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封闭壳体液压成形技术特点及虾米腰封闭壳体结构的优点
2019-08-20
摘要:壳体液压成形是采用一定形状的封闭多面壳体作为预成形坯,在封闭多面壳体充满液体后,通过液体介质在封闭多面壳体内加压,在内压作用下壳体产生塑性变形而逐渐趋向于最终的壳体形状。本文兴迪源机械带来封闭壳体液压成形技术特点及虾米腰封闭壳体结构的优点。

  壳体液压成形是采用一定形状的封闭多面壳体作为预成形坯,在封闭多面壳体充满液体后,通过液体介质在封闭多面壳体内加压,在内压作用下壳体产生塑性变形而逐渐趋向于最终的壳体形状。最终壳体形状可以是球形、椭球形、环壳和其他形状壳体。本文兴迪源机械带来封闭壳体液压成形技术特点及虾米腰封闭壳体结构的优点。


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  一、封闭壳体液压成形技术特点:

  1)壳体液压成形主要优点:

  ①不需要模具和压力机。从力学角度看,该技术的原理是利用整体封闭壳体内压作用时自身平衡力系,即整体封闭壳体本身既是变形体又是实现力系平衡的载体,从而实现了不用压力机和模具成形大型壳体。

  ②容易变更壳体壁厚和直径。由于不需要模具和压力机,对于所需要的直径和厚度的壳体,只要设计了合理的预成形坯封闭多面壳体,就可以直接加压成形。而传统的模压成形技术,一种直径球壳需要一套模具,一种规格的椭球壳体需要几套模具。

  ③产品精度高。由于把壳体制造工艺由传统的“先成形后焊接”变为“先焊接后成形”,成形过程是对前期焊接变形的校形,最终产品的尺寸精度高。

  ④降低成本,缩短制造周期。由于不使用模具和压力机,节省了压型时间和模具费用。

  2)壳体液压成形主要缺点:

  ①由于该技术为“先焊接后成形”,封闭多面壳体的焊缝在成形过程中承受一定的塑性变形,如果焊缝质量存在问题,会引起开裂,造成整个壳体报废。对于厚板和低合金钢,这种问题更严重。因此,控制焊接质量是关键所在。

  ②对于大型壳体,成形过程的支撑基础难度大、费用高。例如,直径12.3m的球壳,容积为1000m³ ,需要解决支撑1000t水及壳体自重的基础。

  二、“虾米腰”——封闭壳体结构的优点:

  所谓的“虾米腰”,就是大型环壳,如管路弯头、水轮机蜗壳结构等,主要采用一种直管分段焊接的近似结构,其主要缺点是各段连接处的尖角造成应力集中和水流不畅。无模液压成形技术制造环壳是首先焊接一个横截面为多边形的多棱环壳或两端封闭的多棱扇形壳,再在内部施加液体压力,使横截面由多边形逐渐变成圆形,获得圆形环壳或扇形环壳。

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  球形容器(球壳)与圆柱形容器相比具有两个主要优点:

  ①球形容器受力均匀、承载能力高,在相同壁厚和相同直径条件下,其承载能力比圆筒形容器高1倍;

  ②球形容器表面积小,因而在同等容量下球形容器所用钢材少、重量轻、热量损失少,从而降低了制造和储运成本。

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  球壳传统制造技术主要是模压成形工艺,对于不同直径和不同壁厚球壳,采用不同的模具压制出球壳板再焊接成为整个球体,主要缺点是需要大工作台面压力机和大型模具、压制和二次切割工艺复杂、成本高。对于直径较小球壳,也可以采用拉深成形半球或若干球瓣再焊接整个球体。其缺点主要是模具成本高,拉深过程容易出现起皱和开裂缺陷。

  为了克服球壳传统制造技术的缺点,发明了一种球形容器无模液压成形技术,该技术克服了传统制造工艺使用模具和压力机主要缺点。

  椭球形容器具有重心低、受风面积小和外形美观等优点,特别适合于作为石油化工容器和大型水塔,部分椭球壳体还经常用于圆柱形容器的封头、大型运载火箭的整流罩等。椭球壳模压成形工艺比球壳还要复杂,因为一种直径的球壳需要一套模具,而椭球壳体从赤道带到南北极带曲率是变化的,需要多套模具,这是限制椭球壳体广泛应用的主要原因。

  用无模液压成形技术制造椭球形容器、椭球形封头和其他椭球形壳体,具有工艺简单、制造成本低、产品适应性强等优点。

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  部分文段和图片摘自:

  《现代液压成形技术》

  作者:苑世剑

  由兴迪源机械编辑

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