擠壓筒是不銹鋼管擠壓機組工模具中最大的部件,25~30MN(2500~3000t)擠壓機的擠壓筒一套筒部件的重量達到8~10噸,50MN(5000t)擠壓機擠壓筒重約15t,60MN(6000t)擠壓機的擠壓筒重為20t,80MN(8000t)擠壓機的擠壓筒重40t,而220MN(20000t)擠壓機的擠壓筒重達100t以上。
擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒是用于放(fang)置已加(jia)熱到擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)溫度的(de)坯料的(de)容器。擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)時擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒內壁承(cheng)受(shou)著將坯料擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)成制品全部變形的(de)徑向(xiang)壓(ya)(ya)(ya)力,其負荷水平(ping)可以(yi)達到1000MPa以(yi)上。
擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)的(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)條件(jian)是十分(fen)(fen)嚴(yan)酷的(de)(de)(de)。沿被加(jia)熱的(de)(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)筒(tong)(tong)內襯(chen)(chen)的(de)(de)(de)長(chang)度方向上,周期性(xing)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用有強烈的(de)(de)(de)、不均勻(yun)的(de)(de)(de)加(jia)熱和(he)冷卻,高(gao)溫(wen)坯料與(yu)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內襯(chen)(chen)壁(bi)之(zhi)(zhi)間接(jie)觸的(de)(de)(de)高(gao)溫(wen)高(gao)壓(ya)摩(mo)擦(ca)力,高(gao)的(de)(de)(de)徑向壓(ya)力,隨后(hou)又(you)沖(chong)擊性(xing)的(de)(de)(de)下降。同時(shi),冷空氣或(huo)水(shui)通過(guo)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內襯(chen)(chen)的(de)(de)(de)孔腔,使其(qi)受(shou)到強烈的(de)(de)(de)冷卻。在所有這些(xie)工作(zuo)(zuo)條件(jian)下,在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)的(de)(de)(de)材料中引起(qi)熱超高(gao)應力。這種情(qing)況在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)前(qian)端三分(fen)(fen)之(zhi)(zhi)一的(de)(de)(de)內襯(chen)(chen)長(chang)度上顯得尤其(qi)嚴(yan)重。由于(yu)高(gao)溫(wen)變形金屬的(de)(de)(de)流動(dong),在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內襯(chen)(chen)前(qian)端的(de)(de)(de)套(tao)筒(tong)(tong)壁(bi)上引起(qi)強烈的(de)(de)(de)熱摩(mo)擦(ca),使其(qi)產生磨損或(huo)裂紋,導致內襯(chen)(chen)損壞。
早期的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)筒采(cai)用的(de)都(dou)(dou)是(shi)整(zheng)體結(jie)構,現在這(zhe)種結(jie)構的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)筒甚至在小噸位的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)機上都(dou)(dou)已被淘汰。目前,現代(dai)化的(de)大型(xing)擠(ji)壓(ya)(ya)機上所采(cai)用的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)筒一套(tao)筒系統都(dou)(dou)是(shi)由(you)2個(ge)、3個(ge)或更多(duo)的(de)套(tao)筒組(zu)成(cheng)的(de)多(duo)層結(jie)構擠(ji)壓(ya)(ya)筒,并(bing)且在各層套(tao)筒之間都(dou)(dou)帶有(you)一定的(de)過盈量,以熱裝的(de)方式(shi)裝配而成(cheng)。
采用(yong)(yong)過(guo)盈配(pei)合的(de)多(duo)層結(jie)構擠(ji)(ji)壓筒,使(shi)每層套(tao)筒的(de)結(jie)合面上都具有一定的(de)預(yu)應(ying)(ying)力。由于(yu)(yu)有預(yu)應(ying)(ying)力的(de)存在,使(shi)多(duo)層結(jie)構的(de)擠(ji)(ji)壓筒在承受擠(ji)(ji)壓產生的(de)熱超高(gao)應(ying)(ying)力作(zuo)用(yong)(yong)時(shi),套(tao)筒之間的(de)應(ying)(ying)力分(fen)布(bu)趨于(yu)(yu)均勻,從而使(shi)擠(ji)(ji)壓筒套(tao)筒的(de)材料得到充分(fen)的(de)利用(yong)(yong);并(bing)且還可以(yi)提高(gao)熱擠(ji)(ji)壓時(shi)擠(ji)(ji)壓筒承受的(de)單位壓力,從而提高(gao)擠(ji)(ji)壓筒套(tao)筒的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽命。
擠(ji)壓筒內(nei)襯(chen)套(tao)的(de)(de)(de)(de)結構形式,包(bao)括內(nei)襯(chen)套(tao)的(de)(de)(de)(de)內(nei)徑和形狀,內(nei)襯(chen)套(tao)外徑與中套(tao)內(nei)徑的(de)(de)(de)(de)配(pei)合(he);除(chu)了過盈配(pei)合(he)之外,還有多種形式的(de)(de)(de)(de)配(pei)合(he),如(ru)圖(tu)7-4所示。擠(ji)壓筒內(nei)襯(chen)套(tao)經熱(re)處理后(hou),其硬度HRC達(da)到(dao)40~45;在不(bu)重車的(de)(de)(de)(de)情況下,使用壽命達(da)到(dao)1500~4000次。
