專利名稱：異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成型同步完成技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是球形容器制造領(lǐng)域的異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成形同步完成技術(shù)，用于異種材料復(fù)合球形容器的制造。
目前國內(nèi)外生產(chǎn)異種材料復(fù)合球形容器的方法主要有兩種。第一種方法是分兩步進行，首先將不同材質(zhì)的金屬材料通過①.熱壓法、②.爆炸復(fù)合法，加工成復(fù)合材料;然后將復(fù)合材料下料成梯形板，再用油壓機通過將板料在模具壓制下成一定尺寸規(guī)格的復(fù)合材料的球瓣，最后將球瓣組焊成復(fù)合材料球體。這種方法的缺點是必須使材料復(fù)合與球形容器的制造分開進行、而且計算復(fù)雜、加工難度大，而且需要昂貴的大型油壓機、模具和工裝。此外，用這種方法不易擴大或縮小球殼直徑。見GB150-89和GB12337-90;1991年第三期《壓力容器》中介紹到的由于工藝難度大到目前為止只有美國、日本和前蘇聯(lián)制造了少量的有間隙的雙層球形容器。而內(nèi)外層殼體緊密貼合沒有間隙的異種材料復(fù)合球形容器的制造就更困難了，目前還未見到有報導(dǎo)介紹有哪個國家的廠家具有能生產(chǎn)沒有間隙的異種材料復(fù)合和球形容器同步完成的技術(shù)。第二種方法是1993年第一期《壓力容器》有一文章介紹的方法首先將平面金屬板料切割成正六邊形的平板毛坯，然后依設(shè)計結(jié)構(gòu)按從內(nèi)到外的順序?qū)⑦@些坯料組焊成封閉的雙層多面體充滿液體介質(zhì)，在壓力泵液壓加載的作用下，雙層殼體發(fā)生塑性變形而最終成形為完全貼合的雙層球殼。這種方法的缺點是需要專門的加壓設(shè)備，當球殼的厚度增加時，則會大大增加加壓脹形的難度，用這種方法生產(chǎn)的球殼還會出現(xiàn)大量的易產(chǎn)生應(yīng)力集中的十字焊縫以及多塊金屬板對接頂點處出現(xiàn)難以變形的死角，另外焊縫長焊接工作量大、生產(chǎn)周期長、變形不均勻、內(nèi)外層金屬貼緊程度不一致等。
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種新的“異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成形同步完成技術(shù)”。其特征是首先將不同材質(zhì)的金屬材料下料成一定尺寸和形狀的板料，并將其在卷板機上卷制成圓柱體和錐臺體(或者全部為錐臺體)將其分層組焊成異種材料多層球內(nèi)接多面殼體，例如附圖2;再將一定參數(shù)的炸藥放在殼體的規(guī)定位置上，例如附圖2中的(7);通過水將炸藥爆炸時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)遞給金屬板例如附圖2中的(9)，同時使異種材料的復(fù)合和球型容器的成形同步完成。從而得到異種材料復(fù)合成的金屬球形容器，例如附

圖1。如果改變金屬材料的下料尺寸、形狀及炸藥參數(shù)還可以制造出多層異種材料復(fù)合與橢球、蛋殼球、雨滴球等異型球體無模高能成形進行后得到的殼體。本發(fā)明從根本上解決了生產(chǎn)雙層(或雙層以上)復(fù)合球形容器中的多個關(guān)鍵技術(shù)。其主要特點是①.多層異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成形同步完成;②.不需要大型油壓機、模具和壓力泵即可生產(chǎn)多種金屬材料之間的任意組合復(fù)合(鋁、銅、低合金鋼、碳鋼、不銹鋼和鈦等金屬之間任意組合復(fù)合均可以完成)、多層數(shù)、任意壁厚和任意球殼直徑的異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成形同步完成的復(fù)合球形容器;③.材料復(fù)合與球體成形時金屬性能不受影響，金屬材料的塑性指標沒有明顯損耗;④.焊縫相對少，復(fù)合與成形過成還可以消除焊接應(yīng)力，改善球殼的焊縫受力情況;⑤.球殼壁厚減薄量小，由于用水作傳壓介質(zhì)，所以復(fù)合成形后的球殼表面質(zhì)量好;⑥.復(fù)合成形過成快，生產(chǎn)周期短，僅為傳統(tǒng)工藝制造相同復(fù)合球殼生產(chǎn)周期的二十分之一;⑦.利用廉價的炸藥作為能源，節(jié)省了其他能源，使生產(chǎn)成本進一步降低，成本僅為傳統(tǒng)工藝制造相同復(fù)合材料球體的六分之一;⑧.生產(chǎn)過程所需設(shè)備簡單，一般中小型壓力容器制造廠和一般的金屬結(jié)構(gòu)廠均具備生產(chǎn)條件，并適合現(xiàn)場施工和安裝。
