Тема 1 общая характеристика производства химической аппаратуры

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Производство современной интенсивной и высокоэффек-тивной химической аппаратуры играет значительную роль в уве-личении выпуска минеральных удобрений, химических волокон, пластмасс, продуктов переработки нефти и газа, изделий быто-вой химии.

Химическая аппаратура характеризуется большим разнооб-разием ее типов, различающихся как по конструктивным приз-накам, так и по видам применяемых материалов, что приводит к необходимости применения многочисленных и значительно различающихся по характеру методов обработки деталей и сборки аппаратов. Все это создает определенные трудности при выборе технологических методов, применяемых при изготовлении аппаратуры.

Объектом изучения дисциплины «Основы проектирования» (ОП) является емкостное технологическое оборудование для проведения физико-химических процессов.

Задача дисциплины ОП - снабдить инженера-механика све-дениями, необходимыми ему при проектировании и изготов-лении аппаратуры. Основными вопросами такого характера являются заготовительные и отделочные операции - разметка и гибка листов, обработка отверстий, изготовление отдельных деталей и сборочных единиц, сборка аппаратов в целом. И поскольку аппараты состоят из отдельных типовых сборочных единиц, для описания сборочных процессов выбраны аппараты, наиболее распространенные в промышленности.

Тема 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

Лекция 1

Классификация емкостной аппаратуры

Основные понятия

Наряду с понятиями «изделие», «продукция» в химическом машиностроении широко используют понятие «оборудование».

Оборудование - это совокупность механизмов, машин, устройств, аппаратов, приборов, необходимых для производственной деятельности.

Как правило, этот термин используют в сочетании с определениями, относящимися к области его применения: технологическое оборудование, обслуживающее оборудование, контрольно-измерительное оборудование, кузнечно-прессовое оборудование и т.п.

Изделием в машиностроении называют любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению (определение ГОСТ 2.101-68). Им может быть любая техническая система или ее элементы в сборе, отдельные детали в зависимости от того, какой объект является продуктом конечной стадии данного производства. Например, для авиационного завода изделием является самолет, для станкостроительного - станок, для машиностроительного общего профиля – например, автоматическая линия по расфасовке продуктов питания, а для метизного завода - болт, гайка и т.д. Заметим, что изделие является частным случаем единицы промышленной продукции.

Под продукцией понимают материализованный результат процесса трудовой деятельности, обладающий полезными свойствами, полученный в определенном месте за определенный интервал времени и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребностей.

Любая продукция, в том числе и машиностроительные изделия, имеет свой жизненный цикл активного существования до морального износа и ликвидации. Моральный износ - это утрата технико-экономической эффективности применения изделия в результате научно-технического прогресса и появления на рынке более современных образцов аналогичного назначения. Он наступает до физического износа, т.е. изделия физически можно использовать, но экономически уже не эффективно, и касается не отдельно взятого экземпляра, а определенного типа продукции. Например, уже давно морально устарели и сняты с эксплуатации: для судостроения - пароходы; для железнодорожного транспорта - паровозы; в звуковоспроизведении - патефоны. Соответственно к ним на замену последовательно приходили полностью или частично: для железнодорожного транспорта - тепловозы, электровозы, скоростные экспрессы; для судостроения - дизельэлектроходы, суда на подводных крыльях или воздушной подушке; для звуковоспроизведения - катушечные и кассетные магнитофоны, CD-проигрыватели, проигрыватели на твердых кристаллах. Замена однотипной продукции, как можно видеть из приведенных примеров, происходит циклами.

Таким образом, можно сказать, что путь изделия как типа начинается с момента зарождения идеи и формирования потребности в нем и кончается процессами морального «отмирания», вывода из эксплуатации с последующим уничтожением (утилизацией). Тип изделия - это не просто автомобиль, а, допустим, легковой семейный автомобиль, например минивен; не просто фрезерный станок, а, например, зубофрезерный и т.д. Более того, каждому типу изделий присущ набор определенных технических характеристик: габаритных, энергетических, массовых и т.п.

