《制造成型资料》PPT课件

1、 b. 设计的焊缝位置要符合以下规定 展开零件拼焊时： 焊缝尽量少和短；封头、管板拼接时，公称直径Dg不大于2200mm时，拼接焊缝不多于1条，大于2200mm时拼接焊缝不多于2条，其拼接方式如下： 国家规范中对排样的规定：国家规范中对排样的规定： a. a.筒体要使其周向与钢板轧制方向一致筒体要使其周向与钢板轧制方向一致; ; 当封头由两块或由左右对称的三块钢板拼焊而成时，当封头由两块或由左右对称的三块钢板拼焊而成时，焊缝至封头中心的间隔焊缝至封头中心的间隔 eDg/4。 封头由瓣片和顶圆板拼制成时，焊缝方向只允许是径向和环向的。径向焊缝之径向焊缝之间的最小间间的最小间隔隔h3, h3, 且

2、且h100mmh100mm中心顶圆中心顶圆板直径板直径dDg/2dDg/2 筒体焊缝要求 每节筒节，其纵向焊缝数量，公称直径Dg不大于1800mm时，拼接焊缝不多于2条； Dg大于1800mm时拼接焊缝不多于3条。 筒体的拼接焊缝，每节筒体纵向焊缝中心线间的弧长不应小于300mm，如下图； 相邻筒体纵向焊缝，中心间的弧长不得小于100mm，如下图。 最短筒节长度不应小于300mm。 探伤要求 当焊缝需求进展探伤检验时，要使检验能方便可行。 例如，需求进展超声波检验时，在焊缝两侧要留有适当的探头操作挪动范围和空间。 c. c. 设备筒体划线方案确实定原那么设备筒体划线方案确实定原那么 大型零件如

3、设备筒体事先要做出划线方案，大型零件如设备筒体事先要做出划线方案，以便确定以下内容：以便确定以下内容： 筒体的节数；筒体的装配中心线；各接筒体的节数；筒体的装配中心线；各接纳位置。纳位置。 使之符合排样的有关制造规范；不会出使之符合排样的有关制造规范；不会出如今焊缝上开孔、焊缝偏于容器一侧等景象。如今焊缝上开孔、焊缝偏于容器一侧等景象。先先定定装装配配中中心心线线 装配装配中心线中心线位置不位置不动，从动，从焊缝处焊缝处展开筒展开筒节节对应的接纳位置对应的接纳位置对应的焊缝位置对应的焊缝位置4. 切割下料切割下料 引见机械切割，氧气切割和等离子切割，引见机械切割，氧气切割和等离子切割，要求，掌

4、握各自的特点和适用范围。要求，掌握各自的特点和适用范围。钢板机械切割钢板机械切割 剪板机任剪板机任务过程。务过程。按剪切刀刃口分成平口剪和斜口剪；按剪切刀刃口分成平口剪和斜口剪；按传动方式分机械式和液压式。按传动方式分机械式和液压式。 板料板料任务台任务台固定下刀口固定下刀口上刀口上刀口压紧器压紧器平口剪平口剪 两刀刃平行，剪切时沿刀刃长度同时进展，冲两刀刃平行，剪切时沿刀刃长度同时进展，冲击大。击大。斜口剪斜口剪 两刀刃成一定夹角，剪切时沿刀刃长度逐渐两刀刃成一定夹角，剪切时沿刀刃长度逐渐进展，冲击小。进展，冲击小。平口剪平口剪斜口剪斜口剪夹夹角角 氧气切割氧气切割 氧气切割简称气割，也称火

5、焰切割。氧气切割简称气割，也称火焰切割。 切割时需求预热火焰和高速纯氧切割切割时需求预热火焰和高速纯氧切割气流。气流。 预热气体预热气体 混合气体混合气体(C2H2+O2(C2H2+O2或或CH4+ O2) CH4+ O2) 切割过程 整个切割过程分为四步: 预热 混合气体从喷嘴外周喷出； 预热火焰把切口处金属(表层)加热至燃点。 氧化 切割纯氧从喷嘴中心喷出成一细柱状，把已到达燃点的金属氧化熄灭成氧化物渣。切割过程切割过程混合气体混合气体预热火焰预热火焰高压纯氧高压纯氧氧化物氧化物吹渣吹渣 氧化物被高速氧气吹走，暴氧化物被高速氧气吹走，暴显露未熔化的金属。显露未熔化的金属。吹出的渣吹出的渣前

