СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО СИЛЬФОНА
METHOD FOR MULTILAYER SILPHON

Изобретение относится к способам изготовления сильфонов для приборов и компенсирующих соединительных устройств трубопроводных коммуникаций транспортных средств и промышленного оборудования.
Известен способ изготовления двухслойного сильфона, включающий сборку оребренной по внешнему слою двухслойной трубы и ее гофрирование путем осевого сжатия последней. При этом ребра (пояса жесткости) располагаются между гофрами, что обеспечивает существенное упрочнение сильфона (авторское свидетельство СССР №508304; кл. B21D 15/06).
Этот способ не приемлем для изготовления тонкостенных сильфонов из многослойных труб с отношением среднего диаметра к суммарной толщине стенки более 50.
Известен способ (прототип) изготовления тонкостенного многослойного сильфона, включающий сборку многослойной трубы и ее гофрирование механогидравлическим методом. При этом гофры упрочняются по впадинам в процессе накатки многослойной трубы роликами за счет наклепа /нагартовки/ материала трубы. (К.Н.Бурцев. Металлические сильфоны. - М.-Л.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963, стр.104, стр.106 и стр.109).
Однако способ прототип не обеспечивает требуемой прочности сильфона в условиях воздействия повышенного давления рабочих сред.
Предлагаемый способ изготовления многослойного сильфона направлен на повышение его прочности к воздействию давления рабочих сред.
Поставленная задача достигается способом изготовления многослойного сильфона, включающим сборку многослойной трубы, ее гофрирование любым известным методом и упрочнение гофров.
В отличие от существующего способа упрочнение гофров производят путем соединения воедино слоев по вершинам или впадинам, либо по вершинам и впадинам сильфона сваркой, например контактно-шовной.
Упрочнение гофров, выполняемое путем соединения воедино слоев по вершинам или впадинам, либо по вершинам и впадинам сваркой, например - контактно-шовной, обеспечивает резкое повышение прочности сильфона в целом.
Изгибная жесткость стенки однослойного сильфона имеет вид (см. Сильфоны. Расчет и проектирование. Под ред. Л.Е.Андреевой. М., «Машиностроение», 1975, стр.13):
где: Е - модуль упругости материала стенки;
h - толщина стенки сильфона;
µ -коэффициент Пуассона.
Изгибная жесткость стенки многослойного сильфона из однородных материалов до и после соединения его слоев воедино сваркой соответственно имеет вид:
где: n - количество слоев, составляющих стенку сильфона;
h - толщина отдельного слоя.
K
0
2
При этом степень увеличения изгибной жесткости стенки сильфона в местах соединения воедино слоев характеризуется отношением D/D=n.
Например, изгибная жесткость стенки с соединенными воедино слоями увеличивается в 4 раза для 2-х слойного сильфона (n=2) и в 9 раз для 3-х слойного сильфона (n=3).
Многократное увеличение изгибной жесткости стенки соединением воедино слоев по впадинам и (или) выступам обеспечивает резкое повышение прочности сильфона в целом.
Другое преимущество предлагаемого способа - его простота и возможность реализации в сочетании с любым известным методом гофрирования.
Перечень графических изображений:
Фиг.1. Операция №1. Изготовление многослойной трубы.
Фиг.2. Операция №2. Гофрирование многослойной трубы.
Фиг.3. Операция №3. Упрочнение гофров соединением воедино слоев по вершинам (впадинам) сильфона контактно-шовной сваркой.
Фиг.4. Соединение воедино слоев по вершинам гофров контактно-шовной сваркой.
Фиг.5. Соединение воедино слоев по впадинам гофров контактно-шовной сваркой.
Реализация предлагаемого способа изготовления многослойного сильфона осуществляется последовательным выполнением следующих операций:
Операция №1 (фиг.1). Изготовление многослойной трубы 1 методом осевой сборки из отдельных ее слоев.
Операция №2 (фиг.2). Гофрирование многослойной трубы 1 любым известным методом - формование сильфона 2.
Операция №3 (фиг.3). Упрочнение гофров соединением воедино слоев по вершинам и (или) впадинам сильфона контактно-шовной сваркой. Контактный шов по вершинам (фиг.4) или впадинам (фиг.5) сильфона 2 выполняют сварочными роликами 3, на которые подается постоянный электрический ток.
В таблице представлены примеры изготовления 2-х слойного (2×0,4 мм) сильфона с внутренним диаметром 250 мм из стали 10, шагом и высотой 10 мм и 12 мм соответственно.
№ операции
Наименование операции
Пример 1
Пример 2
1 (фиг.1)
Изготовление многослойной трубы
Многослойную трубу 1 изготавливали методом осевой сборки из отдельных ее слоев
2 (фиг.2)
Гофрирование многослойной трубы
Многослойную трубу гофрировали на гидроформовочном автомате АГР-250. Количество гофров - 11.
3 (фиг.3)
Упрочнение гофров соединением воедино слоев по вершинам и (или) впадинам сильфона контактно-шовной сваркой
Сварку выполняли по впадинам
Сварку выполняли по впадинам и вершинам
Режимы сварки:
Первичное напряжение - 220 вольт. Ширина контакта на роликах - 4 мм. Усилие сжатия на роликах - 80 кг. Скорость сварки - 2,5 м/мин.
Результат, полученный от упрочнения гофров
Степень увеличения прочности* сильфона к воздействию внутреннего давления (кратность):
1,45
2,15
*В качестве критерия прочности использована величина давления, соответствующая началу пластической деформации внутренних радиусов профиля гофров сильфона.
Показанные примеры реализации заявляемого способа изготовления многослойного сильфона свидетельствуют о резком повышении его прочности к воздействию внутреннего давления среды.