CC BY
203
УДК 539.52
Г.М. Журавлев, д-р техн. наук, проф., (4872)40-16-74, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
Чан Дык Хоан, асп.,(953) 433-94-92, tranduchoan@mail .ги (Россия, Тула, ТулГУ)
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСА ОГНЕТУШИТЕЛЯ ИЗ ЛИСТОВЫХ МЕТАЛЛОВ ВЫТЯЖКОЙ
Рассмотрен поход к разработке технологического процесса изготовления корпуса огнетушители из листовых металлов с использованием процесса вытяжки. Проведен расчет геометрии полуфабрикатов при вытяжке. Разработан технологический процесс изготовления корпуса огнетушители.
Ключевые слова: вытяжка, корпус огнетушителя.
В настоящее время для тушения пожаров широко применяются различные виды огнетушителей. Наиболее, распространенными переносными огнетушителями являются ручные пенные химические огнетушители ОП-3, ОП-5 и углекислотные огнетушители ОУ-2, ОУ-5.
Огнетушители ОП-3 и ОП-5 предназначены для тушения пожаров в самом начале их возникновения. Приведенный в действие огнетушитель работает 60...65 с, выдавая струю пены длиной 8м и объемом около 38 литров пены. Химические огнетушители не следует применять для тушения электроустановок, находящихся под напряжением, так как это может привести к поражению электрическим током. Для этого используют углекислотные огнетушители. Углекислота не проводит электрический ток и не вызывают порчи материалов и товаров. Огнегасительные свойства кислоты заключаются в том, что она, являясь инертным газом, понижает процентное содержание кислорода в очаге пожара и изолирует его от притока кислорода к горящему предмету. При выбрасывании ее из корпуса раструбом-снегообразователем непосредственно в очаг пожара значительно понижается температура не только горящего предмета или вещества, но и воздуха, окружающего этот предмет.
Углекислотные огнетушители ОУ-2 и ОУ-5 представляют собой стальные корпусы, наполненные жидкой углекислотой и снабженные специальным вентилем-запором из латуни и раструбом-снегообразователем. К вентилю-запору припаяна сифонная трубка, имеющая в нижней части косой срез. При завернутом вентиле трубка не доходит до дна 3.4 мм, способствует полному выходу углекислоты из корпуса работающего огнетушителя. Вентиль-запор снабжен предохранительной мембраной, рассчитанной на разрыв при температуре +50 °С, что позволяет предотвращать чрезмерное повышение давления углекислоты в корпусе огнетушителя. Рабочее давление достигает до 5,8 МПа. Вентиль-запор соединен
с раструбом-снегообразователем поворотным механизмом. Огнетушители рекомендуется размещать так, чтобы влага не могла попасть на вентиль-затвор и раструб. Не следует размещать огнетушители около отопительных приборов и на солнцепеке. При возникновении пожара огнетушитель подносят как можно ближе к очагу пожара (наибольшее расстояние 1,5.. .2 м). Затем правой рукой, вращая до отказа маховичок, открывают вентиль-затвор, а левой направляют раструб так, чтобы выбрасываемая из него струя газа и снега попадала в очаг огня. При этом струя углекислоты достигает 3,5 м.
Основным элементом конструкции огнетушителя является корпус
(рисунок):
Корпус огнетушителя ОУ-5
Корпус огнетушителя работает в условиях повышенного давления и агрессивной химической среды, что и определяет требования к его конструкции и технологии производства.
К материалам, применяемым для изготовления корпуса огнетушителя, предъявляются следующие основные требования:
- высокая пластичность, допускающая обработку давлением в холодном состоянии и отсутствие деформации корпуса при высоком внутреннем давлении;
- высокая прочность, необходимая для проведения операций вытяжки и обеспечения требуемой жесткости корпуса, имеющей относительно тонкие стенки;
- склонность к упрочнению в процессе обработки давлением и высокая упругость, необходимая для обеспечения формирования заданных механических свойств;
- неизменяемость механических свойств со временем и стойкость против старения и самопроизвольного образования трещин;
- высокая антикоррозийная стойкость, необходимая при изготовлении и хранении исходного материала, полуфабрикатов и готовых изделий;
- простота термической обработки в процессе производства;
- химическая нейтральность по отношению к составу огнетушащих средств;
- хорошая обрабатываемость давлением в холодном состоянии, обеспечивающая высокую стойкость рабочего инструмента и пригодность для механической обработки резанием.
Наиболее полно удовлетворяют перечисленным требованиям малоуглеродистые стали марок 10ГНА и 11ЮА, которые являются дешевым и недефицитным материалом, почти полностью избавленным от самопроизвольного образования трещин.
