Спосіб виготовлення балонів і сосудів із алюмінію та його сплавів

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению баллонов и сосудов из алюминия и его сплавов, предназначенных для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов под давлением. Известен способ изготовления сосудов из алюминиевой заготовки вытяжкой (патент США 4506533. кл. 7242, 1985 г.). Известен также способ формообразования сосудов путем разогрева трубчатой заготовки на определенную длину с последующим обжатием в матрице предварительно нагретой до температуры выше температуры размягчения материала трубчатой заготовки (заявка Японии 63-149027, кл.В 21 D 51/26, 1988 г.). Указанные способы весьма трудоемки. Это связано с необходимостью непрерывного контроля температуры трубчатой заготовки в процессе деформации. Температура значительно колеблется либо из-за охлаждения, либо из-за нагрева заготовки при соприкосновении с инструментом в очаге деформации. Известен также способ, включающий следующие операции: вырубку дисков из листа, глубокую вытяжку дисков в стаканы, три прохода волочения и получение удлиненного цилиндрического стакана, нагрев до температуры 320-350°С концевого участка формообразуемого в горловину и последующую обкатку полученного элемента профиля. При этом формообразование горловины осуществляют путем многоступенчатого обжатия концевого участка в соответствующих матрицах (заявка ЕПВ/ЕР №0053240, кл. В 21 D 51/26, 1982 г.). Этот способ, как и приведенный выше, трудоемок. Последнее связано с большим числом операций, так и с необходимостью контроля температуры концевого участка в процессе его деформации. Кроме того, качество наружной поверхности баллонов, полученных данным способом, низкое из-за наличия на ней дефектов типа складок, трещин, глубоких рисок. Последнее обусловлено налипанием металла на рабочий инструмент в процессе деформации. Задачей является создание менее трудоемкого способа изготовления баллонов и сосудов из алюминия и его сплавов при одновременном улучшении качества их наружной поверхности. Эта задача решена тем, что в способе изготовления баллонов и сосудов из алюминия и его сплавов обкаткой вращающейся трубчатой заготовки, формообразование элементов профиля осуществляют путем закатки концевого участка инструментом трения скольжения или качения, при этом перед закаткой формоизменяемый участок заготовки охлаждают в жидком азоте, а закатку ведут таким образом, что конечный радиус торца деформируемой заготовки после одного ее оборота определяют из выражения где rн - начальный радиус торца деформируемой заготовки в том же сечении, мм; e - относительная деформация заготовки за один ее оборот; R - радиус исходной заготовки, мм. Отличие предлагаемого способа от прототипа заключается атом, что формообразование элементов профиля баллона или сосуда осуществляют закаткой по предложенному режиму предварительно охлажденной в жидком азоте заготовки. Техническим результатом при использовании предложенного способа является снижение трудоемкости процесса изготовления баллонов и сосудов при улучшений качества их наружной поверхности. Это достигается тем, что исключены операции по перепаду заготовки, ее нагреву с последующим контролем температуры в процессе деформации. Кроме того, охлаждение деформируемого участка трубчатой заготовки до минусовых температур позволяет повысить пластичность металла и исключить его налипание на инструмент трения скольжения или качения в процессе закатки. Способ осуществляется следующим образом. Трубчатые заготовки, например размером 45x3мм из алюминия или его сплавов, полученные, например волочением, разрезают на мерные длины. Конец полученной трубчатой заготовки, длина которой соответствует ее формоизменяемому концу, погружают в жидкий азот и выдерживают в течение 20 с, в результате чего происходит охлаждение металла. Подготовленную заготовку устанавливают в шпиндель закатной машины и осуществляют закатку ее охлажденного конца инструментом трения скольжения или качения. Вращение заготовки составляет n = 600-800 об/мин. Рабочая поверхность инструмента, в зависимости от формы изделия и характера его перемещения, представляет собой либо плоскость, либо вогнутую поверхность. Для обеспечения требуемой формы закатываемого участка (днища или горловины) закатку ведут таким образом, что конечный радиус торца деформируемой заготовки после одного ее оборота определяют из выражения где rн - начальный радиус торца деформируемой заготовки в том же сечении, мм; e - относительная деформация заготовки за один ее оборот R - радиус исходной заготовки. Для данного типоразмера параметры заготовки приведены в таблице. После формообразования профиля его обкатывают тем же инструментом до получения готового профиля. После обкатки изделия днище баллона для обеспечения его герметичности заваривают, в горловине нарезается резьба и баллоны подвергаются гидравлическому и пневматическому испытаниям.