than 40% in the first pass, the deformation of the wall in the last pass decreases less than 95%, which does not allow for the thin wall to be pressed against the mandrel and transverse corrugations arise;

- газопламенного подогрева в интервале температур (900-1000)°C с контролем и регулированием температуры в этих пределах пирометром, обеспечить именно в этом интервале постоянство температуры металла заготовок и этим обеспечить высокую устойчивость процесса ротационного обжима горловины, при температуре ниже 900°C возникают продольные гофры с трещинами, при температуре выше 1000°C возникают утяжки в виде продольных гофр; контролирование и регулирование температуры в этих пределах пирометром также обеспечивает устойчивость процесса ротационного обжима, так как при отклонении температуры в ту или другую стороны от заданного интервала сигнал пирометра подается в программное устройство станка на включение и отключение газовой горелки;- gas-flame heating in the temperature range (900-1000) ° C with temperature control and regulation within these limits with a pyrometer, to ensure that the temperature of the workpiece metal is constant in this interval and thereby ensure high stability of the rotational crimp of the neck, at temperatures below 900 ° C corrugations with cracks; at temperatures above 1000 ° C, weights appear in the form of longitudinal corrugations; monitoring and controlling the temperature within these limits with a pyrometer also ensures the stability of the rotational crimping process, since when the temperature deviates to one side or the other from the specified interval, the pyrometer signal is sent to the machine software to turn the gas burner on and off;

- выполнение окончательной термической обработки с закалкой и отпуском - обеспечить высокие механические свойства тонкостенных сосудов (предел прочности, предел текучести, относительное удлинение, ударную вязкость, циклическую прочность), так как при изготовлении тонкостенных сосудов высокого давления используются легированные стали, то использование окончательной термообработки в виде закалки и отпуска обеспечивают высокие прочностные свойства и безосколочное разрушение при аварийных ситуациях, что определялось при испытаниях до окончательного разрушения внутренним давлением.- performing the final heat treatment with hardening and tempering - to ensure high mechanical properties of thin-walled vessels (tensile strength, yield strength, elongation, impact strength, cyclic strength), since alloyed steels are used in the manufacture of thin-walled pressure vessels, the use of final heat treatment in in the form of hardening and tempering, they provide high strength properties and shatterproof fracture in emergency situations, which was determined during tests up to final destruction by internal pressure.

Новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют в устройстве за счет;A new set of operations, as well as the presence of connections between them, allow the device at the expense of;

- установки индуктора на расстоянии от зажима 1÷1,5 длины заготовки - обеспечить возможность размещения в этой зоне газовой горелки для газопламенного подогрева утолщенной части заготовки при ротационном обжиме и лотка для загрузки и выгрузки заготовки, данное расстояние оптимально с точки зрения также перемещения горелки с роликами в процессе обжима горловины и перемещения заготовки при загрузке и выгрузке, уменьшение расстояния менее 1,0 длины не позволит осуществить формообразование горловины, загрузку и выгрузку заготовки, а увеличение расстояния более 1,5 длины приводит к увеличению затрат электроэнергии и повышенному расходу газа при нагреве и подогреве заготовки;- installation of the inductor at a distance from the clamp 1 ÷ 1.5 of the length of the workpiece - to provide the possibility of placing in this zone a gas burner for gas-heated heating of the thickened part of the workpiece with rotary crimping and the tray for loading and unloading the workpiece, this distance is optimal from the point of view of also moving the burner with rollers in the process of crimping the neck and moving the workpiece during loading and unloading, reducing the distance to less than 1.0 length will not allow the shaping of the neck, loading and unloading the workpiece, and increase s length distance over 1.5 leads to increase electricity costs and increased consumption of gas when heated and heating the preform;

- размещения перед индуктором и за ним лотка для загрузки и выгрузки заготовок - обеспечить соосность заготовки и оси обработки, оси индуктора, оси шпинделя и соответственно оси зажима в процессе загрузки заготовки толкателем в индуктор, в процессе индукционного нагрева, в процессе перемещения нагретой заготовки в зажим шпинделя станка, в процессе ее фиксации и затем при выгрузки обработанной заготовки;- placing a tray in front of the inductor and behind it for loading and unloading the workpieces - to ensure alignment of the workpiece and the machining axis, inductor axis, spindle axis and, respectively, the clamp axis during loading of the workpiece with a pusher into the inductor, during induction heating, in the process of moving the heated workpiece into the clamp the spindle of the machine, in the process of fixing it and then when unloading the processed workpiece;

- закрепления газовой горелки на узле ролика - обеспечить постоянный контакт газового пламени с зоной обработки при ротационном обжиме, так как при всех переходах ротационного обжима газовый поток пламени всегда направлен на обрабатываемую поверхность;- fixing the gas burner on the roller assembly - to ensure constant contact of the gas flame with the treatment zone during rotational crimping, since during all transitions of the rotational crimping, the gas flame flow is always directed to the surface to be treated;

- установки пирометра над зоной нагрева заготовки и на расстоянии от оси заготовки - обеспечить защиту пирометра от продуктов газопламенного нагрева, то есть обезопасить прибор от перегрева, пыли и продуктов сгорания газа;- installing the pyrometer above the heating zone of the workpiece and at a distance from the axis of the workpiece - to protect the pyrometer from gas-flame heating products, that is, to protect the device from overheating, dust and gas combustion products;

- установки пирометра с направлением луча лазерного маркера под прямым углом к обрабатываемой поверхности - избежать погрешности замеров, так как отражение луча лазерного маркера при угле наклона 90° к обрабатываемой поверхности не дает искажений в показаниях температуры.- installing a pyrometer with the direction of the laser marker beam at a right angle to the work surface - to avoid measurement errors, since the reflection of the laser marker beam at an angle of 90 ° to the work surface does not distort the temperature readings.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, новая совокупность операций, а также наличие связей между ними позволяют в устройстве за счет:In special cases, that is, in specific forms of execution, a new set of operations, as well as the presence of connections between them, allow the device to be due to:

- выполнения лотка на основной части с угловым прямоугольным профилем постоянного сечения со сторонами, равными 1,3÷1,5 радиуса заготовки, а на концевой части перед зажимом - переменного сечения - обеспечить надежность транспортировки заготовки и ее соосность с осью обработки, так как угловой прямоугольный профиль постоянного сечения основной части лотка со сторонами 1,3÷1,5 радиуса заготовки обеспечивает перекрытие прямоугольным профилем цилиндрической поверхности заготовки и это значение оптимально, так как при сторонах профиля менее 1,3 радиуса возможно выпадение заготовки с лотка, а при более 1,5 радиуса возрастают размеры и вес лотка и, следовательно, трудоемкость его изготовления при выполнении лотка на концевой части переменного сечения обеспечивают возможность перемещения деформирующих роликов в процессе ротационного обжима, так как при этом случае создаются зоны свободного подхода роликов к заготовке;- execution of the tray on the main part with an angular rectangular profile of constant cross section with sides equal to 1.3 ÷ 1.5 of the radius of the workpiece, and on the end part before the clamp of variable cross section, to ensure reliable transportation of the workpiece and its alignment with the machining axis, since the angle a rectangular profile with a constant cross section of the main part of the tray with sides 1.3 ÷ 1.5 of the radius of the workpiece ensures that the rectangular profile overlaps the cylindrical surface of the workpiece and this value is optimal, since with profile sides less than 1.3 of the radius, the workpiece may fall from the tray, and with a radius of more than 1.5, the size and weight of the tray increase and, therefore, the complexity of its manufacture when the tray is performed on the end part of a variable cross-section provides the ability to move the deformation rollers in the process of rotational crimping, since this creates zones of free approach of the rollers to the workpiece;