 

Лекция 2

Материалы

Аппаратуры

Металлы и сплавы.

Под металлами в технике подразумевают как химические элементы, так и их соединения (сплавы), которые характеризуются специфическими свойствами: металлическим блеском, высокими электро- и теплопроводностью, непрозрачностью, способностью подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях (резанию, ковке, прокатке, волочению и т.п.).

В основе структуры металлов лежит кристаллическая решетка из положительных ионов, погруженная в плотный «газ» из подвижных электронов. Металлы активно образуют химические соединения с неметаллами (оксиды, сульфиды, бориды, нитриды и т.д.), а также с другими металлами (интерметаллиды). Современная металлургия в промышленном объеме получает свыше 60 металлов и на их основе более 5000 сплавов.

Сплавы - это твердые вещества, образованные сплавлением двух или более компонентов.

Любое изделие аппаратостроения, любую составляющую его деталь изготовляют из материалов, удовлетворяющих по совокупности техническим, эксплуатационным, технологическим, экономическим, экологическим и иным требованиям и таким образом обеспечивающих выполнение служебного назначения. Такие материалы принято называть конструкционными.

Порой можно встретить определение, по которому к конструкционным материалам относят только такие, из которых изготовляют детали (элементы конструкции), воспринимающие силовые нагрузки. На самом же деле конструкционные материалы должны воспринимать любые внутренние и внешние физические воздействия, например, выполнять тепло- и шумоизолирующую, экранирующую, герметизирующую, фрикционную или антифрикционную функции и т.п. Способность материалов удовлетворять предъявляемым требованиям выявляется при анализе их свойств, т.е. характеристик, определяющих поведение материала при производстве, а затем функционировании детали в составе изделия или сложной технической системы под действием приложенных внешних и внутренних физических воздействий.

Принятая в машиностроении классификация конструк-ционных материалов приведена на схеме (рис. 2.1).

 

Рис. 2.1. – Укрупненная классификация конструкционных материалов

 

В настоящее время разработан и находит применение широкий спектр конструкционных материалов, обладающих той или иной совокупностью свойств. Задача конструктора - выбрать из потенциального множества имеющихся материалов наиболее рациональный, т.е. позволяющий получить максимальное качество при минимальной себестоимости детали и изделия в целом.

Некоторые свойства металлов приведены в таблице 2.1.

 

Таблица 2.1 – Свойства чистых металлов

Металл	Температура плавления (Тплав), ^0С	Прочность (σв), МПа	Относительное удлинение (δ), %	Модуль упругости (Е), ГПа	Твердость (НВ), МПа	Коррозионная стойкость	Деформируемость
Медь					-	У	X
Серебро				74,4		X	X
Золото						X	X
Цинк		46-216	84-50	-	-	-	X
Алюминий		88-137	12-40			-	^х
Олово					7,6	-	X
Свинец				-		-	X
Магний		107-235	5-16			-	X
Титан						X	У
Хром					-	-	X
Вольфрам					-	-	У
Железо		176-314	25-50		-	-	X
X - хорошие показатели; У – удовлетворительные показатели

 

Сплавы на основе железа называются черными, на основе других металлов - цветными. Сплавы на основе алюминия, магния, титана и бериллия, имеющие малую плотность, называются легкими цветными, на основе меди, свинца, олова - тяжелыми цветными. Сплавы на основе цинка, кадмия, олова, свинца, висмута относятся к легкоплавким цветным, на основе молибдена, ниобия, циркония, вольфрама, ванадия и др. - к тугоплавким цветным сплавам.

Сплав образуется в результате как чисто физических процессов (растворения, перемешивания), так и химического взаимодействия между элементами. При этом возникает множество переходных, промежуточных состояний, в которых наряду с растворами образуются обособленные кристаллы отдельных элементов и их соединений.

Стали.

Стали являются основными конструкционными материалами машиностроения. Из простых углеродистых сталей изготовляют рядовой прокат - балки, швеллеры, уголки, прутки, а также листы, трубы и поковки. Качественные низкоуглеродистые стали используют для ответственных сварных конструкций и деталей изделий, упрочняемых цементацией.

