CZ306903B6 - Způsob výroby dna nádoby - Google Patents

Description

Předmětná problematika je dosud řešena různými způsoby.

Podle jednoho z nich se například hladké dno nádoby vyrobí ze svářených tlustostěnných plechů. Výchozí plechy se ohnou na zakružovacím stroji. Plechy se uprostřed svaří podélným svarem a vypálí se kruhový tvar. Tím vznikne deska s rovnou plochou uprostřed a se zvednutými okraji. Deska se vloží do pracovního prostoru lisu a vylisuje se patřičné dno.

Používán je i obdobný postup, kde svařené tlusté plechy jsou ohnuty do tvaru válcové plochy. Kruhová deska se vyřízne z ohnutých plechů běžným způsobem. Přívodové a vývodové trubice jsou pak navařeny na povrch dna.

Nevýhodou tohoto postupu je, že při výrobě v okolí těchto svarů překonává materiál různé proměny, jako jsou fázové transformace či změna objemu tepelnou roztažností materiálu při sváření. Vlivem těchto proměn mohou vznikat v místě svarů a jeho blízkém okolí tahová napětí, způsobující po čase trhlinky. V těchto místech dochází ke snížení mechanických hodnot materiálu a ke ztrátě odolnosti vůči tečení při zatížení. To má za následek snížení životnosti daného zařízení a nebezpečí poškození v průběhu činnosti.

Jinou známou technologií je například řešení podle dokumentu CN 101987333 A, kdy se kruhová deska vyrobí kováním, kde je často aplikována technologie změny orientace původní osy ingotu ve výkovku.

Rovněž dokument CN 102019338 A popisuje způsob výroby dna nádoby se zaměřením na horní krycí prvek.

Také je znám způsob výroby dna nádoby podle dokumentu CS AO 256 653, založený na kruhové desky z dutého tělesa definovaných rozměrů. Po vykování se duté těleso podélně a rozvine, nebo se přímo na povrchu dutého tělesa vyřízne kruhová deska, která se následně rozvine. Pak se prolisuje hladké dno a případně se nátrubky přivaří.

Nevýhodou je, kromě výše uvedených nevýhod, zdlouhavý postup výroby.

Jedním ze způsobů výroby den nádob s nátrubky je výroba s lokálně zesílenou tloušťkou stěny den a s mechanickým opracováním nátrubků.

Tyto způsoby mají nevýhodu v přerušovaném průběhu materiálových vláken v oblasti hrdel, popřípadě v jejich nepříznivém průběhu z hlediska provozního namáhání.

Další nevýhody spočívají v tom, že dochází k velké spotřebě oceli, výchozí polotovar je velký, výroba je pracná a časově velmi náročná na mechanické opracování.

Dna nádob s přivařenými hrdly je nutno během jejich provozu podrobovat pravidelným velmi náročným defektoskopickým zkouškám v místech svaru.

- 1 CZ 306903 B6

Další způsob výroby den nádob s nátrubky představuje rotační kování den s předkovanými nátrubky.

Princip tohoto způsobu výroby den nádob nebo jiných rotačních těles je ten, že se zpravidla použije spodní pevná zápustka (matrice), a homí kovadlo většinou ve tvaru desky se otáčí okolo svislé osy.

Jako vstupní materiál tedy slouží většinou předkovek ve tvaru válce - špalek, který je uložen do spodního nástroje - matrice.

Homí nástroj (rotační deska) je pak postupně zatlačován do špalku a pootáčen, přičemž tloušťka špalku se tak zmenšuje a materiál je zároveň vytlačován do stěn a také do otvorů v matrici, které představují budoucí hrdla. Pootáčení kovadla při kování se provádí mezi jednotlivými zdvihy.

Kromě už výše uvedených nevýhod je způsob pomalý a nepřesný.

Pro otáčení se používá samostatný, zpravidla elektrický, pohon a převodový mechanismus, což je technicky dosti složité, poněvadž zařízení musí být namontováno na pohyblivém příčníku lisu.

Kromě toho je velké nebezpečí poruch, poněvadž zařízení musí pracovat v nečistém prostředí, je vystaveno silným otřesům a působení sálavého tepla.

Problém této technologie také spočívá v tom, jak zabezpečit konstantní poměrně přesné pootáčení rotační kovací desky.

Existují konstrukční návrhy rotačního nástroje, který se samovolně pootáčí o patřičný úsek při zpětném pohybu horního nástroje, avšak tyto nástroje zvyšují nákladovost výroby.

Druhou variantou této technologie je, že homí nástroj s deskou zůstává pevný, avšak matrice je uložena na otočném stole a rotace při tváření tak vykonává matrice.

Otočný stůl však musí být masivní (musí snést hmotnosti matrice a polotovaru a také tlak, vyvolaný horním nástrojem při tváření) a jeho pořizovací cena je příliš vysoká.

Úkolem předmětného vynálezu je proto vyvinout způsob výroby dna nádoby, kterého budou odstraněny shora uvedené nedostatky známého stavu techniky.

