«Металл-Столица». Продажа, ремонт и модернизация металлообрабатывающих станков и оборудования. Обработка и изготовление изделий из металла.

Изготовление корпусных деталей химических машин и аппаратов

Анализ конструкций аппаратов показывает, что они в основном состоят из однотипных деталей и сборочных единиц (обечаек, днищ, люков, штуцеров, опор и т. п.). Это обусловливает возможность организации поточного производства. При поточном методе производства аппаратуры создаются специализированные участки и цехи, работающие по принципу поточных, механизированных переналаживаемых линий для изготовления, обработки и сборки стандартных и нормализованных деталей, сборочных единиц и изделий. Основными деталями корпусов аппаратов химических производств являются обечайки и днища, которые соединяются при помощи сварки. Наиболее распространенными способами изготовления обечаек из листового материала являются гибка, штамповка и сварка. Для изготовления обечаек применяют сталь, выплавленную в мартеновских и электрических печах, и сталь кислородно-конверторного производства.

Обечайки изготовляют из листовой стали обычного качества или высоколегированной коррозионно-стойкой и жаростойкой стали. Листовой прокат, применяемый для изготовления обечаек, в некоторых случаях имеет искажения поверхности и формы (волнистость, изгибы, выпучины и другие дефекты). Указанные дефекты листов толщиной до 30 мм исправляют правкой на листоправильных машинах-вальцах. Лист пропускают в холодном состоянии между двумя рядами последовательно расположенных рабочих валков. От прогиба рабочие валки предохраняются опорными валками. Правка осуществляется многократным пластическим изгибом, при котором волокна растягиваются и длина их становится одинаковой. Лист движется между валками со скоростью 0,1...0,2 м/с. Листовую сталь, применяемую для обечаек, очищают от различных поверхностных загрязнений, окалины и ржавчины химическим (травление разбавленными кислотами), термическим (газопламенная обработка) и механическим (песко- и дробеструйная очистка) способами.

Наиболее распространенный способ дробеструйной очистки состоит в том, что чугунная дробь диаметром 0,6...0,8 мм под действием центробежной силы выбрасывается из рабочего колеса установки с большой скоростью (до 60 м/с) на очищаемую поверхность. Скорость движения листа 0,02...0,03 м/с. В результате динамического удара окалина разрушается и полностью удаляется с поверхности металла. Вырезают и обрабатывают заготовки обечаек по линиям разметки, которые наносят при выполнении подготовительных операций в индивидуальном и мелкосерийном производстве. При большем масштабе производства используются прогрессивные способы разметки (например, фотопроекционный). Из условий предотвращения выталкивания листа угол створа ножей должен быть меньше. Практически он не превышает 6°. Для уменьшения трения между ножами и разрезаемым металлом рабочая плоскость ножа должна иметь задний угол а — 1.5...30. Угол между нижней плоскостью ножа и плоскостью разреза 85°. Зазор между лезвиями ножей для обеспечения чистого реза должен быть минимальным 35мм. Заготовки для обечаек вырезают на гильотинных ножницах, которые применяются для резки листового материала толщиной до 60 и длиной 1000...3200 мм. К недостаткам механической резки относятся отсутствие возможности резания по криволинейному контуру и разделки кромки под сварку, ограничение по толщине разрезаемого металла (до 60 мм), ограничение длины резания (до 3200 мм) и высокая стоимость оборудования.

Процесс выдавливания сферического днища на горизонтальных машинах выполняется следующим образом. Заготовка в виде диска устанавливается, центрируется на станке и прижимается пинолью задней бабки через прижимную шайбу к оправке. При вращающемся шпинделе давильный ролик с заданным усилием обкатывает заготовку, укладывая ее за несколько проходов на оправку в направлении от центра к периферии. При изготовлении плоских отбортованных днищ используют прижимной диск большего диаметра. Днища из пластичных материалов изготовляют с применением одной оправки. Сначала за один проход обрабатывают центральную часть заготовки, а затем за несколько последовательных проходов — периферийную. Днища большого диаметра в мелкосерийном и индивидуальном производстве выдавливают без оправки на давильном станке, оснащенном специальным устройством с опорным роликом, который устанавливается на заданный размер днища. Ролик вращается от самостоятельного электродвигателя, выполняя функцию оправки. Шпиндель станка и прижим служат только для зажима заготовки. Днища из мягких углеродистых сталей в большинстве случаев выдавливают в холодном состоянии.