- выполнения профиля концевой части лотка перед зажимом на каждой из двух сторон в виде дуги окружности с радиусом, равным 3,5÷4,5 радиуса заготовки, с высотой в начале профиля и длиной, соответственно равными 0,15÷0,3 и 2,5÷3,5 радиуса заготовки, - обеспечить свободный проход деформирующих роликов к заготовке в процессе ротационного обжима, одновременно обеспечить опору цилиндрической части заготовки при ее входе в зажим шпинделя станка при сохранении соосности заготовки с осью обработки, при уменьшении и увеличении данных соотношений ухудшаются условия перемещения роликов в зоне обработки, нарушается соосность заготовки с осью обработки и ухудшается вход заготовки в зажим из-за перекоса оси заготовки, так при величине радиуса профиля менее 3,5 радиуса заготовки уменьшается высота профиля в средней части, что также приводит к перекосу оси заготовки при ее входе в зажим, а при величине радиуса профиля более 4,5 радиуса заготовки ролики не смогут войти в зону обработки, при высоте профиля менее 0,15 радиуса заготовки и длине профиля более 3,5 радиуса заготовки из-за перекоса оси заготовка не войдет в зажим, а при высоте профиля более 0,3 радиуса заготовки и длине профиля менее 2,5 радиусов заготовки ролики не смогут войти в зону обработки;- performing the profile of the end of the tray before the clamp on each of the two sides in the form of an arc of a circle with a radius equal to 3.5 ÷ 4.5 radius of the workpiece, with a height at the beginning of the profile and a length, respectively, of 0.15 ÷ 0.3 and 2 , 5 ÷ 3.5 the radius of the workpiece, - to ensure free passage of the deforming rollers to the workpiece during the rotational crimping process, at the same time provide support to the cylindrical part of the workpiece when it enters the machine spindle clamp while maintaining the alignment of the workpiece with the machining axis, while reducing and increasing these ratios, deteriorate I the conditions for moving the rollers in the processing zone, the alignment of the workpiece with the machining axis is violated and the workpiece’s entry into the clamp worsens due to the skew of the workpiece axis, so when the profile radius is less than 3.5 workpiece radius, the profile height in the middle part decreases, which also leads to skew axis of the workpiece when it enters the clamp, and if the radius of the profile is more than 4.5, the radius of the workpiece, the rollers will not be able to enter the processing zone, if the height of the profile is less than 0.15 of the radius of the workpiece and the length of the profile is more than 3.5 of the radius of the workpiece due to the skew axis stock and enters into the terminal, and if the profile height of more than 0.3 and the radius of the workpiece along the profile less than 2.5 radii workpiece rollers are not able to enter into the processing zone;

- установки газовой горелки с наклоном ее оси к обрабатываемой поверхности заготовки под углом 80÷100° в плоскости поперечного сечения и под углом 40÷60° к оси заготовки в вертикальной плоскости осевого сечения - обеспечить направление газового пламени, то есть форса огня, в зону обработки заготовки, которая в процессе ротационного обжима приобретает радиусный профиль с горловиной, поэтому такой наклон обеспечивает полный охват газовым пламенем всей зоны, и отклонение оси горелки в любую сторону от указанных пределов, определенных эксперементальным путем, приводит к недогреву или перегреву отдельных участков обработки с потерей устойчивости в виде поперечных и продольных гофр, трещин и обрывов горловины;- installation of a gas burner with a tilt of its axis to the workpiece surface at an angle of 80 ÷ 100 ° in the plane of the cross section and at an angle of 40 ÷ 60 ° to the axis of the workpiece in the vertical plane of the axial section - to ensure the direction of the gas flame, i.e. the force of fire, into the zone processing of the workpiece, which in the process of rotational crimping acquires a radius profile with a neck, therefore, such a slope ensures full coverage of the entire zone with a gas flame, and the deviation of the axis of the burner in any direction from the specified limits determined by the experiment ntal route, leads to underheating or overheating of individual processing sections with loss of stability in the form of transverse and longitudinal corrugations, cracks and breaks in the neck;

- установки пирометра на высоте не менее 1 м от оси заготовки по вертикали и не менее одного радиуса заготовки по горизонтали в плоскости поперечного сечения - обеспечить точность показаний пирометра, так как при таком положении прибора поток горячих продуктов сгорания газа минует пирометр, эти продукты поднимаются вертикально от зоны обработки, положение пирометра оптимально, при уменьшении высоты менее 1 м и приближении пирометра к оси прокатки на расстояние менее одного радиуса по горизонтали в плоскости поперечного сечения показания пирометра из-за воздействия продуктов сгорания искажаются и возможен выход его из строя.- installation of the pyrometer at a height of at least 1 m from the axis of the workpiece vertically and at least one radius of the workpiece horizontally in the plane of the cross section - ensure the accuracy of the pyrometer readings, since with this position of the device the flow of hot gas combustion products bypasses the pyrometer, these products rise vertically from the treatment zone, the position of the pyrometer is optimal, with a decrease in height of less than 1 m and the pyrometer approaching the axis of rolling by a distance of less than one horizontal radius in the cross-sectional plane of the reading the pyrometer is distorted due to the effects of combustion products and its possible failure.

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».Studying the level of technology during the patent search for all types of information available in the countries of the former USSR and foreign countries, it was found that the proposed technical solution does not explicitly follow from the prior art, therefore, we can conclude that the criterion of "inventive step" ".

Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления тонкостенных сосудов высокого давления, включающем нагрев конца цилиндрической заготовки в высокочастотном индукторе, закрепление ее в зажиме шпинделя, приведение во вращение вокруг своей оси и ротационный обжим горловины деформирующими роликами, в отличие от прототипа, согласно изобретению используют заготовку с переходным участком коническим по наружной поверхности и дном переменной толщины с центровым утолщением, вначале заготовку подвергают ротационной вытяжке цилиндрической части в холодном состоянии за один или несколько переходов с образованием утолщенной цилиндрической части под обжим горловины, тонкостенной цилиндрической части, переходного участка конического по внутренней поверхности и с разделением деформации между переходами с промежуточными термическими операциями рекристаллизационного отжига и дробеструйными обработками и затем после нагрева в индукторе перемещают ее по лотку к зажиму, загружают в него толкателем, и выполняют ротационный обжим горловины с газопламенным подогревом заготовки и с контролем и регулированием температуры нагрева; в устройстве для изготовления тонкостенных сосудов высокого давления, включающего зажим шпинделя, индуктор и деформирующие ролики, в отличие от прототипа согласно изобретению индуктор установлен на расстоянии от зажима 1,0÷1,5 длины заготовки, перед индуктором и за ним размещен лоток для загрузки и выгрузки заготовок, при этом газовая горелка закреплена на узле ролика, а пирометр установлен над зоной нагрева заготовки и на расстоянии от оси заготовки с направлением луча лазерного маркера под прямым углом к обрабатываемой поверхности.The essence of the invention lies in the fact that in the method of manufacturing thin-walled pressure vessels, including heating the end of a cylindrical billet in a high-frequency inductor, securing it in a spindle clamp, rotating it around its axis and rotating crimping the neck with deforming rollers, in contrast to the prototype according to the invention use a workpiece with a transitional section conical on the outer surface and a bottom of variable thickness with a center thickening, first the workpiece is subjected to a rotational hood the cylindrical part in a cold state in one or more transitions with the formation of a thickened cylindrical part for crimping the neck, a thin-walled cylindrical part, a transitional section of the conical on the inner surface and with the separation of deformation between transitions with intermediate thermal operations of recrystallization annealing and shot peening and then after heating in the inductor move it along the tray to the clamp, load it with a pusher, and rotate crimp the neck with a flame roar workpiece and with the control and regulation of the heating temperature; in the device for manufacturing thin-walled pressure vessels, including a spindle clamp, an inductor and deformation rollers, in contrast to the prototype according to the invention, the inductor is installed at a distance from the clamp 1.0 ÷ 1.5 of the workpiece length, a loading tray is placed in front of the inductor and behind it unloading the workpieces, while the gas burner is mounted on the roller assembly, and the pyrometer is installed above the workpiece heating zone and at a distance from the workpiece axis with the direction of the laser marker beam at a right angle to the work surface.

Сущность изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 изображены заготовка в исходном положении, первый и последний переход ротационной вытяжки деформирующими роликами на оправке в холодном состоянии, на фиг.2 изображен переходный участок от дна к цилиндрической части заготовки в исходном состоянии, при первом и последнем переходе ротационной вытяжки в увеличенном виде, на фиг.3 - процесс ротационного обжима горловин заготовки с газопламенным подогревом - фронтальный вид, на фиг.4 - вид сбоку и на фиг.5 вид А на профильный участок лотка.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the workpiece in the initial position, the first and last transition of the rotational hood by deforming rollers on the mandrel in the cold state, figure 2 shows the transition section from the bottom to the cylindrical part of the workpiece in the initial state, at the first and the last transition of the rotary hood in an enlarged view, in Fig.3 - the process of rotational crimping the neck of the workpiece with flame heating - front view, in Fig.4 - side view and in Fig.5 view A on the profile section of the tray.

На фиг.1 изображена заготовка 1 зафиксированная на оправке 4 прижимом 6 в исходном состоянии длиной L_з (мм) с наружным диаметром D₀ (мм), с толщиной цилиндрической части t₀ (мм) и длиной цилиндрической части L₀ (мм), с толщиной стенки дна в зоне сопряжения с коническим переходным участком t_дн (мм) возрастающей в направлении к центровому утолщению, имеющему диаметр d_ц (мм) и толщину t_ц (мм), с радиусом внутренней поверхности дна R_з (мм); заготовка 2 после первого перехода ротационной вытяжки с толщиной стенки t₁ (мм) и длиной цилиндрического участка L₁ (мм) с положением роликов 5 в начале и в конце процесса ротационной вытяжки; заготовка 3 после последнего перехода ротационной вытяжки с толщиной стенки t₂ (мм), длиной цилиндрического участка L₂ (мм) и длиной утолщенной части L₃ (мм) и толщиной t₁ (мм). S мм/мин - направление подачи, n мин^-1 - скорость вращения.Figure 1 shows the workpiece 1 fixed on the mandrel 4 clip 6 in the initial state with a length of L _s (mm) with an outer diameter of D ₀ (mm), with a thickness of the cylindrical part t ₀ (mm) and a length of the cylindrical part L ₀ (mm), with a wall thickness in the bottom zone of coupling with a conical transition portion _days t (mm) increasing towards the centering thickening having a diameter d _p (mm) and a thickness t _c (mm), the inner surface of the bottom radius R _s (mm); blank 2 after the first transition of the rotational hood with a wall thickness of t ₁ (mm) and the length of the cylindrical section L ₁ (mm) with the position of the rollers 5 at the beginning and at the end of the rotational hood; workpiece 3 after the last transition of the rotary hood with a wall thickness of t ₂ (mm), a length of a cylindrical section L ₂ (mm) and a length of a thickened part L ₃ (mm) and a thickness of t ₁ (mm). S mm / min - feed direction, n min ^-1 - rotation speed.

На фиг.2 изображен переходный участок в исходном состоянии с радиусом внутренней поверхности R_з (мм) коническим по наружной поверхности с углом наклона α° и длиной L₀ (мм) (участок АВСД), установленная на оправке 4 с радиусом R_c (мм) и коническим участком Д'Е с углом наклона β° длиной L₃ (мм). В исходном состоянии между заготовкой 1 и оправкой 4 на переходном участке создается зазор ДД' (мм), так как R_з (мм) больше R_c (мм).Figure 2 shows the transition section in the initial state with the radius of the inner surface R _z (mm) conical on the outer surface with an angle of inclination α ° and a length L ₀ (mm) (section AVSD) mounted on a mandrel 4 with a radius R _c (mm ) and a conical section D'E with an inclination angle β ° of length L ₃ (mm). In the initial state, between the workpiece 1 and the mandrel 4, a gap DD '(mm) is created on the transitional section, since R _s (mm) is greater than R _c (mm).

При первом переходе ротационной вытяжки в заготовке 2 ролики 5, перемещаясь по траектории I, утоняют стенку с толщины t₀ (мм) до t₁ (мм).At the first transition of the rotary hood in the workpiece 2, the rollers 5, moving along the trajectory I, thin the wall from a thickness of t ₀ (mm) to t ₁ (mm).

При последнем переходе ротационной вытяжки ролики 5 по траектории II в заготовке 3 утоняют стенку следующим образом.At the last transition of the rotary hood, the rollers 5 along the path II in the workpiece 3 thaw the wall as follows.

На участке L₁ (мм) заготовку деформируют в упругой области. Пластическая деформация начинается в сечении ОО₁ и стенку утоняют с толщины t_дн (мм) на длине L₂ (мм) до толщины t_n (мм) в сечении АА'ДД' и на длине L₃ (мм) с t_n (мм) до t₂ (мм) в сечении EF и, далее, с той же толщиной t₂ (мм) деформируют по цилиндрической части.On the plot L ₁ (mm) the workpiece is deformed in the elastic region. Plastic deformation begins at the section OO ₁ and thinned to a wall thickness t _days (mm) over a length L ₂ (mm) to t _n (mm) thickness sectional AA'DD 'and length L ₃ (mm) t _n (mm ) to t ₂ (mm) in the cross section EF and, further, with the same thickness t ₂ (mm) are deformed along the cylindrical part.

