УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ОБРАЗЦОВ ТОНКОСТЕННОЙ ТРУБЫ ПРИ РАЗВАЛЬЦОВКЕ
DEVICE FOR FIXING SAMPLES OF THIN-WALLED TUBE AT FLARING

Изобретение относится к устройствам фиксации образцов труб при развальцовке и может быть использовано для исследования процесса развальцовки труб и их физико-механических характеристик после развальцовки.
Соединение труба-трубная доска в теплообменных аппаратах энергетических установок осуществляют различными технологическими методами: гидравлической раздачей, взрывными технологиями, роликовым развальцовкой, дорнованием и др. В результате реализации технологического процесса сборки и закрепления трубы в трубной доске создается прессовое соединение с натягом. При этом прочностные и пластические свойства металла, шероховатость поверхности, остаточные напряжения существенно отличаются от исходных свойств в состоянии поставки и во многом определяются технологией получения соединения труба-трубная доска.
Для определения механических свойств металла, степени деформационного упрочнения, остаточных напряжений в трубе необходима трудоемкая операция извлечения тонкостенной трубы из соединения труба-трубная доска, которую выполняют или выпрессовкой трубы, или удалением металла трубной доски механической обработкой. При этом возникают повреждения и деформации трубы, которые предопределяют невозможность точного определения механических свойств трубы, ее остаточных напряжений и других параметров.
Наиболее близким по технической сущности является устройство фиксации трубы в форме прямоугольного параллелепипеда, снабженное внутри цилиндрическим отверстием и выполненное с возможностью разделения на две одинаковые части по плоскости разъема, проходящей через диаметр цилиндрического отверстия по его длине, причем части соединены между собой с использованием крепежа в виде штифтов. Вальцуемую трубу размещают в цилиндрическом отверстии, фиксируют крепежом и вальцуют.
(TWM557147, B21D 39/08, опубликовано 21.03.2018)
Недостатком известного устройства является недостаточная жесткость конструкции, которая не может исключить взаимного перемещения его частей и образца вальцуемой трубы при значительных усилиях, воздействующих на вальцуемую трубу, размещенную в цилиндрическом отверстии.
Задачей и техническим результатом изобретения является обеспечение надежной фиксации устройством образца трубы при развальцовке, а также отсутствие необходимости механического воздействия на образец трубы при его извлечении из устройства после развальцовки.
Технический результат достигают тем, что устройство фиксации образцов тонкостенной трубы при развальцовке выполнено в форме прямоугольного параллелепипеда, снабжено внутри цилиндрическим отверстием и состоит из соединенных между собой частей, выполненных с возможностью их разделения по плоскости разъема, проходящей через цилиндрическое отверстие по его длине, при этом устройство выполнено с возможностью разделения на три части по двум плоскостям разъема, причем первая часть разделена с двумя другими частями первой плоскостью разъема, проходящей по сегменту отверстия на расстоянии, равном 2/3 диаметра отверстия от его основания, а вторая и третья части разделены между собой второй плоскостью разъема, перпендикулярной первой плоскости и проходящей через центр отверстия.
Технический результат также достигается тем, что плоскости разъема выполнены с шероховатостью поверхности 0,32-0,36 мкм; каждая вторая и третья части снабжены средством соединения с первой частью в виде трех болтов в глухих резьбовых отверстиях и средством исключения взаимных смещений в виде двух штифтов; вторая и третья части снабжены средством соединения друг с другом в виде трех болтов в сквозных резьбовых отверстиях и средством исключения взаимных смещений в виде двух штифтов.
Изобретение можно проиллюстрировать с использованием фиг. 1-3, где:
1 - цилиндрическое отверстие (с тонкостенной трубой);
2 - первая часть, разделенная со второй и третьей частями первой (горизонтальной) плоскостью разъема;
3, 4 - вторая и третья части, разделенные между собой по второй (вертикальной) плоскости разъема;
5 - болты в глухих отверстиях;
6 - штифты в вертикальном положении;
7 - болты в сквозных отверстиях;
8 - штифты в горизонтальном положении.