6、进前进 新暴显露来的金属，主要受新暴显露来的金属，主要受金属的氧化热作用而升温至燃点，金属的氧化热作用而升温至燃点，继续被氧流氧化熄灭成渣、被吹继续被氧流氧化熄灭成渣、被吹走，直至整个厚度金属被氧化吹走，直至整个厚度金属被氧化吹通止。通止。 此时通孔四壁的金属亦同时被加热至燃点，此时通孔四壁的金属亦同时被加热至燃点，氧气流按切割方向前进，那么成切口。氧气流按切割方向前进，那么成切口。切割条件切割条件金属的熔点，必需高于金属氧化物的熔点，这金属的熔点，必需高于金属氧化物的熔点，这样才干使氧化过程不断进展。样才干使氧化过程不断进展。 金属的熔点必需高于金属的燃点。 这样才干保证在固态下切割，切口才

7、干到达较高的精度。 金属的氧化潜热大，导热系数低。 预热火焰对“引燃切割过程有决议性意义。 但在整个切割过程中需求的热量，几乎全是由氧化过程本身提供的。低碳钢熔点低碳钢熔点()()：金属：金属15001500 氧化物氧化物1300130015001500高碳钢熔点高碳钢熔点()()：金属：金属130013001400 1400 氧化物氧化物1300130015001500铝熔点铝熔点()()： 金属金属658 658 氧化物氧化物20502050铬熔点铬熔点()()： 金属金属1550 1550 氧化物氧化物19901990镍熔点镍熔点()()： 金属金属1450 1450 氧化物氧化物199

8、01990钛熔点钛熔点()()： 金属金属1725 1725 氧化物氧化物18501850各金属氧气切割性能比较各金属氧气切割性能比较3 等离子切割等离子切割 利用等离子体，既有高温利用等离子体，既有高温(1800030000K),又有冲力的特性，来熔断资料的技术称等离子切又有冲力的特性，来熔断资料的技术称等离子切割。割。 它不受物性限制，可切金属也可切非金属。它不受物性限制，可切金属也可切非金属。 等离子体产生方法 电弧作为根底 电弧是一个制造等离子体的良好根底。 温度普通可到60008000K，故电弧中心也不一定能到达等离子态。紧缩电弧紧缩电弧 采用紧缩电弧，迫使电弧收细，电流密采用紧缩电

9、弧，迫使电弧收细，电流密度添加；度添加； 使热量更加集中，因此温度显著升高；使热量更加集中，因此温度显著升高； 最后导至全部电离而成等离子体。最后导至全部电离而成等离子体。 电孤遭到三种紧缩作用电孤遭到三种紧缩作用 机械紧缩机械紧缩 电弧被强迫经过喷嘴电弧被强迫经过喷嘴孔，其断面必然小于孔径。孔，其断面必然小于孔径。 普通不超越普通不超越3mm，故，故产活力械紧缩作用。产活力械紧缩作用。钨极钨极喷嘴喷嘴工件工件喷嘴孔喷嘴孔热紧缩热紧缩 气流和冷却水气流和冷却水在电弧外周冷却；在电弧外周冷却； 电弧外外表温电弧外外表温度降低，电弧断面度降低，电弧断面减少，中心电流密减少，中心电流密度升高。度升高

10、。 最终使电弧断最终使电弧断面比孔径就更细。面比孔径就更细。进气进气进水进水出水出水磁紧缩磁紧缩 在上述三种紧缩效在上述三种紧缩效应作用下，电弧变细到应作用下，电弧变细到一定程度，就会到达全一定程度，就会到达全部电离的高温而成等离部电离的高温而成等离子体。子体。等离子弧的特点等离子弧的特点 是一束细长、高温且有高流速的流体。是一束细长、高温且有高流速的流体。 等离子体的功率，主要由电流确定；等离子体的功率，主要由电流确定； 其冲刷力，那么决议于气流速度。其冲刷力，那么决议于气流速度。 喷嘴通入的气体喷嘴通入的气体: 多通入氮气。它是双原子气体，要求电源电多通入氮气。它是双原子气体，要求电源电压

11、较高，对维持等离子体长度和加热被切金属方压较高，对维持等离子体长度和加热被切金属方面有利。面有利。 等离子体的类型等离子体的类型 按照喷嘴上电源接法不同，把等离子体分按照喷嘴上电源接法不同，把等离子体分成三种，如图。成三种，如图。转移型转移型非转移型非转移型混合型混合型等离子切割技术的特点等离子切割技术的特点 它是经过一束细长、高温且高速的流体的加它是经过一束细长、高温且高速的流体的加热和冲击切割。故它不受物性限制，能切割任何热和冲击切割。故它不受物性限制，能切割任何资料，可切金属也可切非金属；资料，可切金属也可切非金属； 由于等离子切割的本钱是目前设备制造用到由于等离子切割的本钱是目前设备制

