Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Хасьянова, Динара Усмановна

Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов
<
Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хасьянова, Динара Усмановна. Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08 / Хасьянова Динара Усмановна; [Место защиты: Моск. гос. ун-т приборостроения и информатики].- Москва, 2012.- 115 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/3884

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования 7

1.1. Общие сведения о производстве соединений трубопроводов 7

1.2. Виды соединений трубопроводов 8

1.3. Основные характеристики сплавов с эффектом памяти формы 13

1.4. Конструктивные и технологические особенности соединений, выполненными муфтами ТМС 20

1.5. Анализ надежности соединений трубопроводов 25

1.6. Цель работы и задачи исследования 29

2. Методика проведения исследований 31

2.1. Общая методика исследований 31

2.2. Методика определения напряжений термомеханического возврата для образцов,изготовленных из различных партий сплавов ТН1К

2.2.1. Оборудование, инструмент и материал 33

2.2.2. Методика измерений и измерительная аппаратура 35

2.2.3. Результаты проведенных испытаний для определения термомеханических характеристик образцов, изготовленных из сплава ТН1 -К для партии АиБ 36

2.3. Методика формирования внутренней резьбы М6х0,25 на гладкой

поверхности втулки из материала с ЭПФ 42

2.3.1. Оборудование, инструмент и материал 42

2.3.2. Методика измерений и измерительная аппаратура 43

2.3.3. Результаты проведенных испытаний при формировании внутренней резьбы М6х0,25 2.4. Статическая обработка экспериментальных данных 45

Выводы по главе 2 48

3. Анализ исполнительных размеров муфты термомеханического соединения 49

3.1. Расчетный анализ соединений трубопроводов с помощью муфтТМС 49

Выводы по главе 3 58

4. Технологический процесс изготовления муфт и сборки трубопроводов 59

4.1. Методика изготовления муфт из сплава ТН1-К, обладающего эффектом памяти формы и сверхупругостью 59

4.1.1. Процесс обратного выдавливания 59

4.1.2. Термомеханическая обработка и обжим заготовки 62

4.1.3. Формирование внутреннего контура муфты ТМС

4.2. Дорнование (деформация в области мартенситной неупру гости)...67

4.3. Особенности процессов формоизменения при деформировании муфт ТМС и описание работы установки 71

4.4. Технология сборки соединений 76

4.5. Механические испытания соединений трубопроводов муфтами ТМС 84

Выводы по главе 4 88

5. Технологические рекомендации 90

Выводы по главе 5 95

Заключение 96

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы.

В конструкциях высоконагруженных трубопроводов летательных аппаратов, надводных и подводных кораблей, теплопередающих системах и атомных электростанций применяется значительное количество неразъёмных соединений диаметром от 6 до 40 мм.

Надежность соединений за период эксплуатации, трудоемкость изготовления комплектующих элементов, а также процессы сборки и контроля имеют важное значение. Монтаж трубопроводных систем осуществляется непосредственно на изделии сваркой или пайкой. Такие технологические процессы имеют ряд существенных недостатков, а именно:

снижение предела выносливости соединения элементов (муфт, ниппелей, фитингов и т.п.) по сравнению со сплошной трубой;

невозможность соединения тонкостенных труб из разнородных материалов;

сложность монтажа, невозможность осуществления соединений в труднодоступных местах;

низкая надежность по вакуумной и водородной непроницаемости;

низкая ремонтопригодность, требующая тщательной очистки из трубопроводов транспортируемых жидкостей;

возникновение осевых напряжений в процессе монтажа;

необходимость очистки швов от проплава или флюсов;

- сложность и высокая трудоемкость методов контроля соединений.
Возникающие осевая нагрузка и крутящий момент могут привести к потере

герметичности соединений трубопроводов в период эксплуатации.

Указанные недостатки приводят к необходимости изыскивать новые методы соединений, в том числе с использованием материалов с уникальными свойствами, такими как "память формы" и сверхупругость. Данные свойства материала позволяют осуществлять конструктивные и технологические решения по изготовлению соединений обладающих высокой надежностью.