Изготовление устройства по изобретению осуществляют соединением всех трех частей с шероховатостью поверхности 0,32-0,36 мкм с формированием устройства в виде прямоугольного параллелепипеда (фиг. 1). При этом сначала вторую и третью части (3, 4) в виде прямоугольных параллелепипедов одинаковой толщины соединяют по боковым граням с помощью средств крепежа в виде 3-х болтов (7) в сквозных отверстиях и средств исключения взаимных смещений в виде двух штифтов (8). Затем на указанное соединение частей, образующих плоскость по верхним граням, накладывают первую часть (2) устройства в виде прямоугольного параллелепипеда и соединяют первую часть каждой второй и третьей частями средством соединения в виде трех болтов (5) в глухих резьбовых отверстиях и средством исключения взаимных смещений в виде двух штифтов (6) - фиг. 3.
Затем известными способами механической обработки формируют в сборке цилиндрическое сквозное отверстие 1 таким образом, чтобы первая (2) верхняя часть была разделена со второй и третьей частями (3, 4) первой (горизонтальной) плоскостью разъема (фиг. 2), проходящей по сегменту отверстия 1 по его длине на расстоянии, равном 2/3 диаметра отверстия от его основания, а вторая и третья части были разделены между собой второй плоскостью разъема, перпендикулярной первой плоскости разъема и проходящей через центр отверстия 1.
Таким образом, получено устройство по изобретению, составленное из трех соединенных между собой частей, которое выполнено в форме прямоугольного параллелепипеда и снабжено внутри цилиндрическим отверстием 1. При этом устройство выполнено с возможностью разделения на три части (2, 3, 4) по двум плоскостям разъема с шероховатостью поверхности 0,32-0,36 мкм, причем первая часть (2) разделена с двумя другими частями (3, 4) первой (горизонтальной) плоскостью разъема, проходящей по сегменту отверстия по его длине на расстоянии, равном 2/3 диаметра отверстия от его основания, а вторая и третья части (3, 4) разделены между собой второй плоскостью разъема, перпендикулярной первой плоскости и проходящей через центр отверстия по его длине.
Для исключения перемещения частей устройства при развальцовке каждая вторая (3) и третья части (4) снабжены средством соединения с первой частью (2) в виде трех болтов (7) в глухих резьбовых отверстиях и средством исключения взаимных смещений в виде двух штифтов (8). Вторая (3) и третья (4) части также снабжены средством соединения друг другом в виде трех болтов (7) в сквозных резьбовых отверстиях и средством исключения взаимных смещений в виде двух штифтов (фиг. 3).
+0,17
Устройство по изобретению реализует свое назначение следующим образом. После сборки устройства с использование болтов и штифтов в его шлифованное цилиндрическое отверстие, выполненное, например, в размер ∅17,25мм устанавливают образец трубы, например, образец тонкостенной трубы из титана ∅17×0,5 мм. Затем производят развальцовку с помощью роликового инструмента с контролем по крутящему моменту. После извлечения инструмента выбивают штифты (6). Откручивают болты (5). Снимают верхнюю часть (2). Затем выбиваются штифты (8) и откручиваются болты (7). Разъединяют части (3) и (4). Извлекают образец трубы, который затем подвергают исследованию. Перед проведением следующей развальцовки части (2-4) очищают от загрязнений и производят сборку устройства по изобретению.
Устройство обеспечивает надежную фиксацию образца трубы при развальцовке, а также отсутствие необходимости механического воздействия на трубу при ее извлечении из устройства.
В результате использования изобретения разъединение образца трубы и устройства происходит одинаково по всей поверхности контакта. Это позволяет оценить и рассчитать сложнонапряженное состояние образца трубы без изменения в том виде, каким оно было после развальцовки и, соответственно, затем получить точные данные по механическим свойствам, т.к. при определении остаточных напряжений в полученном отрезке трубы будут отсутствовать следы нежелательных механических воздействий.