На фиг.3 изображена заготовка в исходном положении в высокочастотном индукторе 2 на лотке 4 в процессе индукционного нагрева утолщенной части заготовки на длине L_нагр (мм) и в процессе ротационного обжима. Заготовку перемещают толкателем 10 по лотку 4 в зажим шпинделя 3, фиксируют в зажиме 3. Обжим осуществляют деформирующими роликами 5 и 6 с газопламенным подогревом газовой горелкой 7, установленной с углом наклона ее к оси заготовки γ° в вертикальной плоскости осевого сечения; обжим выполняют с контролем и регулированием температуры пирометром 8, установленным на высоте Н (мм) от оси прокатки в вертикальной плоскости осевого сечения таким образом, что луч лазерного маркера пирометра составляют 90° с обрабатываемой поверхностью заготовки. Толкатель 10 совершает перемещение заготовки 1 в зажим 3 и возвращается в исходное положение, S_т мм/мин - подача толкателя.Figure 3 shows the workpiece in the initial position in the high-frequency inductor 2 on the tray 4 in the process of induction heating of the thickened part of the workpiece at a length L _load (mm) and in the process of rotational crimping. The workpiece is moved by the pusher 10 along the tray 4 to the clamp of the spindle 3, fixed in the clamp 3. Crimping is carried out by deforming rollers 5 and 6 with gas-flame heating by a gas burner 7, installed with an angle of inclination to the workpiece axis γ ° in a vertical axial section plane; crimping is performed with temperature control and regulation with a pyrometer 8 installed at a height N (mm) from the rolling axis in the vertical plane of the axial section so that the beam of the pyrometer laser marker is 90 ° with the workpiece surface being processed. The pusher 10 moves the workpiece 1 into the clamp 3 and returns to its original position, S _t mm / min - the feed of the pusher.

После завершения обжима зажим 3 освобождает заготовку и выталкиватель 9 станка подает заготовку на лоток 4 для последующей выгрузки. S_выт мм/мин - подача выталкивателя.After crimping, the clamp 3 releases the workpiece and the ejector 9 of the machine feeds the workpiece to the tray 4 for subsequent unloading. S _draw mm / min - feeding pusher.

На фиг.3 показано расстояние L (мм) от индуктора 2 до зажима 3.Figure 3 shows the distance L (mm) from the inductor 2 to the clamp 3.

На фиг.4 изображен процесс ротационного обжима роликами 5 и 6 с газопламенным подогревом и контролем температуры (вид сбоку) пирометром 8, установленным на расстоянии Н (мм) от оси заготовки по вертикали и на расстоянии D (мм) от оси заготовки по горизонтали в плоскости поперечного сечения. Газовая горелка установлена в плоскости поперечного сечения под углом θ° к обрабатываемой поверхности. Пирометр 8 установлен таким образом, что луч лазерного маркера направлен под прямым углом к обрабатываемой поверхности.Figure 4 shows the process of rotational crimping with rollers 5 and 6 with gas-flame heating and temperature control (side view) with a pyrometer 8 installed at a distance N (mm) from the axis of the workpiece vertically and at a distance D (mm) from the axis of the workpiece horizontally in cross section planes. The gas burner is installed in the plane of the cross section at an angle θ ° to the work surface. The pyrometer 8 is installed in such a way that the laser marker beam is directed at right angles to the surface to be treated.

На фиг.5 изображен вид А на боковую поверхность лотка 4, где изображен профиль концевой части лотка перед зажимом с радиусом R_л (мм), с высотой В (мм) в начале профиля и длиной ℓ (мм). R_з (мм) - радиус заготовки.Figure 5 shows a view And on the side surface of the tray 4, which shows the profile of the end of the tray before the clamp with a radius of R _l (mm), with a height of B (mm) at the beginning of the profile and a length of ℓ (mm). R _s (mm) is the radius of the workpiece.

На фиг.4 и фиг.5 виде А лоток 4 изображен с углом профиля 90° и сторонами шириной С (мм).In figure 4 and figure 5, view A, tray 4 is shown with a profile angle of 90 ° and sides with a width of C (mm).

Вышеописанный способ и устройство осуществляется следующим образом.The above method and device is as follows.

Ротационную вытяжку цилиндрической части выполняют на давильно-раскатном станке по программе, заданной в системе ЧПУ станка. Заготовку 1 (фиг.1) устанавливают на оправку 4, закрепленную в шпинделе станка и прижимают ее прижимом 6 к оправке таким образом, чтобы выступ дна заготовки диаметром d_ц (мм) и толщиной t_ц (мм) входил в центрирующее отверстие прижима.The rotational extraction of the cylindrical part is performed on a press-rolling machine according to the program specified in the CNC system of the machine. The blank 1 (Fig. 1) is mounted on a mandrel 4 fixed in the spindle of the machine and pressed with a clamp 6 to the mandrel so that the protrusion of the bottom of the workpiece with a diameter d _c (mm) and a thickness t _c (mm) enters the centering hole of the clamp.

Первый переход ротационной вытяжки выполняют с утонением стенки с t₀ (мм) до t₁ (мм) и удлинением исходной цилиндрической части заготовки с L₀ (мм) до L₁ (мм) деформирующими роликами 5 в холодном состоянии со степенью деформации ε₁ %.The first transition of the rotary hood is performed by thinning the wall from t ₀ (mm) to t ₁ (mm) and lengthening the initial cylindrical part of the workpiece from L ₀ (mm) to L ₁ (mm) by deforming rollers 5 in the cold state with a degree of deformation ε ₁ % .

Последний переход ротационной вытяжки выполняют с утонением, стенки с t₁ (мм) до t₂ (мм) деформирующими роликами 5 в холодном состоянии со степенью деформации ε₂ %.The last transition of the rotary hood is performed with thinning, the walls from t ₁ (mm) to t ₂ (mm) by deforming rollers 5 in the cold state with a degree of deformation ε ₂ %.

Заготовку под обжим горловины на последнем переходе выполняют с утонением стенки с t₁ (мм) до t₂ (мм) длиной цилиндрической части L₂ (мм) и с оставлением утолщенной части под обжим горловины толщиной t₁ (мм) и длиной L₃ (мм).The blank for crimping the neck at the last transition is performed with thinning the wall from t ₁ (mm) to t ₂ (mm) with the length of the cylindrical part L ₂ (mm) and leaving a thickened part for crimping the neck with a thickness of t ₁ (mm) and length L ₃ ( mm).