Цель работы - технологическое обеспечение качества муфт ТМС, изготовленных из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ) и сверхупругостью (СУ), а также сборки трубопроводов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

  1. Провести анализ видов соединений и эксплуатационных характеристик трубопроводов.

  2. Разработать методику и провести экспериментальные исследования термомеханических характеристик для различных партий сплава ТН1-К, обеспечивающих сверхупругость в интервале рабочих температур (-60 ...+300С).

  3. Разработать методику создания внутреннего профиля на цилиндрической заготовке с использованием ЭПФ материала и технологическую операцию формирования сложной внутренней поверхности муфты.

  4. Провести анализ режимов термомеханической обработки (ТМО) сплава, обеспечивающих необходимые характеристики ЭПФ и СУ при изготовлении тонкостенных заготовок.

5. С использованием методики расчета соединений трубопроводов с
помощью муфт ТМС определить оптимальные размеры соединений и сборочный
зазор.

  1. Проанализировать процессы деформирования на операции дорнования в жидком азоте, определить оптимальные режимы, смазочные материалы. Спроектировать и изготовить установку для деформирования муфт диаметром от 6 до 20 мм при криогенных температурах.

  2. Разработать технологический процесс изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов.

Методы исследования. При проведении исследований и разработке техпроцесса изготовления муфты и сборки трубопроводов применялся системный подход, который базируется на технологии машиностроения и моделирования. При

обработке экспериментальных данных использовалась программа Statistica 5. При этом была использована современная научная аппаратура, приборы и средства контроля.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций

подтверждена сопоставлением теоретических результатов с экспериментальными данными, путем оценки погрешностей эксперимента статистическими методами, а также положительными результатами испытаний, в том числе в условиях эксплуатации.

Научная новизна работы

В результате проведения исследований получены следующие результаты:

  1. Разработан технологический процесс изготовления муфт ТМС.

  2. На основании проведенных исследований разработана технология формирования сложного внутреннего профиля муфты за счет эффекта памяти формы материала, которая защищена патентом № 2375467.

  3. Установлены закономерности и технологические режимы изготовления муфт, обеспечивающие условия проявления сверхупругого состояния материала с ЭПФ в интервале рабочих температур (-60 ...+300 С).

Практическая значимость заключается в разработанном технологическом процессе изготовления ТМС с помощью муфт из материала со СУ, который обеспечивает повышение качества соединений, снижение трудоемкости изготовления муфт ТМС и включает в себя технологическую операцию формирования внутреннего профиля муфты, предотвращающую прокручивание труб. Были предложены технологические рекомендации по выбору режимов изготовления муфт и сборки ТМС.

Личный вклад соискателя. Автор участвовал в постановке задачи, в проведении экспериментальных исследований термомеханических характеристик сплава ТН1-К в интервале рабочих температур, а также в выборе режимов ТМО при

изготовлении заготовок для обеспечения необходимых характеристик СУ. Автором

создана методика формирования внутренней резьбы М6><0,25 мм на гладкой поверхности втулки из сплава с ЭПФ, разработана операция формирования внутреннего профиля муфты сложной формы и технология изготовления муфты

тмс.

Апробация работы. Новый способ, а также рекомендации по наиболее эффективному использованию прошли опытно-промышленную проверку и внедрение на предприятии ООО «Изметкон», Московская область, г. Щелково-4, а/я 399.

Основные положения диссертации были представлены на научно-технической конференции «Неделя металлов в Москве» (Москва 2008), на международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы и современные технологии в машиностроении» (Москва 2010), на заседании кафедры «Технологическая информатика и технология машиностроения» МГУПИ (Москва 2011) и на научно-технической конференции ФГБОУ ВПО «Госуниверситет — УНПК» (Орел 2011).

На защиту выносятся:

  1. Результаты исследования материала с ЭПФ и технологический процесс, обеспечивающий СУ состояние материала муфты ТМС.