12、造用到的几种切割方法中最贵的一种，主要用于气割无的几种切割方法中最贵的一种，主要用于气割无法运用的不锈钢、铝、铜等工件。法运用的不锈钢、铝、铜等工件。 第三节 筒节的弯卷成形根本要求：根本要求：1.1.掌握钢板弯卷变形率的计算以及临界变形率、掌握钢板弯卷变形率的计算以及临界变形率、最小冷弯半径的要求；最小冷弯半径的要求；2.2.了解限制钢板冷弯变形率的相关规范；了解限制钢板冷弯变形率的相关规范；3.3.熟习钢板弯卷工艺及常用设备。熟习钢板弯卷工艺及常用设备。 3.1.1冷卷成型冷卷成型 根据筒节卷圆成形时，能否加热以及加热的根据筒节卷圆成形时，能否加热以及加热的温度高低，分为：温度高低，分为：

13、 冷卷成型、热卷成型、温卷成型。冷卷成型、热卷成型、温卷成型。冷卷成型冷卷成型通常是在室温下成型、不需求加通常是在室温下成型、不需求加热设备。热设备。 特点是：成型过程不产生氧化皮，操作工艺特点是：成型过程不产生氧化皮，操作工艺简单且方便操作简单且方便操作,费用低。费用低。 钢板冷卷的变形率钢板冷卷的变形率 冷卷变形率计算冷卷变形率计算 留意：留意： 弯卷前后，中面层长度不变；弯卷前后，中面层长度不变； 但沿钢板厚度方向，钢板塑性变形但沿钢板厚度方向，钢板塑性变形程度是变化的；外侧伸长，内侧缩短。程度是变化的；外侧伸长，内侧缩短。 按外侧相对伸长量计算变形率为按外侧相对伸长量计算变形率为:(D

14、wDm)/ Dm 100 / Dm 100 结论结论 钢板越厚、筒节的钢板越厚、筒节的弯卷半径越小，那么变弯卷半径越小，那么变形率越大。形率越大。 变形率概念变形率概念 冷弯变形率到达临界变形率，资料在随冷弯变形率到达临界变形率，资料在随后热切割、焊接或热处置时，将产生粗大的再结后热切割、焊接或热处置时，将产生粗大的再结晶晶粒。晶晶粒。 钢材的实际临界变形率范围为钢材的实际临界变形率范围为5%5%10%10%。 实践变形率要求实践变形率要求 应小于实际临界变形率，否那么后续应小于实际临界变形率，否那么后续热加工过程，会降低力学性能。热加工过程，会降低力学性能。 实践消费中，要求实践消费中，要求

15、 5%，普通控制在，普通控制在2.5%3%。 HG 20584-1998中规定： 碳素钢、16MnR 3%； 其他低合金钢 2.5%； 18-8钢 15 %。 最小冷弯半径最小冷弯半径Rmin Rmin 由公式由公式 / Dm / Dm 100100 2.5% 2.5%3%3%可可以看出：以看出： 在实践卷圆时，钢板厚度是知的，用半在实践卷圆时，钢板厚度是知的，用半径替代径替代 ，更容易操作，也更为直观。，更容易操作，也更为直观。最小冷弯半径最小冷弯半径RminRmin计算计算 16MnR 16MnR钢：钢： /Dm/Dm100100 3% 3%、/R /R 100100 6%, 6%, 那么

16、有：那么有：Rmin=16.7Rmin=16.7 低合金钢：低合金钢：Rmim=20Rmim=20 奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢：Rmin=3.3Rmin=3.3 钢板冷弯卷制筒节时钢板冷弯卷制筒节时, ,筒节的半径要大于或等筒节的半径要大于或等于最小冷弯半径。于最小冷弯半径。3.1.2 3.1.2 热卷成型热卷成型概念：是在再结晶温度以上成型。特点：概念：是在再结晶温度以上成型。特点： 热卷筒节时温度高、塑性好、易于成形，热卷筒节时温度高、塑性好、易于成形，不产生硬化。不产生硬化。 合理的加热温度。合理的加热温度。 普通取普通取90090011001100，成型终止温度不，成型终止温度不低于低