Стали с высоким содержанием углерода (0,6-0,85% С) обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругими свойствами. Их применяют после термообработки для деталей, работающих в условиях трения при наличии высоких статических, вибрационных нагрузок.

Высокопрочные, высоколегированные стали обладают уникальным комплексом свойств: высокой прочностью при достаточной пластичности и вязкости, высоким сопротивлением малым пластическим деформациям, хрупкому и усталостному разрушению в сочетании с хладостойкостью, теплостойкостью, коррозионной стойкостью и размерной стабильностью. Их используют для высоконагруженных деталей, эксплуатируемых при экстремальных температурах, в агрессивных средах и т.п.

Легированные стали широко применяют для тяжело-нагруженных элементов конструкций машиностроительных изделий.

Низколегированные стали в виде листов сортового и фасонного проката широко используют для сварных конструкций. Применение термически обработанных профилей и листов из низколегированных сталей взамен углеродистых позволяет сэкономить до 15-50% металла.

В зависимости от основных свойств, стали и сплавы разделяют на группы:

I - коррозионностойкие (нержавеющие) стали, обладающие стойкостью против электрохимической коррозии (атмосферной, почвенной, щелочной, кислотной, солевой, морской и др.);

II - жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах при температурах выше 550° С, работающие в ненагруженном или слабонагруженном состоянии;

III - жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладающие при этом достаточной окалиностойкостыо.

Название марок стали состоит из буквенных обозначений элементов и следующих за ними цифр, указывающих среднее содержание элемента в процентах, кроме элементов, присутствующих в стали в малых количествах (бор, азот, титан). Букву «А» (азот) в конце обозначения марки не ставят.

Название марок сплавов состоит только из буквенных обозначений элементов, за исключением никеля, после которого указываются цифры, обозначающие его среднее содержание в процентах.

Цифры перед буквенным обозначением указывают содержание углерода в стали в десятых долях процента. Цифра впереди не указывается, если количество углерода в стали не ограничено нижним пределом при верхнем пределе 0,09% и более; при содержании углерода до 0,04% впереди буквенного обозначения ставится знак 00; при содержании углерода до 0,08 - знак 0.

Ниже приведены примеры применимости некоторых легированных сталей:

Х18Н10Т применяется для изготовления сварной аппаратуры, работающей со слабоагрессивной средой;

0Х18Н10Т (ЭИ914) рекомендуется для изготовления сварной аппаратуры, работающей в средах более высокой агрессивности при температуре не выше 30° С (водные растворы солей, азотная и некоторые органические кислоты невысоких концентраций, пищевые среды);

Х25Н16Г7АГ - детали газопроводных систем, изготовляемых из тонких листов, ленты, сортового проката;

0Х23Н28М2Т - растворы серной кислоты низких концентраций (до 20%) при температуре не выше 60 ⁰С, фосфорной кислоты, содержащей фтористые соединения.

В зависимости от материала детали работают при температурах от - 253 до +700 °С.

Для изготовления аппаратов применяется сталь, выплавлен-ная в мартеновских и электрических печах, и сталь кислородно-конвертерного производства.

Композиционные материалы.

Это гетерофазные (состоящие из различных по физическим и химическим свойствам фаз) системы, полученные из двух и более компонентов с сохранением индивидуальности каждого из них.

При этом:

- состав, форма и распределение компонентов «запроектированы» заранее;

- компоненты присутствуют в количествах, обеспечивающих заданные свойства материала;

- материал имеет новые свойства, отличающиеся от свойств составляющих его компонентов;

- материал является однородным в макромасштабе и неоднородным в микромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними существует явная граница раздела).

Компонент, непрерывный во всем объеме материала, называется матрицей; прерывистый, разъединенный в объеме композиции, - армирующим элементом. Понятие «армирующий» означает «введенный в материал с целью изменения его свойств» (не обязательно упрочняющий).