  2. Методика проведения экспериментальных исследований по формированию внутренней резьбы М6х0,25 мм на гладкой поверхности цилиндрической заготовки.

3. Технологическая операция формирования внутреннего профиля муфты за счет
использования ЭПФ материала (патент № 2375467).

4. Технологический процесс изготовления муфты ТМС, включающий в себя
операции обратного выдавливания, ТМО с обжимом заготовки, формирования
внутреннего профиля муфты рельефной поверхности и низкотемпературного
деформирования.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 9 публикациях (в том числе 3 патента) в журналах, одна из них в издании, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, изложенных на 103 страницах машинописного текста, списка использованной литературы из 69 наименований, приложения, 52 рисунка и 12 таблиц.

Основные характеристики сплавов с эффектом памяти формы

Сохранение исходной формы, находясь под напряжением, непревышающим предела упругости и возврат к первоначальным размерам, при снятии этих напряжений, является «памятью» материала. Это свойство присуще для всех конструкционных материалов. Однако такая память имеет существенные недостатки: «объем памяти» составляет доли процента ( до 0,5%); невозможность сохранения промежуточно-деформированного состояния материала при снятии внешних напряжений [47,63,64].

Открытие академика Г.В. Курдюмова, экспериментальное подтвержденное Л.Г. Хандросом нового типа внутренних термоупругих (мартенситных) превращений является основой для создания интерметаллических соединений, которые характеризуются не только высокой прочностью и пластичностью, но и обладают эффектом памяти формы (ЭПФ), серхупругостью (СУ) или обоими этими свойствами сразу [18,33].

При сочетании определенных условий, превращения аустенита (А) в мартенсит (М) приобретает некую особенность - «термоупругость». Процесс превращения можно инициировать изменением температур, напряжений или сочетанием и того и другого. Следовательно, если в какой-то момент прекратить охлаждение, то превращение прекратится на той стадии, на которой его застала "температура остановки".

Подъем температуры от этого состояния способствует к обратному М— А превращению, все сдвиговые смещения атомов идут в обратном направлении, а сами атомы возвращаются в исходные позиции, соответствующие аустенитной фазе материала.

В изотермических условиях, приложение внешнего напряжения вызывает повышение температурного интервала мартенситных превращений. В предельном случае при А— М переходе реализуется такое А смещение атомов, которое может соответствовать упругой деформации в пределах 10% и более. По своей величине эта деформация намного превышает предельную упругую деформацию обычных металлов, но она реализуется не за счет необратимых сдвигов в аустените или мартенсите, а за счет направленного превращения А— М. Обратное превращение М— А способствует тому, что огромная «сверхупругая» деформация исчезает, т.к. атомы возвращаются в исходное положение решетки аустенита [15].

В настоящее время известны сотни сплавов, проявляющих термоупругие мартенситные превращения (МП). Наиболее технологичными, обладающими высокими физико-механическими характеристиками являются сплавы на основе Ті и Ni [4,58,67,68].

Необходимо отметить, что указанными эффектами обладает только матрица TiNi. Интерметаллические включения Ti2Ni, Ti2Ni3, TiNi3, Ti4Ni20, Ti4Ni2N способствуют упрочнению аустенитной фазы и при соответствующих режимах термической обработки позволяют осуществлять прецизионную корректировку соотношения компонентов Tl 1 с 1J Ni, отвечающих за интервалы температур мартенситных превращений (МП) [12]. Для практического применения сплавов, кроме температурного интервала фазовых превращений, важными критериями являются: -напряжение при деформации материала в мартенситном состоянии; -полнота свободного восстановления формы при аустенитном превращении; -усилия термомеханического возврата при противодействии в зависимости от степени недовосстановления.