Затем заготовку 1 (фиг.3, 4) устанавливают на лоток 4 и толкателем 10 задней бабки станка (на фиг.3, 4 задняя бабка не показана) заготовку перемещают в индуктор 2 таким образом, чтобы утолщенная часть заготовки под обжим горловины входила в индуктор на длину L_нагр (мм). После этого толкатель 10 возвращают в исходное положение. После индукционного нагрева заготовку толкателем перемещают по лотку 4 в зажим 3 шпинделя станка. Затем фиксируют заготовку в зажиме, включают вращение шпинделя станка со скоростью n_мин ^-1 и газовый подогрев зоны обработки. Деформирующие ролики 5 и 6 по программе ЧПУ станка осуществляет формообразование горловины с подачей S (мм/мин). Пирометром 8 контролируется температура металла зоны обработки. Луч лазерного маркера пирометра 8 (фиг.3 и 4) направлен под прямым углом к обрабатываемой поверхности. После окончания ротационного обжима горловины останавливают вращение шпинделя, выключают газовую горелку 7, освобождают заготовку от зажатия и выталкивателем 9 подают заготовку на лоток 4 и удаляют ее из зоны обработки.Then, the workpiece 1 (Figs. 3, 4) is installed on the tray 4 and the pusher 10 of the tailstock of the machine (the tailstock is not shown in Figs. 3, 4) of the workpiece is moved to the inductor 2 so that the thickened part of the workpiece under the neck crimp enters the inductor on the length L _load (mm). After that, the pusher 10 is returned to its original position. After induction heating, the workpiece is pushed with a pusher along the tray 4 into the clamp 3 of the machine spindle. Then fix the workpiece in the clamp, include rotation of the spindle of the machine with a speed of n _min ^-1 and gas heating of the treatment zone. The deforming rollers 5 and 6 according to the CNC program of the machine carry out the shaping of the neck with the feed S (mm / min). Pyrometer 8 controls the temperature of the metal of the treatment zone. The beam of the laser marker of the pyrometer 8 (Fig.3 and 4) is directed at right angles to the surface to be treated. After the rotational crimping of the throat is completed, the spindle is stopped, the gas burner 7 is turned off, the workpiece is freed from clamping, and the ejector 9 feeds the workpiece to the tray 4 and removes it from the processing zone.

На фиг.4 (вид сбоку) показан пирометр 8 на расстоянии Н (мм) по вертикали от оси заготовки на расстоянии D (мм) от оси по горизонтали.Figure 4 (side view) shows the pyrometer 8 at a distance N (mm) vertically from the axis of the workpiece at a distance D (mm) from the axis horizontally.

Ось горелки 7 направлена под углом γ° к обрабатываемой поверхности в вертикальной плоскости осевого сечения (фиг.3) и под углом θ° в плоскости поперечного сечения (фиг.4).The axis of the burner 7 is directed at an angle γ ° to the surface to be machined in the vertical plane of the axial section (FIG. 3) and at an angle θ ° in the plane of the cross section (FIG. 4).

На фиг.4 также показано положение заготовки 1 с радиусом R₃ (мм) в процессе ее перемещения по лотку 4 (вид сбоку) с размерами: <90° - угол профиля лотка, С (мм) - ширина сторон лотка, В (мм) - высота профиля в начале лотка. На виде А фиг.5 показан профиль лотка 4 в начале (со стороны зажима 3), где R_л (мм) - радиус профиля, В - высота профиля в начале, l (мм) - длина профиля и C (мм) - ширина сторон лотка.Figure 4 also shows the position of the workpiece 1 with a radius of R ₃ (mm) during its movement along the tray 4 (side view) with dimensions: <90 ° - the angle of the profile of the tray, C (mm) - the width of the sides of the tray, B (mm ) - the height of the profile at the beginning of the tray. Figure A shows the profile of the tray 4 at the beginning (from the side of the clamp 3), where R _l (mm) is the radius of the profile, B is the height of the profile at the beginning, l (mm) is the length of the profile and C (mm) is the width sides of the tray.

На виде А фиг.5 также показана заготовка 1 в процессе ее перемещения по лотку 4, а также в процессе ротационного обжима роликами 5 и 6. Профиль лотка позволяет роликам 5 и 6 свободно перемещаться в зоне обработки в процессе ротационного обжима.Figure A also shows billet 1 during its movement along the tray 4, as well as during the rotational crimping by the rollers 5 and 6. The profile of the tray allows the rollers 5 and 6 to move freely in the processing zone during the rotational crimping.

Пример:Example:

Из листа толщиной 6,5 мм легированной стали 12Х3ГНМФБА вырубают кружок и после нескольких операций вытяжки и механической обработки получают заготовку с дном толщиной цилиндрической части t₀=4,6 мм, длиной цилиндрической части L₀=240 мм, общей длиной L₃=605 мм, диаметром D₀=145 мм, с радиусом внутренней поверхности дна R_з=67,7 мм, с центровым утолщением дна по наружной поверхности диаметром d_ц=32 мм и толщиной t_ц=6 мм, донная часть заготовки выполнена с толщиной стенки t_дн, возрастающей от зоны сопряжения, с коническим переходным участком к центровому утолщению от 2,15 мм до 2,78 мм. Переходный участок заготовки выполнен коническим по наружной поверхности с углом α=15° (фиг.2). Заготовку устанавливают на оправку 4, закрепленную в шпинделе давильно-раскатного станка, прижимают к оправке прижимом 6, имеющим центровое отверстие, в которое входит центровое утолщение заготовки 1.A circle is cut out from a sheet 6.5 mm thick alloy steel 12Kh3GNMFBA and after several operations of drawing and machining, a blank with a bottom with a thickness of the cylindrical part t ₀ = 4.6 mm, the length of the cylindrical part L ₀ = 240 mm, the total length L ₃ = 605 is obtained mm, diameter D ₀ = 145 mm, with a radius of the inner surface of the bottom R _z = 67.7 mm, with a center thickening of the bottom on the outer surface with a diameter d _c = 32 mm and a thickness t _c = 6 mm, the bottom of the workpiece is made with a wall thickness t _days, by increasing connection zone, with a conical transition section to pivot thickening from 2.15 mm to 2.78 mm. The transition section of the workpiece is made conical on the outer surface with an angle α = 15 ° (figure 2). The workpiece is installed on the mandrel 4, mounted in the spindle of the press-rolling machine, pressed to the mandrel with a clamp 6, having a center hole, which includes the center thickening of the workpiece 1.

Затем включают вращение шпинделя и заготовки с частотой вращения n=130 мин^-1 и с подачей S=100 мм/мин роликами 5 осуществляют первый переход ротационной вытяжки с толщины t₀=4,6 мм до толщины t₁=3,4 мм со степенью деформации ε₁=26,1%, длина цилиндрической части увеличивается с L₀=240 мм до L₁=305 мм.Then include the rotation of the spindle and the workpiece with a speed of n = 130 min ^-1 and with a feed of S = 100 mm / min by rollers 5, the first transition of the rotary hood is carried out from a thickness of t ₀ = 4.6 mm to a thickness of t ₁ = 3.4 mm with the degree of deformation ε ₁ = 26.1%, the length of the cylindrical part increases from L ₀ = 240 mm to L ₁ = 305 mm.

