способ изготовления особотонкостенных многогранных труб

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОСОБОТОНКОСТЕННЫХ МНОГОГРАННЫХ ТРУБ, включающий предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу без изменения толщины стенки с гранями, количество которых равно количеству граней готового изделия, и окончательную деформацию в многовалковом калибре на готовый размер, отличающийся тем, что предварительную деформацию осуществляют с сохранением периметра и толщины стенки исходной заготовки, а окончательную деформацию на готовый размер производят холодной продольной прокаткой с редуцирование трубы и обжатием ее стенки на многогранной оправке с равномерно расположенными трапециевидными канавками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к изготовлению многогранных труб с применением холодной продольной прокатки, и может быть использовано в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности при изготовлении многогранных чехловых труб тепловыделяющих сборок атомных реакторов на быстрых нейтронах.

Известен способ изготовления многогранных труб, при котором осуществляют продольную прокатку круглой трубы в многоугольном валковом калибре на многогранной оправке с продольными канавками а каждой грани [1]

По этому способу изготавливают многогранную трубу с одним ребром большой высоты на каждой ее грани, расположенным внутри и снаружи трубы. Однако такой способ не приемлем для изготовления чехловых труб тепловыделяющих сборок атомных реакторов на быстрых нейтронах, так как для них требуются особотонкостенные трубы с отношением толщины стенки к размеру "под ключ", равным 0,02-0,03. Изготовление таких труб требует прежде всего особых режимов деформации в связи с необходимостью обеспечения их радиационной стойкости. Кроме того, необходимость выполнения тонкой стенки этих труб не позволяет получать высоких ребер на их гранях из-за жестких режимов деформации и в связи с необходимостью выполнения гладких наружных поверхностей для плотного сопряжения их с соседними трубами и экономии объема внутреннего пространства для размещения других конструктивных элементов при сохранении продольной жесткости труб.

Известен также способ изготовления многогранных труб, включающий предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу без изменения толщины стенки с гранями, количество которых равно количеству граней готового изделия, и окончательную деформацию в многовалковом калибре на готовый размер [2] Однако получаемые таким способом многогранные трубы не могут быть использованы в качестве чехлов тепловыделяющих сборок атомных реакторов, так как на внутренней поверхности отсутствуют направляющие ребра, которые необходимы для базирования, ориентации и дистанционирования устанавливаемых в трубы тепловыделяющих элементов, чтобы обеспечить равномерную радиационную стойкость стенки трубы по ширине ее грани.

Кроме того, получаемые таким способом многогранные трубы обладают невысоким качеством в связи с искажениями их формы и размеров.

Задачей изобретения является повышение качества труб путем обеспечения получения внутренних ребер одинаковой высоты по ширине их граней.

Решение этой задачи обеспечивается тем, что в способе изготовления многогранных труб, включающем предварительную деформацию круглой трубы в многоугольном калибре в многогранную трубу без изменения толщины стенки с гранями, количество которых равно количеству граней готового изделия, и окончательную деформацию в многовалковом калибре на готовый размер, предварительную деформацию осуществляют с сохранением периметра и толщины стенки исходной заготовки, а окончательную деформацию на готовый размер производят холодной продольной прокаткой с редуцированием трубы и обжатием ее стенки на многогранной оправке с равномерно расположенными трапециевидными канавками.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что известные технические решения, обладающие такой же совокупностью существенных признаков, что и предложенный способ, отсутствуют. Таким образом, можно сделать вывод, что заявленный способ отвечает требованиям критерия охраноспособности "новизна".

Предварительное формообразование многогранной трубы с гладкими гранями с сохранением периметра и толщины стенки исходной заготовки создает благоприятные условия для последующей холодной прокатки трубы с обжатием стенки и ее редуцированием в многоугольном валковом калибре на многогранной оправке с канавками, где деформацию стенки осуществляют равномерно по ширине грани трубы, при этом высота образующихся на ее внутренней поверхности ребер будет одинаковой по ширине грани, что обеспечивает повышение качества изделий за счет повышения точности их формы и размеров.

На фиг. 1 изображена исходная заготовка круглая труба; на фиг. 2 полуфабрикат предварительно сформованная многогранная труба с гладкими гранями; на фиг. 3 схема продольной прокатки в многоугольном валковом калибре на многогранной оправке с канавками.

Способ изготовления особотонкостенных многогранных труб заключается в том, что их исходной заготовки в виде круглой трубы 1 диаметром D_о и толщиной стенки S_о формообразуют многогранную трубу 2 с гладкими гранями 3, количество которых равно количеству граней готового изделия. При этом многогранную трубу 2 формообразуют с сохранением периметра Р D_о и толщины стенки S_о исходной заготовки круглой трубы 1, получая размер под ключ" t. Далее полученный полуфабрикат в виде многогранной трубы 2 деформируют холодной продольной прокаткой в многоугольном калибре, образованном валками 4, на многогранной оправке 5 с равномерно расположенными на ее гранях трапециевидными канавками 6. При холодной прокатке многогранной трубы 2 осуществляют редуцирование трубы с получением размера "под ключ" t₁ и обжатие стенки до толщины S₁. После прокатки получают готовое изделие 7, на внутренней поверхности граней которого образованы ребра 8 заданной высоты h.

П р и м е р. Для получения шестигранной трубы из стали ЭП-450 (12х13МIБФР-III) с размером "под ключ" 94,5 мм при толщине стенки 2,5 мм использована круглая труба с наружным диаметром 107,5 мм и толщиной стенки 3,5 мм. Из круглой трубы формообразуют шестигранную трубу с гладкими гранями с сохранением периметра Р 107,5= 337,7 мм и толщины стенки 3,5 мм исходной заготовки, что дает размер "под ключ" 97,5 мм. Полученный полуфабрикат деформируют холодной продольной прокаткой в калибре, образованном валками, на шестигранной оправке с размером "под ключ" 89,5 мм с шестью продольными трапециевидными канавками глубиной 1,35 мм на каждой ее грани. При прокатке трубу редуцируют до размера "под ключ", равного 94,5 мм, а ее стенку обжимают до толщины 2,5 мм. На внутренней поверхности граней трубы образованы трапециевидные ребра высотой 1,35 мм.

Изобретение обеспечивает повышение качества изделий за счет повышения точности их формы и размеров, в частности точности формы и размеров внутренних ребер и толщины стенки, что благоприятно сказывается на качестве базирования размещаемых в этих трубах тепловыделяющих элементов и обеспечении равномерной радиационной стойкости стенки трубы по ширине ее грани при использовании труб в качестве чехлов тепловыделяющих сборок атомных реакторов.