Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf

качеством заготовок, экономией ценного металла и го­ раздо лучшими условиями работы резчиков.

5-3. ОБРАБОТКА КРОМОК

Вакумно-плотная сварка и пайка не допускают сборки узлов с излишними зазорами между кромками деталей и требуют обязательной их механической обра­ ботки после тепловой резки.

В любой точке кромки заготовки, подвергавшейся оплавлению или прожиганию при разрезании или вы­ резке отверстий, должны быть сняты механическим ре­ занием не менее 2 мм металла.

Точность обработки кромок должна быть достаточ­ но высокой, чтобы обеспечить плотное прилегание кро­ мок с зазорами не больше указанных в гл. 6 и 7.

Класс чистоты обработки кромок должен быть не ниже V4, с тем чтобы обеспечить возможность их про­ мывки и протирки перед сваркой или пайкой начисто и насухо, без застревания на них волокон от протироч­ ного материала.

Естественно, что мелкие заготовки, которые могут быть отрезаны на металлорежущих станках, не следует заготавливать тепловыми методам (исключая ковку). Их кромки нужно обрабатывать по возможности одно­ временно с резкой.

5-4. КОВКА ЗАГОТОВОК

Ковка заготовок, помимо имеющего место в ряде случаев экономического значения, оказывается иногда наиболее рациональным методом уничтожения пороков прокатного металла, о которых говорилось в § 2-4. Целью такой ковки являются дробление, переламывание шлаковых волокон, закатанных в металле, и частичная заварка газопроницаемых ходов, образуемых этими во­ локнами. Следовательно, ковка заготовок для вакуум­ ных деталей должна вестись при нагревах, близких к верхнему пределу температурного интервала ковки данного металла.

87

Таблица 5-2

В табл. 5-2 приведены интервалы температур, за пределы которых не следует выходить.

Малоуглеродистая и среднелегированная сталь после ковки не должна охлаждаться слишком быстро во избе­ жание появления трещин и термических напряжений. Высоколегированные нержавеющие стали для снятия на­ клепа подвергаются закалке при 1050—1 150 °С.

Поковки для вакуумных деталей должны делаться с припусками на механическую обработку много боль­ шими, чем в общем машиностроении, так как верхние слои металла заготовки на глубину не менее 2 мм под­ лежат съему как непригодные для сварки и пайки ва­ куумно-плотными швами и вообще для работы в высо­ ком вакууме из-за насыщенности газами и углеродом.

5-5. ДАВИЛЬНЫЕ РАБОТЫ

На рис. 5-9 изображен давильный станок для изго­ товления разнообразных круглых тонкостенных деталей из тонколистового металла.

Давленые детали можно делать из любого вязкого листового металла: алюминия, меди, латуни, отожжен­ ной малоуглеродистой стали (декапированная сталь), серебра, платины, никеля, отожженного ковара, фуродита, нержавеющей стали и т. п.

Давильные станки отличаются от токарно-винторез­ ных большей высотой центров, повышенным числом обо­ ротов, упрощенной суппортной кареткой и наличием на ней подручника, если давильная работа ведется вруч­ ную.

88

но, менее опасна и более производительна, по пригодна далеко не для всех форм деталей.

Простые детали, как, например, конические, цилин­ дрические, полушария и т. п., могут быть изготовлены на одной оправке (рис. 5-12). Более сложные формы де­ талей, например так называемые «выворотные», требуют по меньшей мере двух оправок (рис. 5-13). Некоторые детали требуют последовательной обработки на не­ скольких оправках.

Для изготовления деталей из алюминия могут быть использованы деревянные оправки из дерева твердых пород: бука, дуба, ясеня. Однако они применимы в тех

де, так как при длительной службе деревянные оправ­ ки растрескиваются, коробятся, сминаются, теряют раз­ меры.

Для медных, латунных, стальных деталей необходи­ мы полые чугунные или стальные оправки. Для боль­ ших партий алюминиевых деталей при жестких допус­ ках могут служить оправки из дюралюминия или силу­ мина (литые).