Затем, после отжига рекристаллизационного смягчающего и дробеструйной обработки, выполняют второй переход ротационной вытяжки с частотой вращения n=130 мин^-1 и подачей S=100 мм/мин с толщины t₁=3,4 мм до t₂=1,15 мм со степенью деформации ε₃=66,2%. Длина цилиндрической части возрастает с L₁=305 мм до L₂=380 мм.Then, after annealing the recrystallization softening and shot peening, the second transition of the rotary hood is performed with a rotation speed n = 130 min ^-1 and a feed S = 100 mm / min from a thickness of t ₁ = 3.4 mm to t ₂ = 1.15 mm with the degree of deformation ε ₃ = 66.2%. The length of the cylindrical part increases from L ₁ = 305 mm to L ₂ = 380 mm.

На втором последнем переходе ротационной вытяжки оставляют утолщенную часть под обжим горловины длиной L₃=170 мм и толщиной t₁=3,4 мм, которая получена на первом переходе ротационной вытяжки, что соответствует п.6 формулы изобретения.At the second last transition of the rotary hood, a thickened part is left under the neck crimp with a length of L ₃ = 170 mm and a thickness of t ₁ = 3.4 mm, which is obtained at the first transition of the rotational hood, which corresponds to claim 6.

Суммарная степень деформации составляетThe total degree of deformation is

Степень деформации на первом переходе ротационной вытяжки составляет 34,8% суммарной степени деформацииThe degree of deformation at the first transition of the rotary hood is 34.8% of the total degree of deformation

, что соответствует формуле изобретения (30÷40%).

that corresponds to the claims (30 ÷ 40%).

Степень деформации на втором переходе составляет 88,3% суммарной степени деформацииThe degree of deformation at the second transition is 88.3% of the total degree of deformation

, что соответствует формуле изобретения (85÷95%).

that corresponds to the claims (85 ÷ 95%).

После второго перехода получают переходный участок коническим по внутренней поверхности с углом β=1°30' и длиной, равной 25 мм. Внутреннюю поверхность переходного участка получают при перемещении роликов по траектории II (фиг.2) на оправке радиуса R_c=67,1 мм с коническим участком β=1°30' длиной 25 мм (образующая D'E).After the second transition, a transition section is obtained that is tapered along the inner surface with an angle β = 1 ° 30 'and a length of 25 mm. The inner surface of the transition section is obtained by moving the rollers along the path II (figure 2) on a mandrel of radius R _c = 67.1 mm with a conical section β = 1 ° 30 '25 mm long (forming D'E).

Толщина стенки t₂=1,15 мм после второго перехода ротационной вытяжки является толщиной стенки цилиндрической части готового сосуда высокого давления.The wall thickness t ₂ = 1.15 mm after the second transition of the rotary hood is the wall thickness of the cylindrical part of the finished pressure vessel.

Таким образом, толщина стенки t₀=4,6 мм цилиндрической части заготовки равна 4 толщинам стенки (4,6=4×1,15) готового сосуда, что соответствует п.2 формулы изобретения (t₀=3÷7)t₂).Thus, the wall thickness t ₀ = 4.6 mm of the cylindrical part of the workpiece is equal to 4 wall thicknesses (4.6 = 4 × 1.15) of the finished vessel, which corresponds to paragraph 2 of the claims (t ₀ = 3 ÷ 7) t ₂ )

Толщина стенки t_дн в зоне сопряжения дна с коническим переходным участком равна 2,15=1,87×1,15, то есть 1,87 t₂, где t₂ - толщина стенки цилиндрической части, что соответствует п.3 формулы изобретения (t_дн=(1,5÷2,1)t₂).The wall thickness t in _days bottom coupling zone with a tapered transition portion is 2,15 = 1,87 × 1,15, i.e. 1.87 t _2, where t ₂ - the wall thickness of the cylindrical portion, which corresponds to claim 3 ( t _day = (1.5 ÷ 2.1) t ₂ ).

Толщина стенки t_дн возрастает к центровому утолщению с 2,15 мм до 2,78 мм, 2,78=2,42×1,15, то есть до 2,42 t₂, что соответствует п.3 формулы изобретения (t_дн возрастает до значения t_дн=(2,2÷3,0)t₂).The wall thickness t _bottom increases to the center thickening from 2.15 mm to 2.78 mm, 2.78 = 2.42 × 1.15, that is, up to 2.42 t ₂ , which corresponds to paragraph 3 of the claims (t _day increases to t _d = (2.2 ÷ 3.0) t ₂ ).

Донная часть заготовки выполнена с центровым утолщением по наружной поверхности диаметром d_ц=32 мм, что составляет 0,22×145, где 145 мм - диаметр заготовки и соответствует п.4 формулы изобретения ((0,2÷0,3)D₀).The bottom of the workpiece is made with a center thickening on the outer surface with a diameter d _c = 32 mm, which is 0.22 × 145, where 145 mm is the diameter of the workpiece and corresponds to paragraph 4 of the claims ((0.2 ÷ 0.3) D ₀ )

Донная часть заготовки выполнена с центровым утолщением толщиной t_ц=6 мм, что соответствует 6=5,2×1,15,то есть 5,2 t₂ где 1,15 мм=t₂ - толщина стенки цилиндрической части готового сосуда и соответствует п.4 формулы изобретения (t_ц=(4÷6)t₂).The bottom part of the workpiece is made with a center thickening with a thickness t _c = 6 mm, which corresponds to 6 = 5.2 × 1.15, that is, 5.2 t ₂ where 1.15 mm = t ₂ is the wall thickness of the cylindrical part of the finished vessel and corresponds claim 4 of the claims (t _c = (4 ÷ 6) t ₂ ).

Переходный участок после второго перехода ротационной вытяжки получают коническим по внутренней поверхности с углом наклона образующей, равным β=1°30', что соответствует 1,5°/15°=0,1 угла α°, угла наклона образующей его наружной поверхности до обработки α° и длиной L₃=25 мм, составляющей 25/4,6=5,43 толщины t₀ - толщины стенки цилиндрической части заготовки, что соответствует п.5 формулы изобретения, где, соответственно, β=(0,05÷0,15)α° и L₃=(4÷6)t₀.The transition section after the second transition of the rotary hood is conical on the inner surface with an inclination angle of the generatrix equal to β = 1 ° 30 ', which corresponds to 1.5 ° / 15 ° = 0.1 angle α °, the angle of inclination of the outer surface forming it before processing α ° and a length L ₃ = 25 mm, component 25 / 4,6 = 5,43 thickness t ₀ - wall thickness of the cylindrical part of the workpiece, which corresponds to paragraph 5 of the claims, where, respectively, β = (0.05 ÷ 0 , 15) α ° and L ₃ = (4 ÷ 6) t ₀ .