17、于800,800,对普通低合金钢要留意缓冷。对普通低合金钢要留意缓冷。应控制加热速度。应控制加热速度。 加热速度快：加热速度快： 加热时间短，内外温差大，容易出现缺陷；加热时间短，内外温差大，容易出现缺陷； 加热速度慢：加热速度慢： 加热时间长，添加钢材与炉内氧化性气体加热时间长，添加钢材与炉内氧化性气体H2O、CO2、O2等反响，产生氧化、脱碳等景象；等反响，产生氧化、脱碳等景象；氧化皮直接影响成型麻点和压坑氧化皮直接影响成型麻点和压坑 。 3.1.3 温卷成型 概念： 钢板加热到500600进展的弯卷，由于是在钢材的再结晶温度以下，因此其本质仍属于冷卷，但它具备热卷的一些特点。 冷加工硬化

18、明显减轻、塑性和韧性大为提高，减轻卷板机任务负担； 同时抑制钢板的氧化、脱碳等景象。 3.2 筒节卷圆设备 3.2.1 对称式三辊卷板机 1、特点、特点 构造简单、紧凑，两下辊可设计得很近，构造简单、紧凑，两下辊可设计得很近，分量轻，易于制造和维修；分量轻，易于制造和维修； 最大缺陷是在所卷筒节纵向接缝处的两板最大缺陷是在所卷筒节纵向接缝处的两板头产生直边。头产生直边。2、直边的产生缘由、直边的产生缘由 在卷圆过程中，在卷圆过程中， 两板头不能够经过最大弯两板头不能够经过最大弯矩矩e e处，使两板头构成直边。处，使两板头构成直边。直边长度直边长度 两下辊间距的一半两下辊间距的一半3 3、抑制直

19、边的方法、抑制直边的方法 预弯方法预弯方法液压机上预弯液压机上预弯上模上模下模下模卷板机预弯卷板机预弯弧形弧形垫板垫板板坯板坯板坯板坯 预留直边预留直边4、上辊总下压量、上辊总下压量h的计算的计算 ( R+r2)2( R+r2)2(R-r1+h)2(R-r1+h)2=h =( R+ +r2)2h =( R+ +r2)2(L/2)2 1/2 (L/2)2 1/2 (R-r1 )(R-r1 )(L/2)2(L/2)2+第第4 4节节 封头整体冲压成形封头整体冲压成形1.1.掌握成形过程应力、应变特点及应力、变掌握成形过程应力、应变特点及应力、变形对成型过程的影响形对成型过程的影响; ;2.2.掌握

20、整体冲压封头的普通工艺问题掌握整体冲压封头的普通工艺问题冷冷冲、热冲的选择；防止折皱的方法冲、热冲的选择；防止折皱的方法; ;3.3.熟习冲压力的计算熟习冲压力的计算; ;4.4.掌握模具主要参数的设计计算。掌握模具主要参数的设计计算。封头的根本加工方法封头的根本加工方法 冲压成形冲压成形(整体，分片整体，分片) 旋压成形旋压成形椭圆，球形，大尺寸。椭圆，球形，大尺寸。 滚压成形滚压成形锥形锥形 爆炸法爆炸法探求阶段，平安问题。探求阶段，平安问题。4.1冲压封冲压封头过程头过程4.1.1冲压机冲压机构造。构造。机座机座下模座下模座立柱立柱导柱导柱下模下模上模上模料板料板压料圈压料圈滑动横梁滑动

21、横梁液压缸液压缸4.1冲压过程冲压过程 装料装料 将封头毛坯对中放在下将封头毛坯对中放在下模上；模上； 压边圈压紧坯料压边圈压紧坯料 开动水压机，液压缸推开动水压机，液压缸推进上模、压边圈向下挪动；进上模、压边圈向下挪动； 压边圈首先与毛坯接触压边圈首先与毛坯接触并压紧坯料。并压紧坯料。毛坯毛坯压边圈压边圈下模下模上模上模 弯曲、胀形 当凸模下降与料坯接触时，下模弯角处料坯开场弯曲，凸模底部少量料坯接受全部变形力，并开场产生胀形。 胀形、拉伸 随着胀形变形区的扩展，冲压力增大，同时法兰部分料坯开场流动，产生料拉伸变形。 成型 毛坯完全经过下模后，封头成型； 脱模 上模上移，打料杆将包在上模上的

22、封头脱下。 上述冲压过程称为一次成形冲压过程。打料杆打料杆脱模脱模 以上过程可知，以上过程可知， 封头冲压属于拉延过程。封头冲压属于拉延过程。4.2 冲压过程的应力和变形冲压过程的应力和变形 分析在冲压过程中，典型位置应力形状和变分析在冲压过程中，典型位置应力形状和变形各有其特点：形各有其特点：法兰法兰A A部分部分下模圆角下模圆角部分部分B B间隙间隙处处C C底部底部D D边缘边缘A部分部分 a 上模压力上模压力P使微元在径向受拉伸应力使微元在径向受拉伸应力r，直接产生，直接产生两个效果：微元产生经向拉伸应变，坯料径向弧长拉两个效果：微元产生经向拉伸应变，坯料径向弧长拉长；微元整体向中心流