На рис. 1.3 схематически представлены температуры мартенситной и аустенитной области существования материала. Контроль характеристик термомеханического возврата зависит от вида силовых характеристик, действующих в детали или узле. Следовательно, схема нагружения образцов по возможности должна имитировать поведение силового элемента. Стандартизованы такие виды испытаний как растяжение, сжатие, кручение, изгиб и т.п. В зависимости от вида испытаний и направления деформирования применяются образцы, которые после соответствующей термообработки материала вырезаются преимущественно в тех же направлениях, что и предполагаемое его применение в конструкции [21,22].

В реальных условиях, в зависимости от напряженного состояния конструкции необходимо определять и контролировать физические и термомеханические характеристики материала. Такие характеристики как: - є к - «объем памяти»; величина допустимой деформации материала в состоянии мартенситной неупругости, восстанавливаемая при фазовом превращении в результате нагрева; - .у м - упругая составляющая деформации мартенсита неупругости; - уа-упругая составляющая деформации аустенитной фазы; - aR - напряжение термомеханического возврата, определяемое механическими испытаниями; уровень напряжений, генерируемых в материале в зависимости от условий противодействия при МП. Если обратимое искажение кристаллической решетки при приложении внешней нагрузки является упругой составляющей, то пластическая деформация происходит в результате сдвигов. Для конструкционных металлов и сплавов в упругой области, в соответствии с законом Гука существует линейная зависимость между напряжением и деформацией:

Коэффициент пропорциональности Е - модуль упругости характеризует жесткость материала, т.е. сопротивление деформированию кристаллической решетки. В зависимости от температуры и давления металлы могут образовывать различные типы кристаллических решеток. Чаще всего встречаются объемно-центрированная (ОЦК), гране центрированная (ГЦК) и гексагональная (ГПУ) решетки. Упругость металлов мало зависит от структуры, состава и термической обработки сплава. Величина модуля упругости в основном зависит от типа кристаллической решетки и возрастает с уменьшением междуатомного расстояния. Свойства самого кристалла характеризуются взаимодействием между собой атомов, ионов и электронов. Повышение температуры способствует к увеличению межатомного расстояния, и как следствие, снижению модуля упругости. Относительно высокий модуль упругости наблюдается у металлов с ОЦК структурой (Fe, W) [43].

Методика определения напряжений термомеханического возврата для образцов,изготовленных из различных партий сплавов ТН1К

Определение термомеханических характеристик осуществлялось на гладких разрывных образцах (рис.2.2), изготовленных из сплава ТН1-К партии А и Б в соответствии с требованиями ГОСТ 1497- 91, диаметром

Испытания производились в соответствии с требованиями ГОСТ 9651-92 при растяжении на специальной установке для измерения характеристик возврата на гагаринских образцах при заданной деформации, показанной на/рис. 2.3. Установка состоит из станины с двумя плитами, соединенными четырьмя колоннами; нагружающей гидравлической системы Л; механизма крепления образца 2; измерительных систем усилий, перемещений и температуры с пультом управления регистрирующей и записывающей аппаратуры. Она оборудована гидроприводом с рабочим усилием до 10 т и перемещением до 100 мм, а также криокамерой и печью с трубчатым электронагревателем, что позволяет вести испытания при температуре от -196 С до+300 С. Функциональная схема установки включает в себя: блок А -тензометрический усилитель; блок Б - двухкоординатныи самописец для записи диаграммы «усилие-перемещение»; блок С - двухкоординатныи самописец для записи диаграммы «температура-перемещение»; блок Д -термостат холодного спая термопары; блок К - блок регулирования нагружающей гидравлическое системы; блок Л - систему регулирования нагрева и блок М - систему регулирования подачи хладогента [56].

Для определения термомеханических характеристик в процессе эксперимента захваты для образцов крепятся на верхний рабочий пуансон и неподвижный нижний узел. Рабочий пуансон выполнен с внутренним центральным отверстием, где располагается шток измерительной системы. Шток одним из своих концов упирается непосредственно на верхнюю головку образца, а другим - на рычаг, передающий перемещение на датчик смещения. Для свободного хода измерительного рычага в пуансоне имеется дополнительное поперечное отверстие прямоугольного сечения. Передний рычаг приводит в движение шток тензометрического датчика смещений, который работает в комплекте с тензоусилителями. Выходной сигнал с усилителя подается на одну из координат двухкоординатного самописца.