本發(fā)明可以按以下過程實現(xiàn)①.將不同材質(zhì)的金屬板料經(jīng)計算分別下料為卷制一節(jié)圓柱體所需的矩形料和若干塊卷制成錐臺體的扇形料(也可以將金屬板全部下料成若干塊卷制成錐臺體所需的扇形料)，而后根據(jù)設(shè)計結(jié)構(gòu)的要求先將一種材質(zhì)卷制好的金屬板組焊成球內(nèi)接多面體，再將第二種、第三種……材質(zhì)的金屬依次組焊在上一層的金屬殼體上，從殼體的里層或外層進行組焊均可以。由此首先得到一個由異種材料分層組成的多層球內(nèi)接多面體，例如附圖2中(6)、(8)、(12)、(13);②.然后用兩個金屬圓板分別封住殼體兩端，例如附圖2中的(3)、(4)、(10)、(11)并在上層金屬圓板上開一一定尺寸規(guī)格的圓孔，例如附圖2中(3)、(4)，這兩個金屬圓板材料的組成種類、層數(shù)和順序與殼體材料組成的種類、層數(shù)和順序相同;③.在上一層金屬圓板的內(nèi)表面加焊一塊加強工藝板，例如附圖2中(5);④.從上孔將水把殼體灌滿，作為傳壓介質(zhì)，例如附圖2中(9);⑤.把經(jīng)過嚴格計算后的一定參數(shù)的炸藥，例如附圖2中(7)通過炸藥架，例如附圖2中(2)，定位于殼體內(nèi);⑥.經(jīng)過電線例如附圖2中(1)，給雷管通電使其爆炸，雷管爆炸引爆炸藥，由此產(chǎn)生異種材料之間復(fù)合與球體成形所需要的能量。經(jīng)過消除成形前殼體焊接應(yīng)力、異種材料復(fù)合、球體成形和校形等過程最終得到異種材料復(fù)合球形容器，經(jīng)過十余臺各種尺寸規(guī)格和多層異種材料組合復(fù)合成形同步完成的殼體，證明了該技術(shù)的可行性和先進性。所生產(chǎn)出的一、二、三類復(fù)合材料球形壓力容器均達到了GB150-89和GB12337-90國家標準，生產(chǎn)出的常壓容器、用于食品行業(yè)的儲罐和工藝美術(shù)裝飾用球也均達到了相應(yīng)的行業(yè)標準，創(chuàng)造了可喜的經(jīng)濟效益與社會效益。
附圖1是復(fù)合成形后的球形容器。附圖2為本發(fā)明技術(shù)實施過程中的說明圖。
權(quán)利要求
1.應(yīng)用于球形容器制造領(lǐng)域的異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成形同步完成技術(shù)。其特征在于本發(fā)明是首先將不同材質(zhì)的金屬材料分別下料成為一定尺寸和形狀的板料，將其分層組焊成異種材料多層球內(nèi)接多面殼體，該殼體的層數(shù)與組成復(fù)合球體材料種類的數(shù)量相同，再將一定數(shù)量和形狀的炸藥放在殼體的一定幾何位置上，通過水作為傳壓介質(zhì)，當炸藥爆炸時水將炸藥爆炸時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)遞給金屬板，即可同步完成異種材料的復(fù)合和球形容器的成形，從而得到異種材料復(fù)合成的金屬球形容器。
2.如權(quán)力1所述，其特征在于改變金屬材料的下料尺寸和形狀，將其組焊成不同曲線旋轉(zhuǎn)所圍成的橢球、蛋殼球、水滴球等殼體內(nèi)接異種材料多層多面殼體，同樣以水作為傳壓介質(zhì)，通過改變炸藥的多種參數(shù)，當炸藥爆炸時水將炸藥爆炸時產(chǎn)生的能量傳遞給金屬板，從而使多層異種材料的復(fù)合與橢球、蛋殼球或雨滴形球體等多種材料多樣復(fù)合異形球體的成形過程同步完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是球形容器制造領(lǐng)域的異種材料復(fù)合與球形容器無模高能成型同步完成技術(shù)。本發(fā)明先將不同材質(zhì)的金屬材料下料成一定規(guī)格的板料，將其分層組焊成異種材料多層球內(nèi)接多面殼體，再將一定參數(shù)的炸藥放在殼體內(nèi)規(guī)定的位置上，由水將炸藥爆炸時產(chǎn)生的能量傳遞給金屬板，同時完成異種材料的復(fù)合和球體的成型。本發(fā)明生產(chǎn)的復(fù)合球體、橢球、蛋殼球、雨滴球其生產(chǎn)成本僅為傳統(tǒng)技術(shù)制造相同復(fù)合殼體的1/6，生產(chǎn)周期的1/20。
文檔編號B65D1/00GK1086780SQ93104268
公開日1994年5月18日 申請日期1993年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月15日
發(fā)明者王南海 申請人:王南海