23、动，使坯料外圆周长减小。长；微元整体向中心流动，使坯料外圆周长减小。 b 随着坯料直径减小，边缘金属沿切向收缩，产生随着坯料直径减小，边缘金属沿切向收缩，产生切周向紧缩应力切周向紧缩应力t； c 压边圈在板厚方向施加压应力压边圈在板厚方向施加压应力n。Artn4.2.1典型位置应力变形特点典型位置应力变形特点留意留意 切向紧缩应力切向紧缩应力会使毛坯边缘增厚，也有会使毛坯边缘增厚，也有能够使毛坯边缘丧失稳定而产生折皱；能够使毛坯边缘丧失稳定而产生折皱； 为了防止产生折皱，常用压边圈将边缘压紧； 故：毛坯边缘资料经常处于三向应力形状下模圆角下模圆角B处应力变形特点处应力变形特点 取微元取微元 a

24、 上模压力上模压力P使微元受径向拉伸应力使微元受径向拉伸应力r ，微元本身，微元本身径向拉长；微元整体向中心流动。径向拉长；微元整体向中心流动。 b 微元整体向中心流动过程中，周向相邻微元间产生微元整体向中心流动过程中，周向相邻微元间产生切向紧缩应力切向紧缩应力t ；Brt C C 微元本身遭到弯曲而产生弯曲应力。微元本身遭到弯曲而产生弯曲应力。r 间隙间隙C处应力变形特点处应力变形特点 取微元取微元 a 微元整体向中心流动，仍受经向拉伸应力微元整体向中心流动，仍受经向拉伸应力r；向中心流动过程中该处周长减小，存在切向；向中心流动过程中该处周长减小，存在切向紧缩应力紧缩应力t ； b 板厚方向

25、已不受力，处于自在形状，但有切向板厚方向已不受力，处于自在形状，但有切向紧缩应力，薄壁封头在此处容易失稳起皱。紧缩应力，薄壁封头在此处容易失稳起皱。Ct 底部底部D处处 有较小的伸长变形胀形，厚度略有减有较小的伸长变形胀形，厚度略有减薄。故经向和切向都遭到较小拉应力；薄。故经向和切向都遭到较小拉应力；留意：该处曲率半径越小，拉应力相应越大，留意：该处曲率半径越小，拉应力相应越大，拉薄程度大。拉薄程度大。 如球形封头该处减薄量大于规范椭圆封如球形封头该处减薄量大于规范椭圆封头。头。 D 4.2.2 应力定性分析计算 最大径向拉应力定性分析 要处理两个问题： 一是成型过程何时拉应力最大需最大冲压力

26、； 二是影响最大径向拉应力的要素。 此时，坯料此时，坯料上外表完全包上外表完全包住上模柱面以住上模柱面以下的区域。下的区域。 实际证明，实际证明，坯料下外表完坯料下外表完全包住下模圆全包住下模圆角时；此时径角时；此时径向拉应力到达向拉应力到达最大值。最大值。a a 成型过程何时拉应力最大需最大冲压力成型过程何时拉应力最大需最大冲压力 料坯圆料坯圆周刚开场向周刚开场向中心流动。中心流动。b b 影响最大径向拉应力的要素。影响最大径向拉应力的要素。 毛坯直径、封头直径；毛坯直径、封头直径； 金属的变形抗力、硬化程度；金属的变形抗力、硬化程度； 摩擦力；摩擦力； 弯曲力等要素有关。弯曲力等要素有关。

27、 热冲压时最大径向拉应力的计算公式热冲压时最大径向拉应力的计算公式封头中径封头中径毛坯外毛坯外径径中性层弯曲中性层弯曲半径半径r+/2r+/2摩擦系数摩擦系数钢热变形时取钢热变形时取0.30.30.40.4；热冲压时拉应力的计算公式分析热冲压时拉应力的计算公式分析摩擦力引起的应力摩擦力引起的应力a 由毛坯与压边圈间的摩擦力引起；由毛坯与压边圈间的摩擦力引起；b 由毛坯与下模间的摩擦力引起。由毛坯与下模间的摩擦力引起。 料坯本身的变形料坯本身的变形抗力引起的应力抗力引起的应力圆角弯曲引圆角弯曲引起的应力起的应力 切向应力定性分析计算 冲压封头时，在法兰区域将产生很大的切向紧缩应力，其坯料各位置切