Матричными материалами могут быть металлы и их сплавы, органические и неорганические полимеры, керамика и другие вещества. Усиливающими или армирующими компонентами чаще всего являются тонкодисперсные порошкообразные частицы или волокнистые материалы различной природы.

Композиционные материалы обладают таким комплексом свойств, который недостижим в традиционных металлических и полимерных материалах. Они значительно превосходят их по удельной прочности, сопротивлению усталости жаропрочности и другим, физическим и специальным свойствам.

 

Лекция 3

Лекция 4

Разметка

Разметка листовых заготовок осуществляется с целью указа-ния границ обработки и рационального раскроя листа для наи-более полного использования металла.

Разметка производится на разметочных столах или плитах. При достаточном масштабе производства используются прогрес-сивные методы разметки, например фотопроекционный.

Для контроля длины используются металлические рулетки (ГОСТ 7502-69, 3-й класс) со следующими отклонениями по шкале: до 1000 мм ±0,4 мм, до 2000 мм ±0,8 мм и до 5000 мм ±2,0 мм. При необходимости точных измерений используют металлические рулетки РЗ-10 (ГОСТ 7502 - 69, 1-й класс) с миллиметровым делением шкалы, имеющие погрешность 0,1 мм.

Развертка по периметру цилиндрической обечайки внут-ренним диаметром из стали толщиной определяется по диаметру нейтральной поверхности , (рис.4.1).

 

. (4.1)

 

Рис.4.1. – Длина развертки обечайки

 

При необходимости изготовления обечаек с точными геомет-рическими размерами по диаметру учитывают ряд факторов, влияющих на точность. Формула для определения длины развер-тки в этом случае имеет вид

 

, (4.2)

 

где - фактическая толщина листа;

- допускаемое отклонение по овальности;

- величина усадки сварного шва;

-величина зазора под сварку;

- припуск на обработку кромок.

Допуски на длину развертки () после строжки листа, мм:

 

= 2400 + 1,0; = 4000 + 1,5.

 

Величины припусков и допусков при выполнении технологических операций приведены в таблицах 4.1, 4.2.

 

Таблица 4.1 – Допуски на размеры при разметке листов, мм

Длина заготовки	Разность диагоналей	Допуск на сторону
до 2000	1,5	±1,0
св. 2000 до 4000	2,0	±2,0
св. 4000 до 8000	3,0	±2,5
св. 8000	3,5	±3,0

 

Таблица 4.2 – Припуск на сторону при резке листа, мм

Толщина листа	Припуск при резке, Smin
на ножницах	газовой
8 - 10
св. 10 до 18
» 18» 40

Величина сварочного зазора зависит от вида сварки, вида разделки кромок и толщины свариваемого материала. Для автоматической и полуавтоматической сварки под слоем флюса эта величина регламентируется ГОСТ 8713-70.

Операция разметки производится в следующем порядке. По маркировке листа проверяется соответствие марки металла, дли-ны, толщины и ширины листа требованиям чертежа. Лист укла-дывается на разметочный стол маркировкой вверх и на нем раз-мечается базовая риска вдоль кромки с наименьшей серповид-ностью и косиной (рис. 4.2).

 

 

		Керн

 

 

 

Рис. 4.2. – Схема разметки листа для развертки обечайки: 1 – отход;

2 – вставка заготовки обечайки; 3 – пластина контрольная; 4 – заходная (или выходная) планка; 5 – отход используемый; риски 6 – под обрезку,

7 – под строжку, 8 – контрольная планка

 

На листе размечаются риски 6 под отрезку, риски с непараллельностью не более 1 мм под строжку 7 и контрольные риски 8. Риски 6 и 7 накерниваются.

При раскрое листов должен соблюдаться ряд требований. Расположение сварных продольных и поперечных швов в обечайках и трубах, а также швов приварки днищ, штуцеров, люков и т.д. должно позволять проведение визуального осмотра швов, контроля их качества и устранения дефектов. В конструкции аппарата допускается не более одного шва (замыкающего), доступного визуальному контролю только с одной стороны.

