способ изготовления латунных деталей для изделий трубопроводной арматуры

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к трубопроводным системам водоснабжения и отопления и может быть использовано при изготовлении латунных закладных металлических вставок для комбинированных фитингов с полипропиленовым корпусом, а также комплектующих для трубопроводов, например запорных элементов для кранов и вентилей трубопроводной арматуры и других деталей диаметром от 20 до 62 мм с прямолинейной осью корпуса, круглой формой поперечного сечения, имеющих присоединительную резьбу.

Цельнометаллические фитинги, к которым относятся тройники, угольники, переходы, муфты, седловины относятся к полым деталям с отводами, сложность конфигурации которых является причиной нетехнологичности их изготовления. Традиционные технологии их изготовления описаны в книге («Изготовление сложных полых деталей» под редакцией К.Н. Богоявленского, Л. «МАШИНОСТРОЕНИЕ», 1979 г.) [1]. Это процесс горячей штамповки в открытых штампах, штамповка в разъемных матрицах, гидравлическая штамповка. Заготовки для этих изделий получают отрезкой из труб, вырезкой из листовых материалов, отбортовкой и другими методами. Из-за сложности конфигурации изделий технология изготовления фитингов характеризуется высокой трудоемкостью, сложностью инструмента, длительностью процесса. Защитно-декоративное покрытие на металлические фитинги наносят, как правило, гальваническим методом из никеля или хрома.

Развитие экструзионных технологий способствовало появлению комбинированных фитингов, содержащих металлическую вставку, покрытую экструзионным полимерсодержащим материалом. Так, из уровня техники известен комплект изделий для трубопроводов горячего и/или холодного водоснабжения, запорно-регулировочной арматуры, содержащих металлическую вставку с гидроизолирующим покрытием из полимерсодержащего материала и теплоизолирующим - из пенополиуретана (RU 93484, публ. 27.04.2010 г.) [2]. Комплект содержит тепло-гидроизолированные трубы, фитинги, в том числе тепло-гидроизолированные Z- и П-образные элементы, переходы, отводы, ответвления, например тройники, а также тепло-гидроизолированную запорную арматуру и муфты гидроизоляции (см. фиг.1-8).

Заготовки для части этих изделий изготавливают путем раскроя и сварки. Для этого в заготовке большего диаметра вырезают проем для пропуска элемента арматуры, а в приторцовых зонах заготовки большего диаметра вырезают цилиндрические неплоские клинья в форме условного цилиндрического треугольника, преимущественно равнобедренного, с условным основанием в плоскости торца заготовки. Между каждыми двумя ближайшими вырезами оставляют цилиндрический лепесток в виде усеченного, преимущественно поперечно усеченного клина, причем высоту лепестка выполняют достаточной для образования раструба перехода от заготовки большего диаметра к меньшему, смыкания и соединения, преимущественно сваркой, к заготовкам меньшего диаметра (см. фиг.19-21).

При изготовлении муфт гидроизоляции заготовку предварительно нагревают до температуры пластичности материала, прикладывают давление равномерного диаметрального растяжения для создания необратимых термопластических деформаций неразрушающего прироста диаметра на величину от 2 до 25%, по крайней мере на большей части длины заготовки с по меньшей мере частично компенсирующим уменьшением толщины стенки перераспределением материала в деформируемой зоне заготовки муфты, обрезают в размер готовой муфты. Для части изделий оболочку со слоем изоляции из полимерного или полимерсодержащего материала изготавливают не ранее, чем за сутки перед сборкой изделия. Для повышения степени адгезии слоя теплоизоляции и рабочей трубы (металлической вставки) заготовку рабочей трубы подвергают дробеструйной обработке или коронной электроискровой обработке разрядом мощностью 90-135 Вт с увеличением значения поверхностного натяжения до не менее 50 дин/см². При сборке известных изделий совмещают оси полимерной оболочки и металлической вставки, оболочку надвигают на внутреннюю металлическую вставку с помощью маяков-центраторов, затем помещают в печь термостатирования, где прогревают до 24-28°C.

Таким образом, изготовление Z- и П-образных элементов, переходов, отводов, ответвлений, тройников, запорной арматуры и муфт гидроизоляции требует раскроя и сварки заготовок металлических вставок, повышенной адгезии заготовки металлической вставки с полимерным слоем, достигаемой дробеструйной или коронной электроискровой обработкой, изготовления полимерной оболочки не ранее, чем за сутки перед сборкой изделия, притом, что сборку изделия осуществляют надвиганием трубы-оболочки на внутреннюю металлическую вставку. Из вышесказанного следует, что известная технология изготовления изделий трубопроводной арматуры характеризуется сложностью и многовариантностью изготовления металлических деталей, большим количеством технологических переходов, сложностью сборки изделий.