28、向应力计算公式如下： 毛坯毛坯外径外径计算计算X处的处的毛坯直径毛坯直径结论：结论： 最大切向压应力在坯料的最外缘。最大切向压应力在坯料的最外缘。 最大切向压应力大小最大切向压应力大小s。 法兰圆周紧缩量法兰圆周紧缩量L=(D。Dm)； 定性分析半球封头与规范椭圆形封头的工艺性定性分析半球封头与规范椭圆形封头的工艺性 一样公称直径时，半球封头的周边紧缩量比规范椭圆一样公称直径时，半球封头的周边紧缩量比规范椭圆形封头大，冲压过程紧缩量大，容易产生褶皱等缺陷，即形封头大，冲压过程紧缩量大，容易产生褶皱等缺陷，即冲压工艺性较差；冲压工艺性较差； 半球封头底部曲率大，成型过程拉应力大，减薄量大。半球封

29、头底部曲率大，成型过程拉应力大，减薄量大。4.3 4.3 应力和变形对成型过程的影响应力和变形对成型过程的影响4.3.1 4.3.1 应力对成型过程的影响应力对成型过程的影响 径向拉应力的大小对成形过程的影响 径向拉应力主要由料坯本身的变形抗力、毛坯与压边圈间的摩擦力、毛坯与下模间的摩擦力引起。 模具不当圆角小等，所需的径向拉应力变大，容易产生多种缺陷。 极限情况，当所需径向拉应力=b时，拉裂。 切向压应力对成形过程的影响 工件较薄、模具不当模具间隙、工艺不当光滑、压边，就会在切向应力作用下, 丧失稳定而产生折皱。 折皱是冲压封头中常见的缺陷。4.3.2 4.3.2 料坯的变形情况对成型过程的

30、影响料坯的变形情况对成型过程的影响 料向中心流动，构成封头；料向中心流动，构成封头； 少量料向外流动，外周边粗糙；少量料向外流动，外周边粗糙； 当主变形区法兰、自在变形区变形不当，当主变形区法兰、自在变形区变形不当，容易产生失稳变形，严重缺陷。容易产生失稳变形，严重缺陷。 鼓包：金属部分纤维的变形量大于其他部位引鼓包：金属部分纤维的变形量大于其他部位引起的。起的。 例：例：a a 毛坯焊缝的余高，会因摩擦等缘由产毛坯焊缝的余高，会因摩擦等缘由产生较大的拉应力，使部分的金属产生较大的伸长生较大的拉应力，使部分的金属产生较大的伸长而鼓包。而鼓包。 b b 毛坯部分温度高于其他部位，此处金属毛坯部分

31、温度高于其他部位，此处金属变形抗力小，在一样拉应力作用下，金属纤维将变形抗力小，在一样拉应力作用下，金属纤维将产生较大的伸长而鼓包。产生较大的伸长而鼓包。4.3.3 4.3.3 影响折皱产生的封头几何要素影响折皱产生的封头几何要素相对厚度相对厚度/Dm/Dm /Dm /Dm越小，坯料边缘的稳定性越差；在压越小，坯料边缘的稳定性越差；在压应力作用下，容易丧失稳定而起皱。相当于压应力作用下，容易丧失稳定而起皱。相当于压杆稳定杆稳定 毛坯位置毛坯位置 毛坯边缘切向应力大，容易丧毛坯边缘切向应力大，容易丧失稳定而起皱的能够性就大。失稳定而起皱的能够性就大。折皱的产生还与以下要素有关：折皱的产生还与以下

32、要素有关： 毛坯加热温度的均匀性；毛坯加热温度的均匀性； 封头能否有焊缝；封头能否有焊缝； 模具间隙大小和均匀性；模具间隙大小和均匀性； 下模圆角大小；圆角大，自在变形区增大，下模圆角大小；圆角大，自在变形区增大，容易失稳；容易失稳； 光滑情况，光滑好，有利于金属均匀流动，光滑情况，光滑好，有利于金属均匀流动，可防止由于受力不均、变形不均而产生的折皱和可防止由于受力不均、变形不均而产生的折皱和鼓包。鼓包。 4.3.4压边条件 采用压边圈可以防止折皱的产生，理由如下有以下两点： 它使毛坯法兰只能在压边圈与下模间滑动， 相当添加了稳定性； 压边圈产生的摩擦力，有利于经向拉应力均匀，防止封头鼓包的产