Для крупных деталей необходимо иметь так назы­ ваемые затяжные оправки, т. е. оправки для предвари­ тельной затяжки заготовки из плоской в объемную форму, грубо приближающуюся к форме детали. Эти оправки могут быть выполнены из твердых пород дерева.

Металлические оправки для крупных деталей пред­ почтительно делать пустотелыми для уменьшения их массы, так как массивные оправки тяжелы и на боль­ ших скоростях вращения, необходимых для давильной работы, развивают слишком большой маховой момент.

Заготовки для деталей диаметром до 50 мм выреза­

+ 1,5/г.

Для деталей диаметром свыше 100 мм D = dcv+h. При изготовлении деталей из декапированной стали

ВГ даже в случае применения нескольких переходов промежуточного отжига делать не нужно. То же отно­ сится и к алюминию. Медные детали требуют промежу­

91

точных отжигов, которые необходимо вести очень осто­ рожно, лучше в среде инертного газа пли в среде окиси углерода, во избежание изъязвления поверхности метал­ ла и насыщения его кислородом.

После давления готовые медные детали подлежат травлению и затем обезгаживаншо в вакууме при тем­ пературе до 300 °С.

5-6. МЕХАНИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ И ПРОЧНОСТЬ ОБОЛОЧЕК

В значительном большинстве вакуумные уста­ новки не испытывают иных механических нагрузок, кро­ ме создаваемых атмосферным давлением воздуха.

Это справедливо для всех установок, предназначен­ ных для проведения технологических операций в ва­ кууме или для изоляции, определенных процессов от воз­ духа или других газов. Следовательно, установки этой категории рассчитываются на равномерно распределен­ ную внешнюю нагрузку стенок величиной в 1 кгс/см2.

Такое незначительное давление на стенки позволяет изготовлять эту категорию установок сравнительно тон­ костенными, но с обязательным соблюдением правиль­ ных, устойчивых форм, особенно при более или менее крупных размерах сосудов, с зыпуклыми сферическими, коробовыми или коническими крышками и с довольно толстыми днищами и соединительными фланцами.

Как ни мало внешнее атмосферное давление по сравне­ нию хотя бы с давлением пара в котлах или распро­ страненным в промышленной технике давлением сжато­ го воздуха в б—7 кгс/см2, все же не следует забывать, что на днище вакуумного сосуда диаметром 1 м сум­ марное усилие составит почти 8 тс.

Следует отметить, что прямоугольные формы и плос­ кие стенки, крышки в вакуумной системе нежелательны и должны применяться только в случаях крайней необ­ ходимости.

Многие вакуумные установки часть времени работа­ ют в условиях повышенных и даже высоких давлений, причем повышенное давление может быть приложено как изнутри, так и снаружи. Действующие в таких уста­ новках силы и их расчетные схемы в большинстве слу­ чаев не отличаются от сил и схем, применяемых в рас­ четах установок повышенного и высокого давлений (па-

92

ровые котлы, воздухосборники, трубопроводы, рабочие цилиндры и пр.). Однако необходимо помнить, что при расчете не следует допускать значительных деформаций их элементов, хотя бы и упругих, так как они могут послужить причиной нарушения вакуумной плотности в соединениях вследствие появления мельчайших тре­ щин в сварных и паяных швах или перекосов и сниже­ ния натягов во фланцевых соединениях.

Довольно часто к указанным нагрузкам на элементы установок добавляются и значительные сосредоточенные нагрузки, такие, например, как нажимные усилия от

В соответствии с действующими силами, по большей части равномерно распределенными и носящими харак­ тер статических нагрузок, определяются и технологичные формы деталей и узлов вакуумной системы.