Основной лист, вставки, отходы, контрольные пластины маркируются (рис. 4.3).

 

 

Рис. 4.3. – Схема маркировки: 1 – вставка заготовки обечайки; 2 – пластина контрольная; 3 – заходная планка, 4 – отход используемый

 

При маркировке в квадрате I наносятся: размеры заготовки, марка стали, номер заказа или обозначение по чертежу, номер обечайки по раскрою, номер части надставки и длина развертки, клеймо ОТК. В квадрате II наносятся марка стали, номер плавки, марка завода - поставщика металла, клеймо ОТК. Размеры заготовки и марка стали, наносятся цифровыми и буквенными клеймами. Номер заказа и стрелка (направление проката) наносятся краской.

Сварные швы, как правило, не должны перекрываться опорами, кроме отдельных случаев перекрытия опорами кольцевых (поперечных) швов горизонтально устанавливаемых аппаратов при условии, что перекрываемые участки шва по всей длине проверены дефектоскопическим методом (рентгенографическим или ультразвуковым). Методы разметки заготовок деталей из сталей аустенитного класса марок 12Х18Н10Т, ЭИ 943 и других высоколегированных (коррозионно-стойких) и двухслойных сталей не должны допускать повреждения поверхности деталей. Керновка допускается только по линии реза.

При разметке двухслойной стали с последующей обработкой на гильотинных ножницах разметку производят со стороны плакирующего слоя. Оставление следов разметочных рисок и кернов на плакирующем слое готовых изделий не допускается. Разметку двухслойной стали с последующей резкой газом произ-водят со стороны основного металла.

 

Обработка отверстий

 

В корпусах аппаратов есть много отверстий для присоеди-нения штуцеров, люков и смотровых окон. Отверстия диа-метром до 80 мм обычно сверлят. Отверстия больших диаметров можно обрабатывать вырезкой газовым резаком с предвари-тельной разметкой, либо штамповкой. Выбор способа обработки зависит от толщины материала, его механических свойств, точ-ности обработки и шероховатости поверхности.

При поточном методе производства рекомендуется более со-вершенный процесс - механизированная (газовая) вырезка от-верстий при помощи специальной полуавтоматической уста-новки (рис. 4.4) без предварительной разметки контура отвер-стия (центры отверстий намечаются). Установка позволяет выре-зать отверстия без фаски и с фаской (наружной и внутренней).

На раме установлены четыре опорных ролика 1, в которых вращается зубчатое колесо 2, связанное зацеплением с выходной шестерней электропривода 3. На зубчатом колесе 2 имеется ме-ханизм установки резака на заданный диаметр реза. Механизм включает две скалки, закрепленные в опорах на шестерне, по которой перемещается суппорт со шпинделем и резаком. В цент-ре зубчатого колеса установлен откидной (упирающийся) цент-роискатель, с помощью которого установка ориентируется по центру вырезаемого отверстия, намеченного керном на корпусе аппарата.

 

Рис. 4.4. – Установка для газовой вырезки отверстий

 

На раме имеются две направляющие 4, по которым с помощью кареток с роликами перемещается подвижная планка 5. В пазу планки двигается ползун, через отверстие которого проходит шпиндель 6 с резаком 7. На планке закреплены две вертикальные направляющие 8, по которым скользят копиры 9, опирающиеся на корпус. Копиры соединены шарнирно между собой планками 10 и связаны со шпинделем. Для установки резака под углом к вырезаемой поверхности отверстия шпиндель имеет кронштейн с секторным механизмом 11 и зажимом. Сектор механизма выполнен таким образом, что центр поворота резака находится в точке пересечения оси сопла резака с поверхностью корпуса.

Пример: вид сверху

Техническая характеристика установки для газовой вырезки отверстий:

Диаметр вырезаемого отверстия, мм........... 80-480

Диаметр корпуса аппарата, мм............. 800-3400

Толщина металла корпуса аппарата, мм........ 6-40

Расстояние от оси вырезаемого отверстия

до торца обечайки, мм 150

Скорость резки, об/мин 0,1-0,6

Мощность электродвигателя, Вт................... 75

Размеры установки, мм: длина, ширина, высота 1350х1035х1200

Вес установки, кгс 180

 

Установка может быть использована для вырезки отверстий в трубных заготовках.