Химический состав сталей 10ГНА и 11ЮА, применяемых для изготовления корпусов, приводится в таблице 1.
Таблица 1. Химический состав сталей, %
Марка стали 10ГНА 11ЮА
Углерод 0,07.0,15 0,08.0,13
Марганец 1,2.1,6 0,30.0,50
Никель 1,1.1,4 0,1
Алюминий 0,2.0,7 0,02.0,07
Кремния Не более 0,13 Не более 0,13
Серы Не более 0,012 Не более 0,03
Фосфора Не более 0,015 Не более 0,025
Данные стали обладают высокими характеристиками пластичности и сравнительно высокими характеристиками прочности. Сталь 11ЮА имеет временное сопротивление ов=360...400 н/мм ; относительное удлинение 8=32.38 %; твердость НВ 90-100; поперечное сужение у=0,11.
Технология изготовления корпуса огнетушителя из листа осуществляется обработкой металлов давлением, термохимическим и контроля процессы на основе многооперационной вытяжки. В работе рассмотрена технология изготовления корпуса огнетушителя ОУ-5, размеры которого показаны на рис. 1. Расчет технологии приведен на следующих этапах.
Расчет осуществляется в следующей последовательности.
1. Определяется объем заготовки:
V = V + V • г заг г изд г отх '
где Уизд - объем готового изделия; Уотх - объем отходов на основании практики производства составляет 10 ... 20 % от объема готового изделия.
Vизд = ^дзд + V£д = 127649,96+ 789008,35= 916658,31мм3
Vзаг = 1,125Кизд = 1031253,314 мм3.
2. Выбирается заготовка.
Заготовка кружка, производна вырубкой лист сталь 11ЮА имеет размеры:
£заг = 11,7 мм; Взаг = 335мм.
п2 3352
Vзаг = Р ^^ £заг = 3,14 • -11,7 = 1031253,314 мм3.
Выбираем двухрядный раскрой с размерами листа 750 х 1500 мм.
3. Расчет процессов изготовления. Первая вытяжка.
£ 117
Относительная толщина кружка: заг = —— = 3,5% > 2, первая вы-
Пзаг 335
тяжка будет без прижима и без утонения. Выбираем степень деформации: у = 0,444, тогда размеры полуфабриката первой вытяжки: толщина стенки и дна: £ = £заг = 11,7 мм;
^заг - ^ , - £1 )£ диаметр: у = -1 = 1 ——-,
^заг рПзаг £ заг
г, Паг £ заг (1 -у) 0 335 -11,7 -(1 - 0,444) ллп 1ПО п = заг загУ—ти + £1 =-2—V-2-¿ +11,7 = 198 мм ;
1 £1 1 11,7
высота Н1 = И? + Т1дн = ^аг У]Лн4)+Тдн 1 1 1 р(П - £1 )£1 1
м 1031253,314 -3,14-11,7-1982/4, ^
Н1 = ^-;-т--—1 +11,7 = 109,7 мм.
1 3,14 (198-11,7)11,7
Вторая вытяжка.
Выбираем степень деформации У2 = 0,343 и коэффициент утонения
£2
стенки т£ 2 = — = 0,845, тогда размеры полуфабриката первой вытяжки:
£1
толщина стенки £2 = т^^ = 0,845 -11,7 = 9,885 мм;
^ - 1 р(П2 - £2 )£2 диаметр у 2 = \ 2 = 1--(2 е2 )с2 ,
р(д - £1 )£1
А = ( а-)+^ =
£2
(198 -11,7) -11,7-(1 - 0,343)
= ^-'—!■—^—^-^-'- + 9,885 = 154,8 мм;
9,885
Высота: Н2 = Н2ст + Т2дн = -2 2 ! + Т2дн,
2 2 2 П (Д - ^2 ) ^2 2'
(103 1 253,3 1 4 - 3,14-11,7-154,82/4)
Н2 = ------- +11,7 = 192 мм .
2 3,14 -(154,8 - 9,885)- 9,885
Третья вытяжка.
Выбираем степень деформации у = 0,321 и коэффициент утонения £3
стенки 3 = — = 0,706, тогда размеры полуфабриката первой вытяжки:
толщина стенки: £3 = 3^2 = 0,706 - 9,885 = 6,98мм; диаметр:
Д = ( Д - £2 ) £2 (1 -У3 ) + £ =
3 £3 3
(154,8 - 9,885)-9,885 -(1 - 0,321)
= ^-----'—-*---'- + 6,98 = 146,34 мм;
6,98
■>2
(V дн Д2 /4)
высота: Н3 = Н3ст + Т3дн = -3 3/ ' + Т3дн;
п (Д3 - £3) £3
(1031253,314 - 3,14-11,7-146,342/4)
Н3 = ------- +11,7 = 284,76 мм.