На верхнюю часть рабочего пуансона наклеены тензодатчики, работающие в комплекте с аппаратурой усилителя, с выхода которого сигнал подается на двухкоординатный самописец.

Температурный блок выполнен в виде цилиндрической печи сопротивления, надеваемой на захваты машины и имеющей в нижней части специальные уплотнения. Для охлаждения образца до температуры -196С в центральную часть печи заливается жидкий азот. Рабочий спай термопары непосредственно крепится к рабочей части образца. К камере установки может также подаваться штуцер от пневмосети для охлаждения образцов воздухом под давлением в 4- 6 атм.

Исследование напряжений сопротивления деформирования растяжением материала ог в пределах до 10% осуществлялось при фиксированной температуре в интервале от МП до -196 С и скоростью 0,2 сек" . Заданная температура деформирования, которая контролировалась термопарой, установленной на образце, производилась за счет интенсивности подачи паров азота, или нагрева трубчатой печи. При достижении заданной степени деформации осуществлялась разгрузка машины до величин 0-10 МПа, выдержка 1-2 мин. и последующий нагрев. Результаты возникающих напряжений деформирования, записывались на двукоординатных самописцах в координатах Р - 8L.

Результаты проведенных испытаний для сплава ТН1-К партии А и Б представлены на рис. 2.5. и в таблицах 2.2, 2.3. Для сплава партии А (рис. 2.5 а) видно, что напряжения деформации мартенситной фазы, в пределах до 8%, характеризуются незначительными величинами, которые имеют наименьшие значения вблизи Мн-Мк- Повышение степени деформирования характеризуются не только увеличением напряжений противодействия, но и образованием остаточной (не восстанавливаемой при нагреве) пластической составляющей. Для сплава партии Б (рис. 2.5 б) результаты показывают, что остаточная величина недовосстановления должна находиться в пределах от 2-5%. Таким образом, действующие в зоне контакта напряжения термомеханического возврата, будут постоянны и независимы от термических колебаний. Контактная нагрузка и уровень напряженного состояния в термомеханических соединениях зависит от величины деформации недовосстановления. В зоне контакта термические нагрузки влияют на стабильность термомеханических напряжений, которые определяют эксплуатационную надежность соединений.

Процесс обратного выдавливания

Процесс дорнования основан на пластическом оттеснении деформируемого материала. « Исследования деформируемости интерметаллических соединений TiNi в зоне мартенситной неупругости показали, что данные материалы подчиняются тем же закономерностям пластического деформирования, как и конструктивные материалы,. Следовательно, процесс дорнования муфт из сплава ТН1-К можно рассматривать как калибрование втулок из конструкционных материалов, которое заключается в том, что инструмент проталкивается через обрабатываемое отверстие меньших размеров. Вследствие пластических деформаций диаметр обрабатываемого отверстия увеличивается. Давление на обрабатываемую поверхность, передаваемую рабочей частью дорна; характеризируется абсолютным натягом дорнования.

Схема дорнования цилиндрических втулок и обозначения расчетных величин представлены на рис. 4.9.

Деформирующий инструмент в зависимости от натяга образует волну деформированного материала, которая идет немного впереди дорна. Максимальная деформация наблюдается в сечениях, близких к калибрующей части дорна.

При деформации муфт, определяющим размером дорна является внутренний диаметр d0 (г0). После перемещения дорна в сечении И-И по отверстию появляется остаточная деформация (8гв)ост, а на наружной поверхности (8/?Д)С1 на всех участках деформируемой заготовки по мере продвижения дорна происходят те же явления.