Технологичными являются во всех видах вакуум­ ной системы цилиндрические формы с использованием для обечаек стандартных цельнотянутых или цельнока­ таных труб, а при больших диаметрах — вальцованных из листа сварных цилиндров. Для небольших аппаратов, работающих без повышенного давления, толщина стенок обычно задается не расчетом на прочность, а технологи­ ческими соображениями. Стенки должны иметь толщи­ ну, позволяющую производить надежную и дешевую сварку или папку и механические крепления. Практика показала, что для категории установок, испытывающих только давление атмосферы, технологичны и надежны выпуклые днища и крышки.

93

Очень многие вакуумные установки (насосы, авто­ клавы н т. п.) работают при значительном выделении тепла внутри них или с подогревом извне. Нередко часть стенок или крышки таких установок нужно охлаждать водой. Толщины 'Материалов для изготовления их указа­ ны в табл. 5-3.

Стенки установки в полости водяной рубашки долж­ ны проверяться на прочность при внешнем давлении охлаждающей воды, практически достигающем в город­ ских и заводских водопроводных системах 6 кгс/см2.

5-7. ОБЕЧАЙКИ И ФЛАНЦЫ

Приведенные в табл. 5-3 толщины металла обес­ печивают возможность надежной сварки обечаек и кры­ шек электродуговой сваркой. В то же время такие обе­ чайки достаточно легки и могут быть изготовлены на обычных вальцах.

Как и всякие тонкостенные оболочки, тонкостенные вакуумные установки прочны только при условии устой­ чивости, при условии сохранения упругих свойств обо­ лочки во всех ее частях, а это практически обеспечи­ вается только при правильной форме обечаек и крышек, т. е. при аккуратном их изготовлении. Правильная ци­ линдрическая форма обечаек может быть получена лег­ че всего па токарном станке, поэтому следует считать весьма рациональным изготовление корпусов системы из цельных труб, если позволяют их размеры. В случаях, когда отсутствуют трубы нужного размера и сорта, обе­ чайки должны быть свальцованы на вальцах из металла необходимой толщины, тщательно отрпхтованы н сва­ рены.

Не рекомендуется свертывать обечайки из толстых листов с запасом толщины на обработку и протачивать их после сварки, как это стараются делать на многих заводах, боясь, что из тонких листов без запаса толщи­ ны не получится правильных обечаек. При достаточно аккуратной работе и правильном ведении сварки обе­ чайки могут быть надежно изготовлены из тонколисто­ вого материала и без проточки. Также и крышки или днища сферической или коробовой формы могут быть выполнены из тонколистового материала путем выгиба­ ния под прессом или гидравлическим методом.

94

После сварки и тщательной рихтовки обечайки нель­ зя допускать отклонения от назначенной формы более чем на 0,5 мм. Листы металла, из которых делаются обечайки вакуумных аппаратов, обязательно предвари­ тельно очищаются от грязи, окалины и всех следов кор­

роабразивным методом или травлением, а в случае не­ возможности этого—абразивных кругом на гибком валу.

Гибку прямоугольных обечаек можно делать на раз­ личных гибочных станках.

Простейший из них приведен на рис. 5-14.

Фланцы для сварки с обечайками или трубами, если такие фланцы не имеют силовой развязки, т. е. утонь­ шенной части, отделяющей тело фланца от обечайки, нужно делать с припуском по толщине, так как после сварки даже толстые фланцы коробятся, изгибаясь

всторону шва. Поэтому после сварки их приходится об­ рабатывать в окончательный размер. Величина припуска на окончательную обработку после сварки определяется

взависимости от размеров фланца, но должна быть не менее 1,5 мм.

Фланцы, имеющие силовую развязку, должны прива­

риваться в окончательно обработанном виде. Их об­ работка после сварки недопустима, так как на них при этом получается дробленая поверхность.

В тех случаях, когда по размерам свариваемого кор­ пуса или патрубка невозможна окончательная обработ­ ка фланцев после сварки, так как сваренные узлы не проходят по станкам, необходимо заготавливать фланцы заодно с малым переходным патрубком (маижегой), ко­ торый потом сваривается встык с обечайкой (рис. 5-15). Такие фланцы обрабатываются сразу окончательно, если они вытачиваются из толстого металла (рис. 5-16).

96