文档介绍：附作品设计、发明的目的和基本思路,创新点,技术关键和主要技术指标
发明目的:
通过制造工艺上的改进,为解决传统球形压力容器制造中工序复杂、成本高、工期长、效率低、材料利用率低、需大型冲压设备安、安全性不高、难以实现自动化等问题,提出一种新的球罐制造方法---球形容器的铸胀成形方法。以达到球罐制造的简单化、安全化,提高球壳的性能和制造效率,降低成本,降低泄露、爆炸等不安全事故的发生而造成财产损失、人身伤亡。
球形容器由于具备高的承载能力、自重小且占地面积小等优点,应用越来越广泛,要求能够实现球罐制造的自动化、高效化,现在制造技术已经逐渐不能满足要求。
球罐应用场合要求提高、压力越来越大、容量越来越大、使用环境恶化、对球罐使用性能和寿命有更高的要求、高温高压易燃易爆环境下安全可靠性要求更高,而目前制造大型球罐还存在很大的难度,材料也难以满足要求,势必要求新的制造工艺等方法来解决这些问题,铸胀成形技术应运而生。
基本思路:
为了得到高质量的球壳,我需要用特种铸造④----真空铸造和压力铸造。为了减小铸造模具尺寸进一步提高球壳质量,我使用了内压胀型的方法。于是铸胀成形方法由此而生。
铸胀成形方法简单的说就是:先用特种铸造手段铸出高质量球壳,然后在金属热塑性下向球壳内通压力气体把球壳胀大⑩。
具体操作过程是:将合金按照设计要求比例配置并融化,使加热至浇注温度的金属熔体浇注于由具有垂直分型面的金属模与具有透气性的球形型芯构成的浇注系统中。如下图:
在浇铸过程中,关闭与压力气源联通的压力阀、放空阀,打开真空泵及其联接的真空阀,经过型芯内部设置的主气管将铸型中的气体抽出,使浇注型腔内部处于负压状态。浇注完成后,当与金属模接触的金属熔体凝固,并且温度低于结晶温度10~160℃时,关闭真空泵及与其相连的接的真空阀,打开与压力气源相连接的压力阀,~30MPa空气或惰性气体,球壳在压力气体的作用下继续凝固,直至完全凝固。当球壳铸坯的温度进入热塑性变形范围内关闭与压力气源联通的压力阀,打开放空阀,~,拆除金属模,再次打开压力气源连接的压力阀,给球壳铸坯内逐渐注入压力空气或惰性气体,球壳在压力气体的胀型作用下直径增大。壁厚减小,直至达到预定的形状和尺寸。如图:
12成型球罐 13铸件毛坯
最后,在球罐上开设接管孔和人孔等,取出型砂。
创新点:
利用了真空铸造、压力铸造和无模内压胀形三方法的结合,集三者之长。代替了传统球瓣旋压、组对、焊接的复杂工序,不用一片一片的焊接而铸出整体球罐。
利用铸造金属液自身热量和冷凝放热以及高温下金属塑性无模内压胀型,环保节能,无需大型设备。
技术关键:
本作品所采用的关键技术有特种铸造与内压胀型。
真空铸造:
控制好型腔内部压力。
支撑架大小。由于金属液与支撑架的热融合作用而把与金属液同种材料的支撑架融化,支撑架不宜过大和过小。支撑架过大,不能完全融化;过小,支撑架会过早融化,使型芯在型腔内漂浮移动。
压力铸造:
控制好加压的温度。
控制好所加压力的大小和持压时间。
无模内压胀型:
一、胀型温度。
二、内压胀型压力大小。
三、持压时间
总之,在整个过程中,严格控制和监测压力和温度。
主要技术指标:
浇铸前,将铸型腔内压力抽到负压。一般真空浇注在133Pa。
浇铸后温度低于结晶温度10-160℃时,。
铸坯温度进入热塑性⑦变形范围,-。
4. 球壳铸坯外形尺寸小于球形容器直径的二分之一,壁厚是球形容器的三倍以上,并按照胀型前后体积相等的原则确定球壳铸坯的浇铸体积。
作品的科学性先进性(必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料)
铸胀成型的球形容器的科学性与先进性:
当前制造球罐常用的方法是:先将球形容器划分成许多瓣片,再依球瓣的尺寸用板材下料、冲压,每块板料成型为球瓣的形状,再进行组对、焊接成型。其流程图为:下料——加热(或不加热)——模压球瓣——冷校——精密下料切坡口——组装——焊接——焊后热处——打压试验。然而这种方法材料利用率低、需要大型冲压设备、组对焊接的工作量大、工序多工期长、焊缝形位精度差、焊接质量不易保证、难以实现自动化、成本高、安全性不高。
此外, 爆炸法,在球内接锥台中心注水,在壳体中心引爆炸药包,水中产生的冲击波冲击各锥台的侧板及上下极板,而冲击波的能量密度与球面的距离R按平方关系衰减,冲击波峰值压力随着距离的增大而减小,由此造成壳体板料质点运动速度的矢量差,从而使壳体变形,最终成形为目标球。其特点实在