33、生。 采用压边圈的条件采用压边圈的条件 主要决议于主要决议于D0D0、DnDn与与的关系，也与各制造厂的关系，也与各制造厂的消费工艺和阅历有关。的消费工艺和阅历有关。 折皱准数折皱准数: (D0: (D0Dn)/Dn)/ 由折皱准数确定的压边由折皱准数确定的压边的条件如下：的条件如下： a 热冲压规范椭圆形封头的条件： D0Dn 1820当D04001200mm时：D0Dn 20当D04001200mm时：D0Dn 19当D04001200mm时：D0Dn 18b b 球形封头热冲压采用压边圈的条件球形封头热冲压采用压边圈的条件 D0 D0Dn(14Dn(1415) 15) C C 平顶封头热

34、冲压采用压边圈的条件平顶封头热冲压采用压边圈的条件 D0 D0Dn(21Dn(2122) 22) 压边圈压力分析 压边力过大，增大了摩擦力，即增大了拉应力，会使封头拉薄，甚至拉裂； 压边力过小，那么不能防止折皱的产生。 根据分析和实验，不产生折皱的最适宜的压边力应是一个变值应随冲压过程的进展而逐渐加大。 它应故要求设计一个特殊液压或气动安装，使压力能按要求作相应的变化。 由于其他压边圈构造复杂，目前消费中大由于其他压边圈构造复杂，目前消费中大多采用固定压边力的压边圈。多采用固定压边力的压边圈。 在这种情况下，压边力选取原那么是：在这种情况下，压边力选取原那么是： 取取保证不起折皱的最低压力值。

35、保证不起折皱的最低压力值。冷冲：冷冲： 径向拉应力小径向拉应力小( (厚度小，塑性好，硬化不明显厚度小，塑性好，硬化不明显) )； 如如20R20R、16MnR16MnR普通普通55； 设备才干答应；设备才干答应； 18 188 8钢尽量冷冲薄板，厚板只能热冲；钢尽量冷冲薄板，厚板只能热冲； 铝材用冷冲。铝材用冷冲。 圆角处有很大的接触应力，产生严重摩擦和磨损。圆角处有很大的接触应力，产生严重摩擦和磨损。 光滑方法：光滑方法： 冷冲用油或脂；冷冲用油或脂； 热冲用石墨粉或二硫化钼机油调配。热冲用石墨粉或二硫化钼机油调配。 根据根据D0，选择冷冲或热冲，选择冷冲或热冲 9601100750105

36、08509501150900890920880910870900 加热温度：假设高，降低冲压力和有利于钢板加热温度：假设高，降低冲压力和有利于钢板变形；变形； 温度过高温度过高, ,会使钢材的晶粒显著长大会使钢材的晶粒显著长大, ,甚至构成甚至构成过热组织过热组织, ,使钢材的塑性和韧性降低。使钢材的塑性和韧性降低。 严重时会产生过烧组织。严重时会产生过烧组织。 4.5 冲压后封头壁厚变化球形封头底部，冲压过程不断球形封头底部，冲压过程不断受拉应力，减薄量最大受拉应力，减薄量最大直边和接近直边部分，冲压直边和接近直边部分，冲压时切向压应力大，壁厚添加；时切向压应力大，壁厚添加；且越接近边缘，添

37、加壁厚越且越接近边缘，添加壁厚越大。大。直边和接近直边部分，直边和接近直边部分，冲压时切向压应力大，冲压时切向压应力大，壁厚添加；且越接近壁厚添加；且越接近边缘，添加壁厚越大。边缘，添加壁厚越大。规范椭圆封头底部，规范椭圆封头底部，与球形封头比较，冲与球形封头比较，冲压过程不断受较小的压过程不断受较小的拉应力，减薄量较小拉应力，减薄量较小此处有弯曲、胀形、拉延，此处有弯曲、胀形、拉延，且拉应力最大，壁厚减薄且拉应力最大，壁厚减薄量最大量最大 4.5 封头的旋压成形 适用于大型封头的制造。 目前采用旋压成形法制造大型封头已成为主要方法。 4.5.1旋压成形的特点 适宜制造尺寸大、壁薄的大型封头，

38、目前已制造5000mm、7000mm、10000mm,甚至20000mm的超大型封头； 旋压机比水压机轻巧，制造一样尺寸的封头，比水压机约轻2.5倍 ； 旋压模具比冲压模具简单、尺寸小、本钱低； 适于单件小批消费； 不易产生减薄和折皱，封头成形质量好； 不适宜厚壁小直径，假设旋压成形，比较费不适宜厚壁小直径，假设旋压成形，比较费事，不如冲压成形简单；事，不如冲压成形简单； 旋压过程较慢，消费率低于冲压成形。旋压过程较慢，消费率低于冲压成形。 假设用冷旋压，对容易硬化的资料需消假设用冷旋压，对容易硬化的资料需消除硬化热处置。除硬化热处置。 4.5.2 4.5.2 旋压成形的方法旋压成形的方法 分