Podstata vynálezu

Shora uvedený úkol byl podle tohoto vynálezu splněn tím, že byl vyvinut způsob výroby dna nádoby, zejména pro parogenerátory a kompenzátory objemu v jaderné energetice, obsahující následující kroky:

- výchozí polotovar, předkovek válcového tvaru, se po ohřevu na tvářecí teplotu umístí na střed do matrice,

- tlakem první patrice se předkovek pěchuje až do hloubky h pro zajištění tloušťky b stěny rozkovku,

- rozkovek se po druhém ohřevu na tvářecí teplotu umístí zpět do stejné matrice,

- první patrice se nahradí druhou patricí,

- tlakem druhé patrice se pěchuje rozkovek do hloubky h,

- druhá patrice se uvolní od beranu lisu a ponechá se zatlačena do rozkovku,

- na druhou patrici se nasadí objímka,

- objímka se zatlačí do hloubky h pro vytvoření ve spolupráci s druhou patricí plochy dna nádoby.

-2CZ 306903 B6

První patrice má s výhodou tvar komolého kužele se zaoblenou spodní plochou o poloměru Ro a zaoblenýma hranami poloměrem Rp

Druhá patrice má s výhodou tvar komolého kužele se zaoblenou spodní plochou o poloměru R₂.

Objímka má s výhodou zaoblenou spodní plochu poloměrem R₂.

Matrice je s výhodou opatřena prohlubní, která má v příčném řezu tvar kruhového oblouku o poloměru R.

Matrice může být s výhodou opatřena prohlubní, která má v příčném řezu tvar elipsy.

Prohlubeň matrice je s výhodou opatřena další jednou nebo více prohlubněmi ve tvaru komolého kužele.

Další prohlubně jsou s výhodou umístěny pod úhlem a vzhledem ke svislé ose.

Úhel a má s výhodou velikost od 0 do 60°.

Objímka je s výhodou vytvořena jako dělená a sestává z více dílčích objímek.

Další dílčí objímka se s výhodou nasadí na předchozí objímku a postup se opakuje.

Výhodou vynálezu je to, že výkovek dna nádoby s nátrubky kopíruje tvar hotově opracovaného dna.

Dále je výhodou, že dle způsobu podle vynálezu je možnost výroby velmi rozměrných den hladkých, s nátrubky a podobných výkovků (výlisků) větších, než dovolují silové možnosti výrobního zařízení.

Vrchní nástroj je dělený na patrici a objímky z důvodu snížení tvářené plochy, a tím snížení potřebné tvářecí síly.

Dále je výhodou to, že způsob umožňuje výrobu těchto den nádob bez svařování a nátrubky mají nepřerušovaný průběh vláken.

Oproti klasické metodě výroby tohoto typu dna není nutno použít časově zdlouhavou a energeticky náročnou výrobu vstupního polotovaru.

Nová technologie výroby dna nádoby hladkého nebo s nátrubky používá zcela nově vynalezený postup postupného rozpěchování původního předkovku ve tvaru špalku pomocí postupného rozkování patricemi a následně nasazováním a zatlačováním objímek.

Objasnění výkresů

Předmětný vynález bude nyní vysvětlen na příkladech jeho provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, kde:

obr. 1 znázorňuje perspektivní pohled na předkovek ve tvaru špalku;

obr. 2 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu na sestavu po zatlačení první patrice;

obr. 3 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu po zatlačení druhé patrice a nasazení objímky;

-3CZ 306903 B6 obr. 4 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu na sestavu po konečném kování dna nádoby s nátrubky;

obr. 5 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu na sestavu po zatlačení první patrice;

obr. 6 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu po zatlačení druhé patrice a nasazení objímky;

obr. 7 znázorňuje pohled ve svislém osovém řezu na sestavu po konečném kování hladkého dna nádoby.

Příklady uskutečnění vynálezu

Podle tohoto vynálezu byl tedy vyvinut způsob výroby dna nádoby, jehož příkladné provedení je znázorněno na shora uvedených obrázcích výkresů.

Podstatou řešení je, že materiál vstupního polotovaru, kterým je předkovek 1 ve tvaru válce nebo špalku s poměrem výšky H vzhledem k průměru Φ takovým, že platí vztah

Η : Φ = 1 až 2,5, je postupně a rovnoměrně rozhrnován na stěnu zápustky pomocí patric a objímek.

První patrice 3 se zatlačí do hloubky h, kde h odpovídá konečné tloušťce výkovku dna nádoby.

První patrice 3 se vymění za druhou patrici 5 a postup se opakuje, avšak patrice 5 zůstává zatlačena do předkovku 1 a na ni se nasadí první objímka 6.

Ta se opět zatlačí do hloubky h.

Objímkou 6 se dotváří průměr a tloušťka stěny dna nádoby.

Pro dna nádob s vnitřním průměrem D, větším, než 1,5 násobek průměru Do druhé patrice 5, se objímka 6 může dělit na více objímek.

Pak se následující objímka nasazuje na předešlou a postup se opakuje.