Требования к расположению отверстий.

Расположение отверстий в эллиптических и полусферических днищах не регламентируется.

Расположение отверстий на торосферических днищах допускается в пределах центрального сферического сегмента. При этом расстояние от наружной кромки отверстия до центра днища, измеряемое по хорде, принимается не более 0,4 наружного диаметра днища.

Отверстия для люков, лючков и штуцеров в сосудах 1, 2, 3, 4-й групп следует располагать вне сварных швов.

Расположение отверстий допускается на:

- продольных швах цилиндрических и конических обечаек сосудов, если диаметр отверстий не более 150 мм;

- кольцевых швах цилиндрических и конических обечаек сосудов без ограничения диаметра отверстий;

- швах выпуклых днищ без ограничения диаметра отверстий при условии 100-процентной проверки сварных швов днищ радиографическим или ультразвуковым методом;

- швах плоских днищ.

Отверстия не допускается располагать в местах пересечения сварных швов сосудов 1, 2, 3. 4-й групп.

Отверстия для люков, лючков, штуцеров в сосудах 5а и 5б групп допускается устанавливать на сварных швах без ограни-чения по диаметру.

Лекция 5

Гибка листового проката

Общие сведения

Основным методом изготовления деталей в химическом аппаратостроении является гибка листового проката, выполняе-мая большей частью на валковых листогибочных машинах. От правильности выбора технологии гибки листового проката во многом зависят трудоемкость изготовления аппарата и его эксплуатационные характеристики.

Изготовление листовых деталей путем изгиба между валками имеет значительные преимущества перед выполнением подоб-ных операций на прессах и в штампах. В первом случае прак-тически отпадает надобность в изготовлении оснастки, либо требуется оснастка очень простого исполнения. Так, например, технологический анализ двух методов изготовления толсто-стенных обечаек штамповкой на прессах и гибкой листа на вал-ковой листогибочной машине показывает значительные преимущества последнего (табл. 5.1).

 

Таблица 5.1 – Сравнительная трудоемкость изготовления

обечаек

Метод изготовления	Норма времени (час) на изготовление одной обечайки диаметром, мм
Гибка	9,6	11,4	12,0
Штамповка	79,4	104,4	108,5

 

Возможность изгиба на валковой листогибочной машине не только листового проката, но и различных видов профильного проката делает этот вид оборудования универсальным и практически незаменимым в условиях аппаратостроения.

Гибка осуществляется посредством пластического изгиба при перемещении заготовки между вращающимися валками. Зона деформаций в данный момент времени охватывает небольшой участок заготовки и в процессе деформирования непрерывно перемещается по ее длине. Подача заготовки происходит за счет сил трения, возникающих между нею и валками. Техно-логические процессы гибки между валками можно разделить на три вида:

- выполняемые цилиндрическими валками,

- профилированными валками; и

- с применением специальных приспособлений - колец, надеваемых на гладкие валки.

В процессе гибки изменяются механические свойства мате-риала, повышаются прочностные характеристики материала, а показатели пластических свойств падают. В этом случае действительная зависимость между напряжениями и деформациями наиболее близко аппроксимируется степенной функцией вида:

, (5.1)

 

где и - постоянные коэффициенты для данного материала.

Определение коэффициентов производится по следующим формулам:

; (5.2)

, (5.3)

 

где и - деформации, соответствующие - пределу текучести и - пределу прочности.

Значения напряжений и деформаций в формуле (5.3) определяются путем обычных механических испытаний образцов на растяжение или по справочным данным.

В таблицах 5.2 и 5.3 приведены значения и для наиболее распространенных в аппаратостроении марок сталей в холодном и нагретом состояниях. Материал одной марки, но разных поставок может иметь колебания механических свойств в пределах, установленных стандартами. Поэтому коэффициенты и определяются не по предельным, а по средним значениям механических свойств. В этом случае колебания механических свойств материала в меньшей степени отразятся на точности технологических расчетов.