39、类：分类： 按运用的主要设备情况，分为单机旋按运用的主要设备情况，分为单机旋压法、联机旋压法。压法、联机旋压法。 单机旋压法单机旋压法在旋压机上一次完成在旋压机上一次完成封头的旋压成形过程。封头的旋压成形过程。 联机旋压法联机旋压法分别用压鼓机和旋压机对封分别用压鼓机和旋压机对封头料坯先压鼓后翻边的成型方法。头料坯先压鼓后翻边的成型方法。 简单引见单机旋压法。简单引见单机旋压法。 根据模具运用情况单机旋压法可分为：根据模具运用情况单机旋压法可分为： 有模旋压法、有模旋压法、 无模旋压法、无模旋压法、 冲旋结合法。冲旋结合法。 第第5 5节节 管子的弯曲管子的弯曲 5.1 5.1 管子弯曲应力分

40、析和变形量计算管子弯曲应力分析和变形量计算5.1.15.1.1应力和变形分析自在弯曲应力和变形分析自在弯曲 管子外侧壁管子外侧壁管子在弯矩管子在弯矩M作用下，轴线外作用下，轴线外侧管壁受拉应力；侧管壁受拉应力； 随着变形率的增大，拉力逐随着变形率的增大，拉力逐渐增大，管壁能够减薄、严重渐增大，管壁能够减薄、严重时可产生微裂纹；时可产生微裂纹；管子内侧壁管子内侧壁 严重时可严重时可使管壁失稳产使管壁失稳产生内折皱生内折皱 受压应力受压应力作用，管壁能作用，管壁能够增厚够增厚 管子横截面变形 在在NlNl与与N2N2作用下，管子作用下，管子横截面变形；横截面变形； 自在弯曲时，变形将近自在弯曲时，

41、变形将近似为椭圆形；似为椭圆形；半圆槽内弯半圆槽内弯曲，内侧根曲，内侧根本上坚持半本上坚持半圆形圆形外侧变扁。外侧变扁。 影响弯管缺陷产生的主要要素影响弯管缺陷产生的主要要素 a 相对弯曲半径相对弯曲半径R/dw ，它表示弯曲程度。，它表示弯曲程度。 由：变形率由：变形率dw/(2R) 100 管子外径管子外径dw越大，弯曲半径越大，弯曲半径R越小，内、外越小，内、外侧的变形率越大。侧的变形率越大。b 相对弯曲壁厚相对弯曲壁厚/dw 表示弯曲横截面的稳定性；表示弯曲横截面的稳定性； 壁厚越小，管子直径越大，弯曲横截面的壁厚越小，管子直径越大，弯曲横截面的稳定性越差，越容易失稳。稳定性越差，越容

42、易失稳。 实践消费中控制管子弯曲变形率的主要方式是控制管子的弯曲半径。 弯曲半径有关规定，对普通受压10MPa的管子，如换热器U形弯管段的弯曲半径R 2dw；常用换热器的最小弯曲半径常用换热器的最小弯曲半径Rmin如下表：如下表：5.1.2 5.1.2 管子变形率的控制管子变形率的控制 管子与管板衔接 衔接方式有：胀接、焊接和胀焊衔接。胀接过程：胀接过程： 胀管器插入到需求胀接的管口内；胀管器插入到需求胀接的管口内； 加机械力或液压力，使管端胀大产生塑性变形，管加机械力或液压力，使管端胀大产生塑性变形，管板孔产生弹性变形；板孔产生弹性变形； 退出胀管器，管板孔弹性变形恢复，使管子与管板退出胀管

43、器，管板孔弹性变形恢复，使管子与管板孔接触外表上产生很大的挤压力并严密结合；孔接触外表上产生很大的挤压力并严密结合； 到达了密封又能抗拉脱力。到达了密封又能抗拉脱力。 前胀后，管子直径前胀后，管子直径增大，管板孔直径增大。增大，管板孔直径增大。胀接前管板胀接前管板胀接前管子胀接前管子胀管率胀管率 就是管子、管板的变形率；就要控制合理的就是管子、管板的变形率；就要控制合理的胀管率，保证胀接质量。胀管率，保证胀接质量。胀管率的计算胀管率的计算 引荐两种计算方法：引荐两种计算方法： 管子内径增大率管子内径增大率K K； 管子壁厚减薄率管子壁厚减薄率W W。计算胀管率需求丈量的数据计算胀管率需求丈量的数据丈量管板孔径丈量管板孔径D丈量胀接前管丈量胀接前管子外径子外径