Po zatlačení druhé patrice 5 a všech objímek do hloubky h jejich vnější tvar odpovídá požadovanému tvaru výkovku dna.

Výchozí polotovar ve tvaru špalku je vyroben volným kováním, přičemž pro dno s dvěma nátrubky mimo osu zrcadlově umístěnými vůči sobě je ještě v radiálním směru stlačen o 20 %. Tím se dosáhne rovnoměrná výška po obvodu dna.

Princip způsobu výroby dna nádoby spočívá v tom, že po ohřevu na tvářecí teplotu se předkovek 1 umístí na střed ve svislé poloze do matrice 2 (nebo matrice 8).

Tlakem první patrice 3 na předkovek 1, ohřátý na teplotu tváření, se provede pěchování až do hloubky h, kde h se stanoví tak, aby v celém průřezu byla zabezpečena požadovaná tloušťka stěny výkovku dna nádoby.

Účelem této první pěchovací operace je především rozmístit kov rovnoměrně do všech stran a v případě kování dna s nátrubky, pro částečné či úplné natečení kovu do prohlubní - nátrubků.

Následuje meziohřev rozkovku 4 (nebo rozkovku 9).

-4CZ 306903 B6

První patrice 3 se vymění za druhou patrici 5.

Po meziohřevu je rozkovek 4 umístěn zpět do stejné matrice 2 (nebo matrice 8).

Tlakem druhé patrice 5 na rozkovek 4 (nebo rozkovek 9), ohřátý na teplotu tváření, se provede pěchování až do hloubky h.

Pak se druhá patrice 5 uvolní od beranu lisu a zůstane zatlačená v rozkovku 5. Na druhou patrici 5 se nasadí objímka 6.

Působením tlaku objímky 6 na rozkovek 4 (nebo rozkovek 9) se provede dolisování dna 7 nádoby s nátrubky (nebo hladkého dna 10), až do hloubky h objímky 6.

Objímka 6 může byt rozdělena na více objímek. Počet objímek závisí na konečném průměru dna a velikosti síly použitého lisu.

Pak po lisování první objímkou, která zůstane volně v předkovku, se na ni nasadí druhá objímka a postup se opakuje.

V případě více objímek se postup kování následující objímkou opakuje, jako u předešlé objímky.

Průmyslová využitelnost

Způsob výroby podle vynálezu lze využít pro výrobu hladkých den a pro různá dna s nátrubky, kde nátrubky mohou mít různé uložení, velikost, tvar a jejich počet může být různý, bez navařování těchto nátrubků na dno.

Claims (11)

1. Způsob výroby dna nádoby, zejména pro parogenerátory a kompenzátory objemu v jaderné energetice, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

- výchozí polotovar, předkovek (1) válcového tvaru, se po ohřevu na tvářecí teplotu umístí na střed do matrice (2),

- tlakem první patrice (3) se předkovek (1) pěchuje až do hloubky (h) pro zajištění tloušťky (b) stěny rozkovku (4),

- rozkovek (4) se po druhém ohřevu na tvářecí teplotu umístí zpět do stejné matrice (2),

- první patrice (3) se nahradí druhou patricí (5),

- tlakem druhé patrice (5) se pěchuje rozkovek (4) do hloubky (h),

- druhá patrice (5) se uvolní od beranu lisu a ponechá se zatlačena do rozkovku (4),

- na druhou patrici (5) se nasadí objímka (6),

- objímka (6) se zatlačí do hloubky (h) pro vytvoření ve spolupráci s druhou patricí (5) plochy dna nádoby.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že první patrice (3) má tvar komolého kužele se zaoblenou spodní plochou o poloměru (R_o) a zaoblenými hranami poloměrem (Ri).

3. Způsob podle nároků la2, vyznačující se tím, že druhá patrice (5) má tvar komolého kužele se zaoblenou spodní plochou o poloměru (R₂).

-5CZ 306903 B6

4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že objímka (6) má zaoblenou spodní plochu poloměrem (R₂).

5. Způsob podle nároků laž4, vyznačující se tím, že matrice (2) je opatřena prohlubní, která má v příčném řezu tvar kruhového oblouku o poloměru (R).

6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že matrice (2) je opatřena prohlubní, která má v příčném řezu tvar elipsy.

7. Způsob podle nároků laž6, vyznačující se tím, že prohlubeň matrice (2) je opatřena další jednou nebo více prohlubněmi ve tvaru komolého kužele.

8. Způsob podle nároků laž7, vyznačující se tím, že další prohlubně jsou umístěny pod úhlem (a) vzhledem ke svislé ose.

9. Způsob podle nároků laž8, vyznačující se tím, že úhel (a) má velikost od 0 do 60°.

10. Způsob podle nároků laž9, vyznačující se tím, že objímka (6) je vytvořena jako dělená a sestává z více dílčích objímek.

11. Způsob podle nároků lažlO, vyznačující se tím, že další dílčí objímka se nasadí na předchozí objímku a postup se opakuje.