Заготовки из высоколегированных и жаропрочных материалов предварительно нагревают до определенной температуры, зависящей от марки материала и толщины заготовки. Для поддержания заданной температуры в зоне деформации используют газовые горелки. Источник тепла должен находиться перед роликом на расстоянии 15...20 мм. Оснастка и детали станка, расположенные в зоне нагрева, охлаждаются водой. Конструкция и форма ролика выбираются в зависимости от толщины и требуемого качества поверхности днища. Для улучшения условий формообразования ролики закрепляются в специальных роликодержателях, которые обеспечивают периодический поворот и контакт с изделием различных участков рабочей поверхности ролика. При выдавливании толстостенных днищ применяется ролик с большим радиусом закругления рабочей поверхности, а при выдавливании тонкостенных днищ — с малым. Для ротационного выдавливания с утонением стенки или для изготовления днищ из заготовок переменного сечения применяют ролики.

Днища, у которых выпуклая часть образующей поверхности сопрягается с вогнутой, выдавливаются с применением самоустанавливающегося (плавающего) роликодержателя. Ролик самоустанавливается в процессе выдавливания, в результате чего обеспечивается перпендикулярное направление действия усилия к каждой точке криволинейной поверхности. При ротационном выдавливании на давильный ролик действует усилие, составляющие которого, направленные вдоль оси оправки и по оси инструмента, примерно постоянны. Тангенциальная составляющая усилия изменяется во время обработки. Выдавливание при низкой частоте вращения заготовки приводит к образованию гофров вследствие потери устойчивости заготовки при статическом нагружении. С увеличением частоты вращения заготовки устойчивость ее увеличивается, поскольку время пребывания под нагрузкой каждой части заготовки уменьшается. Деформационная зона локализуется и переходит в пластическое состояние.

Станок предназначенный для изготовления тарельчатых, сферических, эллиптических отбортованных и других днищ. Он состоит из двух основных частей, установленных на отдельных фундаментах. Управление станком осуществляется с пульта. Станок имеет устройство для бесступенчатого регулирования подачи и прижимного усилия на ролике, что обеспечивает обработку днищ различной конфигурации без применения копировальных устройств. Привод шпинделя, осуществляется через электромагнитную муфту и коробку скоростей, в которой обеспечивается получение значений частоты вращения. Гидрофнинрованная задняя бабка, оснащенная выталкивающим устройством и опорным роликом, воспринимает основные усилия при выдавливании, гасит и уравновешивает колебания оправки, а также разгружает главный шпиндель от изгибающих сил. Станок снабжен резцедержателем и копировальным устройством, предназначенным для токарной обработки, выглаживания и завальцовки кромок днища. На станке изготовляются днища диаметром до 3300 мм.

Еще более совершенным методом изготовления днищ является обкатка. Этот метод основан на совмещении штамповки и ротационного выдавливания. Обкаткой могут быть получены днища различной формы. При обкатке круглая листовая заготовка устанавливается на оправке-пуансоне обкатной машины. Прижимной диск-матрица, закрепленная на поршне верхнего гидроцилиндра, опускается и формует центральную часть заготовки, придавая ей форму донной части днища. После этого пуансон и матрица вместе с зажатой между ними заготовкой получают вращательное движение и производится закатка борта днища неподвижным бортовальным роликом и подвижным давильным валком. Во время закатки борта днища при одновременном воздействии усилия давильного валка на фланец вращающейся заготовки и постоянного усилия гидроцилиндра прижима, приложенного к пуансону и матрице, осуществляется окончательная формовка центральной части днища. Формовку крупногабаритных днищ толщиной более 15 мм выполняют в горячем состоянии, при этом заготовки нагревают до температуры 1150° С. Менее толстостенные днища получают холодной формовкой. При этом могут производиться промежуточные отжиги формуемой заготовки. Обкатка толстостенных днищ осуществляется в несколько переходов. Она заканчивается при температуре выше 700° С, затем производятся нормализационный нагрев днища и калибровка его на обкатной машине при температуре выше 800° С. Кромка днища после обрубки накатов и очистки обрезается кислородно-ацетиленовой горелкой и обрабатывается под сварку на карусельном станке.