Рис.4.9 Схема дорнования цилиндрических втулок

Тепловыделение при дорновании муфт является вредным фактором, которое можно частично нейтрализовать за счет снижения скорости и интенсивности деформации.: ,Выделяющееся количество тепла определяется движением двойников внутри пластин мартенсита при деформации, упрочнением материала и внешним трением между прошивкой и обрабатываемой поверхностью. Анализируя процесс выделения тепла в очаге деформации, можно полагать, что основной теплогенерирующей зоной металла является наиболее деформированный поверхностный слой толщиной 0,1 - 0,2 мм [40,48].

Физико-механичекие свойства металлов резко меняются при криогенных температурах. В частности, температуропроводность (АУрср) возрастает на два порядка, то есть процесс теплоотвода при пластической деформации становится доминирующим [5,16,36].

Температуру Ті в очаге деформации можно найти из равенства количества тепла, выделяющегося при дорновании и поглощаемого поверхностным слоем раздаваемой муфты объёмом Уд за определенный промежуток времени At TK=PLICPEMVnp L = 3At, (4.1) где Р - величина усилия дорнованйя. При постоянном коэффициенте теплопроводности (К) количество тепла в единицу времени для цилиндрической стенки равно: 6 = 2AF(r,-r2)/Dln(), (Дж/м2-час) (4.2) где Т2 - температура на наружной поверхности муфты, К; D, В- наружный и внутренний диаметр муфты; F- площадь поперечного сечения муфты (F=0,785(D2-B2)).

Теплообмен путём конвекции идёт при передаче тепла от стенки в окружающую среду [25]. ДТри температуре жидкого азота Т0,К имеем: Охлаждение деформируемых муфт идёт в жидком азоте при температуре кипения. Смоделируем этот процесс теплоотдачей при кипении жидкости в бесконечном объёме при условии, что её температура постоянна, а подводимое тепло расходуется на парообразование. Отсюда, коэффициент теплоотдачи (/?) и предельная тепловая нагрузка (qn) для объёмного кипения в условиях естественной конвекции равны: /? = 6,9-10 где у, у - удельный вес жидкости и пара в н/м ; J S, ;/, Т -поверхностное натяжение жидкости в МПа, коэффициент вязкости в сек/м и абсолютная температура насыщением (в К); Я - коэффициент теплопроводности в Дж/нтрад; г, q - теплота парообразования в Дж/н и удельный тепловой поток в Дж/м-час.

Результаты расчета температуры Т2 в зависимости от скорости дорнования муфт диаметром 14 мм приведены на рис.4.10, где заштрихована область показывает заданный интервал температур прямого мартенситного превращения. Экспериментально установлено, что при скорости свыше 50мм/мин наблюдается бурное кипение азота у поверхности муфты. Расчетные значения получаются несколько завышенными, так как здесь не учитывается, что часть тепла идёт в охлаждаемый инструмент, а другая часть отводится в- соседние участки муфты, снижая тем самым температуру в очаге деформации. 10 20 50 40 50 60 и мм мни

Особенности процессов формоизменения при деформировании муфт ТМС и описание работы установки

Проведенные исследования показали, что применение сплавов с применением СУ повышают надежность соединений ТМС и обеспечивают их эксплуатацию во всем интервале температур независимо от температурных колебаний . размеров соединяемых труб. Любые термические колебания . размеров деталей компенсируются сверхупругостью. Контактная нагрузка и уровень напряженного состояния в термомеханических соединениях зависит от величины деформации недовосстановления. При эксплуатационных колебаниях температур, размеры уплотняемых поверхностей соединения изменяются в зависимости от коэффициентов термического расширения. В зоне контакта термические нагрузки .влияют на стабильность термомеханических напряжений, которые определяют эксплуатационную надежность соединений.

Остаточная величина недовосстановления должна находиться в пределах от 2 + 6%. В этом случае, действующие в зоне контакта напряжения термомеханического возврата, будут постоянны и независимы от термических колебаний.

Операция обратного выдавливания при получении заготовок, совмещенная с ТМО, позволяет существенно повысить КИМ и обеспечить высокие характеристики напряжения термомеханического возврата.