Толщина стенки t_n (фиг.2) после второго перехода ротационной вытяжки t_n=1,6 мм (сечение A'D'), то есть на длине L₂~20 мм толщина стенки плавно уменьшается от t_дн=2,15 мм (сечение OO₁) до значения t_n=1,6 мм.The wall thickness t _n (Fig. 2) after the second transition of the rotary hood t _n = 1.6 mm (section A'D '), that is, over a length L ₂ ~ 20 mm, the wall thickness gradually decreases from t _d = 2.15 mm (cross section OO ₁ ) to a value of t _n = 1.6 mm.

На участке внутренней поверхности с углом β=1°30' длиной L₃=25 мм толщина стенки плавно уменьшается с t_n=1,6 мм до t₂=1,15 мм в сечении EF и далее остается без изменений и на цилиндрической части заготовки после второго последнего перехода ротационной вытяжки и, соответственно, на цилиндрической части готового сосуда.On a portion of the inner surface with an angle β = 1 ° 30 'of length L ₃ = 25 mm, the wall thickness gradually decreases from t _n = 1.6 mm to t ₂ = 1.15 mm in cross section EF and then remains unchanged on the cylindrical part billets after the second last transition of the rotational hood and, accordingly, on the cylindrical part of the finished vessel.

Затем, после подрезки торца, выдерживая длину L=605 мм, выполняют ротационный обжим горловины (фиг.3, 4) в следующей последовательности.Then, after trimming the end, keeping the length L = 605 mm, perform a rotational crimp of the neck (Fig.3, 4) in the following sequence.

Вначале цилиндрическую заготовку 1 (фиг.3, 4) толкателем 10 по лотку 4 загружают в высокочастотный индуктор 2 таким образом, чтобы утолщенная часть заготовки длиной L_нагр=90 мм входила в индуктор, затем после нагрева утолщенного конца до 1200÷1250°C толкателем 10 заготовку по лотку 4 перемещают в цанговый зажим 3 шпинделя давильно-раскатного станка и фиксируют ее в цанговом зажиме.Initially, the cylindrical billet 1 (Figs. 3, 4) is pushed along the tray 4 with a pusher 10 into a high-frequency inductor 2 so that the thickened part of the workpiece of length L _load = 90 mm enters the inductor, then after heating the thickened end to 1200 ÷ 1250 ° C with a pusher 10 the workpiece on the tray 4 is moved to the collet clamp 3 of the spindle of the press-rolling machine and fix it in the collet clamp.

Индуктор 2 установлен на расстоянии от зажима L=650 мм (фиг.3), что соответствует п.10 формулы изобретения L=(1÷1,5)L_заг., где L_зaг=605 мм.The inductor 2 is installed at a distance from the clamp L = 650 mm (figure 3), which corresponds to paragraph 10 of the claims L = (1 ÷ 1,5) L _zag. where L _zag = 605 mm.

Лоток 4 (фиг.3, 4, вид А фиг.5) на основной части выполнен с угловым прямоугольным профилем постоянного сечения со сторонами С=100 мм, что при радиусе заготовки R_з=D₀/2=144,5/2=72,25 мм составляет 1,38 R_з и соответствует п.11 формулы изобретения (С=(1,3÷1,5)R_з).Tray 4 (Figures 3, 4, 5, view A) on the main body is formed with an angular rectangular profile of constant cross section with sides C = 100 mm, that the radius _of the workpiece R = D _0/2 = 144.5 / 2 = 72.25 mm is 1.38 R _s and corresponds to paragraph 11 of the claims (C = (1.3 ÷ 1.5) R _s ).

Лоток 4 (фиг.5, вид А) на концевой части перед зажимом 3 выполнен переменного сечения на каждой из двух сторон в виде дуги окружности R_л=289 мм, что составляет 4 R_з=(4×72,25=289 мм) и находится в пределах R_л=(3,5÷4,5)R_з, что соответствует п.12 формулы изобретения. Высота в начале профиля В=15 мм, что составляет 0,21 радиуса заготовки (15=0,21×72,25) и также соответствует п.12, формулы изобретения (В=(0,15÷0,3)R_з) изобретения.Tray 4 (figure 5, view A) on the end part before the clamp 3 is made of variable cross-section on each of the two sides in the form of a circular arc R _l = 289 mm, which is 4 R _s = (4 × 72.25 = 289 mm) and is within the range of R _l = (3.5 ÷ 4.5) R _s , which corresponds to paragraph 12 of the claims. The height at the beginning of the profile is B = 15 mm, which is 0.21 of the radius of the workpiece (15 = 0.21 × 72.25) and also corresponds to paragraph 12 of the claims (B = (0.15 ÷ 0.3) R _s ) inventions.

Длина профиля лотка ℓ=220 мм, что составляет 3,05 радиуса заготовки (220=3,05×72,25) и соответствует п.12 формулы изобретения (ℓ=(2,5÷3,5)R_з).The length of the tray profile ℓ = 220 mm, which is 3.05 of the radius of the workpiece (220 = 3.05 × 72.25) and corresponds to paragraph 12 of the claims (ℓ = (2.5 ÷ 3.5) R _s ).

Затем включают вращение шпинделя, заготовки (n=200 мин^-1), подачу роликов 5 и 6 (S=600 мм/мин ролика 5 и S=1500 мм/мин ролика 6) и газовую горелку 7. Ось газовой горелки наклонена к оси прокатки под углом γ=50° (фиг.3) в вертикальной плоскости осевого сечения, и под углом θ=90° (фиг.4) к обрабатываемой поверхности в плоскости поперечного сечения, что соответствует п.13 формулы изобретения (γ=40÷60°, θ=80÷100°). Пирометр установлен на высоте Н=1,5 м по вертикали в плоскости поперечного сечения и на расстоянии D=0,86 м ((фиг.4), что соответствует п.14 формулы изобретения (Н не менее 1 м, D не менее R_з=0,72 м).Then include the rotation of the spindle, the workpiece (n = 200 min ^-1 ), the feed of the rollers 5 and 6 (S = 600 mm / min of the roller 5 and S = 1500 mm / min of the roller 6) and the gas burner 7. The axis of the gas burner is inclined to the axis rolling at an angle γ = 50 ° (Fig. 3) in the vertical plane of the axial section, and at an angle θ = 90 ° (Fig. 4) to the work surface in the plane of the cross section, which corresponds to paragraph 13 of the claims (γ = 40 ÷ 60 °, θ = 80 ÷ 100 °). The pyrometer is installed at a height of H = 1.5 m vertically in the plane of the cross section and at a distance of D = 0.86 m ((Fig. 4), which corresponds to claim 14 of the claims (H at least 1 m, D at least R _h = 0.72 m).