 

Таблица 5.2 – Механические свойства наиболее

употребительных марок сталей в холодном состоянии

Марка стали	στ, кгс/мм^2	σ в, кгс/мм^2	А, кгс/мм^2	m	n
Ст.3			47,7	0,141	0,0057
12Х18Н10Т			67,0	0,2	0,0071
ЭИ 943			67,7	0,162	0,0081

 

Таблица 5.3 – Механические свойства наиболее

употребительных марок сталей в нагретом состоянии

Марка стали	t, ^0С	στ, кгс/мм^2	σ в, кгс/мм^2	А, кгс/мм^2	m	n
Ст.3		18,7	21,3	22,3	0,03	0,0037
		15,8	16,4	0,039	0,0035
	5,2	6,4	6,5	0,037	0,0017
12Х18Н10Т		18,5		56,7	0,194	0,0065
	16,5	38,5	46,6	0,179	0,0055
			39,3	0,165	0,0046
ЭИ 943				52,9	0,168	0,0063

 

Величина изгибающего момента определяется из уравнения равновесия между внешними и внутренними силами и равна

(5.4)

где - радиус изгиба;

- ширина листа;

- толщина листа.

Величина остаточного радиуса (после пружинения) опре-деляется по формуле:

, (5.5)

 

где – радиус валка листогибочной машины.

Одной из основных характеристик пружинения заготовки являются ее физико-механические свойства, зависящие от температурного состояния материала. Формулы (5.4) и (5.5) сохраняются и для случая деформирования металлов в нагретом состоянии. В этом случае значения , и должны подставляться для соответствующих значений температур. Влияние каждого из указанных параметров на величину пружинения различно. Если модуль упругости с повышением температуры изменяется незначительно (табл. 5.4), то значения и , зависящие от предела текучести и предела прочности, при соответствующих значениях температур будут иметь значительные изменения.

 

Таблица 5.4 – Величина модуля упругости при повышенных температурах

(Е-10 ^-4 кгс/мм²)

Марка стали	Температура, °С
Ст.3	2,1	2,05	1,96	1,85	1,73	1,55	1,35
12Х18Н10Т	2,02	1,98	1,93	1,85	1,77	1,69	1,6
ЭИ - 943	-	-	-	-	-	-	-

 

В интервале температур 400-800° С величины радиусов изгиба для различных марок сталей отличаются между собой не более чем на 2%, поэтому величину радиуса изгиба с достаточной для практики точности можно определять по формуле (5.5), используя известные величины коэффициентов , и для стали, например 12Х18Н10Т.

 

Подгибка кромок

 

Сущность подгибки кромок заключается в том, что перед из-гибанием листа в цилиндр кромки листа, образующие продоль-ный стык, подгибаются на заданный радиус кривизны. Необхо-димость и качество подгибки кромок зависят от типа валковой листогибочной машины и требований сварочной технологии.

Эту операцию выполняют в том случае, когда процесс гибки обечаек не обеспечивает заданный профиль по всей длине окружности и обечайка имеет прямые кромки в месте их стыковки, т. е. угловатость (рис.5.3).

 

 

а) б)

 

 

в) г)

 

Рис. 5.3. – Угловатость в месте стыка кромок обечаек: а, б – продольные;

в, г – кольцевые стыки

 

Увод (угловатость) кромок в сварных швах не должен превышать f= 0,1S + 3 мм, но не более соответствующих величин, указанных в табл.5.5 для элементов сосудов (рис. 5.4).

 

Таблица 5.5 – Максимальный увод кромок в стыковых швах

Максимальный увод (угловатость) кромок в стыковых швах, мм
обечаек	шаровых резервуаров и днищ из лепестков	конических днищ
независимо от D *	D < 5000	D > 5000	D < 2000	D > 2000
* D - внутренний диаметр, мм

 

 

Рис. 5.4. – Увод (угловатость) кромок в сварных швах