Операция формирования внутреннего профиля сложной формы позволяет существенно снизить трудоемкость их изготовления, при этом обеспечивая постоянство размеров. Процессы высокоэнергетического облучения материала позволяют прогнозировать свойства соединений на длительный период эксплуатации. Разработанная и изготовленная установка для деформации муфт позволяет осуществлять дорнование муфт при криогенных температурах в заводских условиях и на борту. Применение различных видов

На рис. 5.1 приведены технологические процессы формирования соединений трубопроводов с помощью муфт ТМС. Как видно из рис. 5.1 проектный процесс имеет наименьшее суммарное время рассматриваемых операций, по сравнению с базовым процессом.

Для оценки эффективности исследований с использованием проектного метода формирования соединений трубопроводов с помощью муфт ТМС был разработан технологический процесс изготовления муфт ТМС.

Сравнительный анализ базового и проектного вариантов маршрута изготовления детали показал, что сокращение суммарного времени тех. процесса происходит за счет исключения операции точения внутреннего профиля муфты и контроля размеров внутреннего контура, которое не нужно осуществлять в проектном процессе при специальном дорновании.

Суммарное время рассматриваемых операций при изготовлении муфты ТМС (рис.5.2) составило Et6a3 =122 мин и Etnp = 26 мин для базового и проектного вариантов соответственно. Таким образом, использование проектного процесса формирования соединений трубопроводов с помощью муфт ТМС позволяет сократить суммарное время на 70-80% (в 5 раз) и сократить использование дорогостоящего материала муфты TiNi в 2,5 раза. В стационарных условиях, формоизменение может осуществляться в приспособлениях с креокамерой на любом прессовом оборудовании усилием не менее 2 КН, оснащенном системой регулирования скорости перемещения. Разработанная конструкция мобильной установки позволяет осуществлять деформирование муфт как в стационарных условиях цеха или участка, так и в полевых, в том числе и на борту. Также сборка может осуществляться в труднодоступных местах, в непосредственной близости от легкоповреждаемых приборов, радиолокаторов, автопилотов, рулевых машин и т.д., на котфые недопустимо влияние индукционных и магнитных полей, а также тепловое воздействие. Таким образом, сокращаются трудо- и энергозатраты.

При определении эффективности использования предложенного процесса формирования соединений трубопроводов с помощью муфт ТМС важную роль играют экологические аспекты, возникающие при использовании этого метода на производстве.

Охрана окружающей среды, здоровье человека - важные социально-экономические проблемы, которые во все большей мере учитываются при модернизации старых, разработке и проектирование новых современных технологий [65].

Рост валового национального продукта в значительной мере определяется ростом промышленного производства, большинство процессов в котором, не является экологически чистым, что соответственно, приводит к увеличению загрязнения окружающей среды. Помимо социального значения. охраны окружающей среды и сохранения здоровья человека, решение экологических вопросов обуславливается и экономическими факторами. Затраты на экологический мониторинг и лечение населения становятся настолько значительными, что начинает теряться прибыль от развития промышленных технологий.

В условиях машиностроения и металлообработки наибольшее значение с точки зрения воздушного бассейна имеют разнообразные пыли - взвешенные в воздухе частицы твердых веществ. Для предотвращения попадания пыли в окружающую среду на предприятиях используют различные устройства типа фильтров, пылеуловителей и т.п.

С другой стороны, для улучшения условий труда необходимо обеспечивать чистоту врздуха и в рабочей зоне производственных помещений, то есть пространство высотой до двух метров над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких -пневмокониозы, пневмосклерозы и др., причем заболевания такого характера занимают второе место по частоте среди профессиональных заболеваний в России.

Таким образом, наиболее эффективной защитой от негативных воздействий пыли может являться замена, например, точение на более экологически чистые методы - на спец. дорнование.

Похожие диссертации на Технологическое обеспечение качества изготовления муфт ТМС и сборки трубопроводов