Луч лазерного маркера направлен под прямым углом к обрабатываемой поверхности в вертикальной плоскости осевого сечения (фиг.3) и в плоскости поперечного сечения (фиг.4), что соответствует п.10 формулы изобретения (угол наклона луча лазерного маркера к обрабатываемой поверхности равен 90°).The beam of the laser marker is directed at right angles to the surface to be machined in the vertical plane of the axial section (Fig. 3) and in the plane of the cross section (Fig. 4), which corresponds to claim 10 (the angle of the laser marker to the surface to be machined is 90 ° )

По программе ЧПУ станка совершается ротационный обжим горловины с газопламенным подогревом при температуре металла обрабатываемой поверхности не менее 900°C с контролем температуры в пределах 1100°C в начале и 900°C в конце обжима пирометром «Кельвин КСДМ».According to the machine’s CNC program, a rotary neck compression is performed with gas-flame heating at a metal surface temperature of at least 900 ° C with temperature control within 1100 ° C at the beginning and 900 ° C at the end of crimping with the Kelvin KSDM pyrometer.

Затем после рекристаллизационного смягчающего отжига заготовки подвергают окончательной механической обработке горловины и закалке с отпуском для получения высоких механических свойств: предела прочности не менее 115 кгс/мм², предела текучести не менее 95 кгс/мм² относительного удлинения δ₅ не менее 12%, ударной вязкости при - 50°C не менее 25 Дж/см².Then, after recrystallization softening annealing, the preforms are subjected to final machining of the neck and tempering with tempering to obtain high mechanical properties: tensile strength of at least 115 kgf / mm ² , yield strength of at least 95 kgf / mm ^{2 of} relative elongation δ _{5 of} at least 12%, impact viscosity at - 50 ° C not less than 25 J / cm ² .

Закалку заготовок выполняют в электропечах при температуре 910°C с временем выдержки при этой температуре 1 час с последующим охлаждением на воздухе.Hardening of the workpieces is carried out in electric furnaces at a temperature of 910 ° C with a holding time of 1 hour at this temperature, followed by cooling in air.

Отпуск выполняют в электропечах при температуре 450°C с временем выдержки 3 часа при этой температуре.Vacation is performed in electric furnaces at a temperature of 450 ° C with a holding time of 3 hours at this temperature.

Выполнение предлагаемого способа и устройства для его осуществления в соответствии с изобретением обеспечивает возможность изготовления тонкостенных высокопрочных и легких сосудов, выдерживающих высокие внутренние давления, при высокой устойчивости процесса формообразования, точности геометрических размеров и качестве обработанной поверхности.The implementation of the proposed method and device for its implementation in accordance with the invention provides the possibility of manufacturing thin-walled high-strength and lightweight vessels that withstand high internal pressures, with high stability of the forming process, the accuracy of geometric dimensions and the quality of the processed surface.

Изобретение может быть использовано при производстве различных сосудов высокого давления: газовых баллонов, лейнеров, огнетушителей и т.п.The invention can be used in the manufacture of various pressure vessels: gas cylinders, liners, fire extinguishers, etc.

Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов деталей, изготовленных по данному техническому решению.The indicated positive effect is confirmed by testing prototypes of parts made according to this technical solution.

В настоящее время разработана техническая документация, проведены испытания и сертификация сосудов, намечено серийное производство продукции по предлагаемому способу и устройству для осуществления способа.Currently, technical documentation has been developed, tests and certification of vessels have been carried out, serial production of products by the proposed method and device for implementing the method is planned.

Claims

1. A method of manufacturing a thin-walled pressure vessel, including heating the end of a cylindrical workpiece in a high-frequency inductor, securing it in the spindle clamp, turning it around its axis and rotating crimping the neck with deforming rollers, characterized in that they use a workpiece with a transitional conical section on the outer surface and a bottom of variable thickness with a center thickening, first the workpiece is subjected to rotational drawing of the cylindrical part in the cold state for several transitions with the formation of a thickened cylindrical part for crimping the neck, a thin-walled cylindrical part, a transitional conical section along the inner surface with intermediate thermal operations of recrystallization annealing and shot blasting, and then after heating the workpiece in the inductor, it is moved along the tray to the clamp, loaded into it with a pusher, and rotary crimped the necks are carried out with gas-flame heating of the workpiece with control and regulation of the heating temperature.

2. The method according to claim 1, characterized in that they use a workpiece with a wall thickness of the cylindrical part equal to 3 ÷ 7 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel.

3. The method according to claim 1, characterized in that the bottom part of the preform is made with a wall thickness in the mating zone of the bottom with a conical transition section equal to 1.5 ÷ 2.1 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel and increasing to a center thickening of up to 2, 2 ÷ 3 thicknesses.

4. The method of claim 1, characterized in that the bottom part of the preform is performed with a center thickening on the outer surface with a diameter equal to 0.2 ÷ 0.3 of the diameter of the preform and a thickness equal to 4 ÷ 6 wall thicknesses of the cylindrical part of the finished vessel.

5. The method of claim 1, characterized in that the transition section during the rotational hood is made conical on the inner surface with an inclination angle of the generatrix equal to 0.05 ÷ 0.15 of the inclination angle of the outer surface forming it before processing the workpiece, and a length of 4 ÷ 6 wall thicknesses of the cylindrical part of the workpiece.

6. The method according to claim 1, characterized in that the thickened cylindrical part for crimping the neck is formed by the wall thickness at the first transition of the rotary hood, and along the length at the last transition.

7. The method according to claim 1, characterized in that at the first transition, the rotational hood is carried out with a degree of deformation of 30 ÷ 40%, and at the last transition - 85 ÷ 95% of the total degree of deformation.

8. The method according to claim 1, characterized in that the flame heating is carried out in the temperature range of 900 ÷ 1000 ° C, with temperature control and regulation within these limits with a pyrometer.

9. The method according to claim 1, characterized in that the final heat treatment is carried out with hardening and tempering.

10. A device for the manufacture of thin-walled pressure vessels containing a spindle clamp, an inductor and deforming rollers, characterized in that the inductor is installed at a distance from the clamp 1.0 ÷ 1.5 of the length of the workpiece, in front of the inductor and behind it there is a tray for loading and unloading blanks, while the gas burner is fixed with the possibility of directing the gas flame into the treatment zone during the rotational crimping, and a pyrometer with a beam direction l is installed above the blank heating zone and at a distance from the blank axis grain marker at a right angle to the work surface.

11. The device according to claim 10, characterized in that the tray is made on the main part with an angular rectangular profile of constant cross section with sides equal to 1.3 ÷ 1.5 of the radius of the workpiece, and on the end part before the clamp is of variable cross section.

12. The device according to claim 10, characterized in that the tray is made with a profile of the end part before the clamp on each of the two sides in the form of an arc of a circle with a radius equal to 3.5 ÷ 4.5 radius of the workpiece, with a height at the beginning of the profile and length equal to 0.15 ÷ 0.3 and 2.5 ÷ 3.5 of the radius of the workpiece, respectively.

13. The device according to claim 10, characterized in that the gas burner is installed with a slope of its axis to the surface of the workpiece at an angle of 80 ÷ 100 ° in the plane of the cross section and at an angle of 40 ÷ 60 ° to the axis of the workpiece in the vertical plane of the axial section.

14. The device according to claim 10, characterized in that the pyrometer is installed at a height of at least 1 m from the axis of the workpiece vertically and at least one radius of the workpiece horizontally in the plane of the cross section.