Для крупногабаритных днищ обычно применяют обкатные машины вертикального типа с двух- или четырехсточной станиной. В центре машины расположен вертикальный приводной шпиндель, на нижнем конце которого установлен пуансон. Давильный и формообразующий ролики с помощью ходовых винтов могут перемещаться в радиальном направлении по отношению к шпинделю. Давильный ролик может устанавливаться в разных положениях по высоте и поворачиваться в вертикальной плоскости. Вращение его обусловлено контактом с вращающейся заготовкой. Обкатные машины наибольшего размера могут производить формовку днищ из заготовок диаметром до 6350 мм и толщиной до 150 мм. Штамповка днищ взрывом осуществляется при воздействии энергии, выделяемой в процессе сгорания бризантных взрывчатых веществ. Обычно она выполняется в искусственных водных бассейнах. Основное отличие штамповки взрывом от штамповки на прессе состоит в том, что штамп представляет собой только матрицу, а жесткий пуансон заменяет ударная волна. При штамповке взрывом не требуется прессовая установка, конструкция штампа часто значительно проще, он выполняется из дешевого материала, и трудоемкость его изготовления иногда во много раз меньше, чем при штамповке на прессе.

Обкатка выполняется за несколько проходов. В конце каждого прохода верхние салазки суппорта вместе с корпусом приспособления несколько перемещаются относительно суппорта вдоль оси детали. При этом рычаги поворачиваются на некоторый угол и ролик сгибает профиль обкатываемой резьбы. Обкаткой достигается шероховатость поверхности витков червяка, соответствующая Ra = 0,5...0,3 мкм. В мощных силовых установках применяются глобондные передачи, характеризующиеся высокой работоспособностью, долговечностью и возможностью передачи значительных крутящих моментов при сравнительно небольших габаритных размерах. В глобондной передаче червяк своими витками охватывает одновременно несколько зубьев колеса, что способствует уменьшению контактных напряжений. В качестве технологических баз выбирают поверхности шеек и опорные торцы червяка. На суппорте зуборезного станка устанавливают базовые плитки, с помощью которых осуществляется контроль. Нарезка витков червяка выполняется инструментами, геометрические размеры которых совпадают с профилем зуба червячного колеса в осевом сечении червяка, перпендикулярном к ос» червячного колеса.

Токарная обработка заготовки глобоидного червяка незначительно отличается от обработки ступенчатых валов. Фасонная поверхность обрабатывается по копирам и проверяется шаблонами с базированием на тот торец червяка, который используется в качестве базы при нарезке. Обработка витков червяка обычно состоит из двух этапов: чернового и чистового нарезания. Предварительное нарезание червяков может осуществляться на зубофрезерных или токарных станках. В условиях мелкосерийного производства рационально использовать токарные станки, оснащенные приспособлением для чернового нарезания глобоидных червяков. Чистовое нарезание глобоидных червяков выполняется преимущественно на зубофрезерных станках, оснащенных универсальными резцовыми головками. Универсальная резцовая головка для чистового нарезания состоит из основания, по направляющим которого перемещается в заданное положение по нониусу массивная тумба с резцедержателями для правого и левого резцов. Режущая кромка является продолжением тела резца. После установки тумбы на радиус базовые регулируемые поверхности резцедержателей настраиваются так, чтобы они располагались по одной линии, касательной к профильной окружности, обеспечивая соответствующее положение кромок резцов. Резцы выставляются на требуемый радиус и высоту шаблону, базирующемуся на контрольной оправке. Нарезание производится при круговой подаче.

После настройки станка и приспособления устанавливают заданное межосевое расстояние, а затем резец вводят во впадину предварительно нарезанного витка червяка с радиусом RE.. При подаче 0,05...0,2 мм/об нарезают одну сторону витка, а затем, заменив резец и поднастроив станок, вторую сторону витка до получения необходимой толщины нитки по зубомеру, установленному по оси горловины. Точность профиля червяка проверяется в промежутках между переходами по специально разработанным типовым контрольно-технологическим картам при помощи специальных устройств. В единичном производстве изготовление резьбовых калибров нецелесообразно, поэтому контроль параметров резьбовых поверхностей производят дифференцированным способом с проверкой среднего диаметра резьбы, шага, угла профиля, наружного и внутреннего диаметров резьбы. Средний диаметр обычно проверяется микрометром с резьбовыми вставками либо тремя проволочками с применением обычного микрометра. Шаг резьбы проверяют, используя линейки и специальные шагомеры. Угол профиля проверяется в производственных условиях при помощи шаблонов. Наружный и внутренний диаметры крупных резьб измеряют микрометрами. В единичном производстве широко распространен метод окончательной проверки резьбовых деталей путем свинчивания. С помощью этого метода можно выявить погрешности, не замеченные при поэлементном контроле, например, накопленные ошибки шага.