3 3,14-(146,34 - 6,98)-6,98
Четвертая вытяжка.
£4 3,9
Коэффициент утонения стенки 4 = — = —-— = 0,56.
£3 6,98
Диаметр Д = 140 мм. Степень деформации
У 4 = =! -Р(Д4 - £ 4))£4 =! (140 - 3.9)3.9 = 0,454.
4 £3 р(Д3 - £3 )£3 (146,34 - 6,98)6,98
Высота
^ -РТ4днД2/4)
тт _ ттст , ^дн _ V з!1 ' _1_ тдн • Н 4 = Н4 + 1 4 = -—-——-+ 1 4 ;
п (Д4 - Л4) \
(1031253,314 - 3,14-11,7-14074)
Н4 = ------- +11,7 = 525,124 мм ;
4 3,14-(140 - 3,9)-3,9
Подштамповка дна
^изд = 127649,96мм3;
2 2 дн = 5дн = 3,14 .11,7 = 180107,507мм3; 4 4 4 4
АН = = 180107,507-127649,96 ^ мм
подш Я(£>4-54)54 3,14 (140-3,9)-3,9
Обрезка дульца.
Получим полуфабрикат с высотой Я4 = 470 мм. Обжим дульца.
Суммарный коэффициент обжима
Угол ската
27
ту =-= 0,193;
^ 140
180 140-27 _ „ -
а =-агс1ап-= 35,232 ;
к 2-80
побж побж °бж -Ыг_• Ео6ж = 1п /~1 •
' '' 7 — ^ 7 — Ш ^ 5
1 т^обж 1 побж
1 I
ообж
обж
Высота полуфабриката обжима рассчитывается по постоянному объему металла.
Сумма объема ската и дульца
= (470 - 360) • я(140 - 3,9)3,9 = 183427,856мм3.
Объем ската
Гск =у80-8,874-[140 + 27-2-8,874] = 166436,835 мм3.
Высота дульца
V -Уск
# = ——----= 33,624 мм.
д Л"(27-8,874)8,874
Обрезка дульца на
Д#д =33,624-20 = 13,624 мм.
Технологический процесс изготовления корпуса огнетушителя ОУ-5 состоит из ряда операций, которые описаны в табл. 2.
Таблица 2
Технологический процесс изготовления корпуса огнетушителя ОУ-5
Окончание табл. 2
Таким образом, разработанный технологический процесс позволяет сократить сроки технологической подготовки производства, обеспечить качество, снижение трудоемкости изготовления и металлоемкости корпуса огнетушителя.
Список литературы
1. Валиев С.А. Комбинированная глубокая вытяжка листовых материалов. М.: Машиностроение. 1973. 176 с.
2. Ковка и штамповка: справочник в 4 т. / Т.4 Листовая штамповка / под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение. 1987. 554 с.
3. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 520 с.
4. Холодная штамповка корпусных осесимметричных деталей. / Трегубов В.И. [и др.]. Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. 217 с.
5. Трегубов В.И. Изготовление корпусов высокого давления из высокопрочных двухслойных материалов вытяжной. М.: Машиностроение -1, 2003. 163 с.
G.M. Zuravliov, Tran Duc Hoan
TECHNOLOGY OF FABRICATING FIRE EXTINGUISHER SHELL FROM SHEET METALS BY DRA WING
An approach to desisning manufacturing process of fabricating fire extinguisher shell from sheet metals by mean of deep drawing was investigated. The geometrical calculation of semi-finished products has been conducted in the drawing process. Manufacturing process of fabricating fire extinguisher shell was designed.
Key words: drawing, fire extinguisher shell.
Получено 14.12.11
УДК 621.735.34
Ха Хонг Куанг, асп., (8953) 43-54-681, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ВЫТЯЖКИ С УТОНЕНИЕМ
Приведена методика определения коэффициентов повреждаемости материалов из диаграмм предельной пластичности и пластической дилатансии материалов по результатам вида стандартных испытаний.
Ключевые слова: ресурс пластичности, диаграмма пластичности, дилати-рующие материалы.
Разработана методика определения коэффициентов повреждаемости материалов из диаграмм предельной пластичности в зависимости от напряженного состояния. В. Л. Колмогоровым разработана методика опре-
318