Задача настоящего изобретения заключается в упрощении технологии изготовления изделий трубопроводной арматуры. Для решения поставленной задачи предлагается по одной технологии изготавливать относящиеся к группе деталей диаметром от 20 до 62 мм с прямолинейной осью корпуса, круглой формой поперечного сечения, имеющие присоединительную резьбу, латунные вставки упрощенной конфигурации, которые можно в необходимом количестве размещать в полипропиленовый корпус тройников, угольников, переходов, муфт, седловин, а также латунные запорные элементы для трубопроводной арматуры.

Как известно, выбор материалов изготавливаемых деталей и технология их изготовления связаны с конструкцией деталей, условиями эксплуатации и должны быть обоснованы экономически. Согласно заявленному способу заготовки нарезают из латунного прутка, нагревают до температуры 700°C, штампуют на кривошипном горяче-штамповочном прессе за один передел, дробеструйную обработку поковок производят стальной литой дробью диаметром 0,3-0,5 мм не менее 4 минут, наружную и внутреннюю конфигурацию деталей, включая резьбу, получают токарной обработкой, после чего на наружную поверхность деталей PVD-методом наносят защитно-декоративное покрытие из соединений титана толщиной 1÷2,5 мкм.

Изготовление деталей из латунного прутка сопровождается потерями металла при резке заготовок и потребностями в широкой номенклатуре прутков для разных диаметров заготовок. В заявленном способе эти недостатки компенсированы следующими условиями. Нагрев заготовок до 700°C достаточен для горячей штамповки на кривошипном горяче-штамповочном прессе, который характеризуется совмещением пластической деформации и термической обработки, что позволяет снизить потери металла, обеспечить качество и точность поковок из латуни. Повышение точности размеров поковки приводит к достижению более узкого предела допусков, меньших величин припусков и допусков. Изготовление относящихся к одной группе деталей с прямолинейной осью корпуса, круглой формой поперечного сечения позволяет производить штамповку за один передел. Дробеструйная обработка, производимая стальной литой дробью диаметром 0,3-0,5 мм не менее 4 минут, достаточна для очистки от окалины и штамповочного масла до степени чистоты, пригодной для обработки резанием латунных поковок всей группы деталей диаметром от 20 до 62 мм. Латунь относится к материалам, на которых покрытие быстро стирается, отслаивается. Покрытие PVD, получаемое вакуумным методом «физического осаждения из паровой фазы», выполненное из соединений титана толщиной 1÷2,5 мкм обеспечивает высокую стойкость латунной поверхности изготавливаемых деталей. Способ не требует раскроя и сварки заготовок металлических вставок, регламентации времени от изготовления полимерного корпуса фитинга до сборки с закладной деталью изделия, повышенных требований к адгезии между корпусом изделия и металлической вставкой. Новый технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в возможности технологично и экономически выгодно получать расширенную номенклатуру латунных деталей для изделий трубопроводной арматуры.

Способ осуществляют следующим образом. Заготовки нарезают из латунного прутка длиной 3-4 м (марка латуни ЛС 59-1 или CW617N) на автоматическом отрезном устройстве в соответствии с размерами, определяемыми в конструкторской документации на изделие. Нарезку производят отрезными фрезами толщиной 1 или 1,2 мм. Нарезанные заготовки нагревают в кузнечной печи, сложенной из огнеупорного кирпича, газовой горелкой, к которой через воздуховод подключен воздушный нагнетатель. Газ - пропан, в баллонах. Качество газовоздушной смеси регулируют шаровым краном на воздуховоде. Заготовки засыпают в печь, включают воздушный нагнетатель, подают газ, зажигают газовую горелку, начинают нагрев заготовок. Нагретые до 700°C заготовки из печи поштучно помещают в кривошипный горяче-штамповочный пресс и штампуют за один переход. Дробеструйную очистку поковок от окалины и штамповой смазки производят стальной литой дробью диаметром 0,3-0,5 мм не менее 4 минут. Обработку наружной и внутренней поверхности деталей, а также нарезание резьбы производят на токарных станках с ЧПУ. После механической обработки на наружную поверхность деталей наносят защитно-декоративное покрытие PVD- методом (physical vapour deposition) из соединений титана толщиной 1÷2,5 мкм, осуществляемое с использованием несбалансированных магнетронов.

Заявленный способ позволяет упростить технологию изготовления комбинированных полипропиленовых фитингов и запорных элементов для трубопроводной арматуры.

Способ изготовления латунных деталей для изделий трубопроводной арматуры, включающий нарезку заготовок, их нагрев до температуры пластичности материала, термопластическую деформацию, дробеструйную и механическую обработку, нанесение покрытия, отличающийся тем, что заготовки нарезают из латунного прутка, нагревают до температуры 700°С, штампуют на кривошипном горячештамповочном прессе за один передел, дробеструйную обработку поковок производят стальной литой дробью диаметром 0,3-0,5 мм не менее 4 мин, токарной обработкой получают наружную и внутреннюю конфигурацию деталей и резьбу, после чего на наружную поверхность деталей PVD-методом наносят защитно-декоративное покрытие из соединений титана толщиной 1÷2,5 мкм.