除(chu)此之外,擠(ji)壓筒使(shi)用時,為(wei)(wei)了建立熱擠(ji)壓過(guo)程本身(shen)所需(xu)的熱力學條件,擠(ji)壓筒的預熱極為(wei)(wei)重要。擠(ji)壓筒的預熱可以(yi)提高(gao)其使(shi)用壽命。
擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)預熱(re)(re)時,為(wei)了(le)能(neng)快速地加(jia)(jia)熱(re)(re),減小熱(re)(re)量(liang)損失,在外加(jia)(jia)熱(re)(re)的(de)(de)同時,最好能(neng)采用(yong)特殊可換(huan)式加(jia)(jia)熱(re)(re)器來(lai)預熱(re)(re)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)的(de)(de)內(nei)部,為(wei)了(le)保持(chi)壓(ya)人套(tao)筒(tong)(tong)(tong)時在套(tao)筒(tong)(tong)(tong)和(he)擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)內(nei)產生的(de)(de)預應力,內(nei)加(jia)(jia)熱(re)(re)非(fei)常必要。若僅強烈的(de)(de)外加(jia)(jia)熱(re)(re),將使預應力降低,從(cong)而(er),惡化擠(ji)(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)(tong)套(tao)筒(tong)(tong)(tong)的(de)(de)工作(zuo)能(neng)力。
一(yi)般對于(yu)較(jiao)大噸位的(de)(de)臥式擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機,擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)的(de)(de)預熱(re)采用內(nei)置(zhi)式的(de)(de)加(jia)熱(re)元件進(jin)行(xing)預熱(re)(圖7-5和圖7-6),而對于(yu)較(jiao)小的(de)(de)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong),較(jiao)多的(de)(de)是(shi)采用活動的(de)(de)感應加(jia)熱(re)器(qi)(也有用熱(re)坯(pi)料)直(zhi)接放(fang)入擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)腔內(nei)進(jin)行(xing)預熱(re)。一(yi)旦擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)開始擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內(nei)襯便(bian)處于(yu)受熱(re)狀態,不需(xu)要加(jia)熱(re),而是(shi)需(xu)要經(jing)常進(jin)行(xing)冷卻(que)。圖7-5所示(shi)(shi)為俄羅(luo)斯(si)制(zhi)造(zao)的(de)(de)63MN(6300t)臥式液壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)帶(dai)預熱(re)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)三層結構(gou)(gou)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong),圖7-6所示(shi)(shi)為德國制(zhi)造(zao)的(de)(de)帶(dai)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)測溫裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)60MN(6000t)臥式液壓(ya)(ya)(ya)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機三層結構(gou)(gou)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)。
一、擠壓筒-套筒系統的設計條件
擠壓筒(tong)-套(tao)筒(tong)系統的設計條件如下:
1. 擠(ji)壓(ya)(ya)時(shi),擠(ji)壓(ya)(ya)筒中的(de)(de)內壓(ya)(ya)力分布是不均勻的(de)(de),其影(ying)響因素很多。但設計(ji)計(ji)算時(shi),認為內應力是均勻分布的(de)(de)。
2. 擠壓時,擠壓筒壁上的單位壓力的大小是很難確定的。在足夠精確的情況下,可以認為其等于(0.5~0.8)p,即作用在擠壓筒壁上的徑向壓力pi,將低于擠壓桿上所施加的壓力p。
擠壓力在金屬中的傳遞是不均勻的,其不同于壓力在液體中的傳遞,因此實際上在計算徑向壓力時,采用pi=(0.5~0.8)p,其中,金屬變形的難易系數(0.5~0.8)與變形金屬在一定壓力下的流動能力有關,即擠壓難變形材料時,該系數取小值。
3. 在設計計算擠(ji)壓(ya)簡一套(tao)簡系統部件時,首(shou)先根(gen)據經驗數(shu)據確(que)定擠(ji)壓(ya)簡的(de)主要尺(chi)寸(cun)、套(tao)筒的(de)數(shu)量及其近(jin)似尺(chi)寸(cun),然后(hou)對所選定的(de)系統進行(xing)強(qiang)度驗算。
4. 工藝條(tiao)件決定(ding)了擠(ji)壓(ya)機工作套筒所需的內徑和擠(ji)壓(ya)力。此擠(ji)壓(ya)力為在工作套筒內孔截面(mian)上建立一定(ding)的單(dan)位壓(ya)力所必需的。
5. 擠壓(ya)筒外徑采用以下關(guan)系式確定:
6. 在擠壓(ya)筒(tong)-套(tao)筒(tong)系統(tong)計算時,當(dang)套(tao)筒(tong)壁厚增(zeng)加至一定范圍(wei)而(er)對(dui)最大應力數值的影響很小時,為使(shi)套(tao)筒(tong)材料的性(xing)能得到充(chong)分(fen)利用(yong),并(bing)使(shi)沿斷面上應力較均勻地分(fen)布,在大壓(ya)力的情況下應采用(yong)組合(he)套(tao)筒(tong)。
7. 對于多(duo)層(ceng)結構的擠壓筒(tong)(tong)(tong)(tong)一套筒(tong)(tong)(tong)(tong)系(xi)(xi)統,可根據其許用應力(li)與(yu)壁厚系(xi)(xi)數的關系(xi)(xi)圖表來選擇合理(li)結構的多(duo)層(ceng)擠壓筒(tong)(tong)(tong)(tong)。其保(bao)證條(tiao)件是:套筒(tong)(tong)(tong)(tong)以一定(ding)的公(gong)盈(ying)裝入多(duo)層(ceng)擠壓筒(tong)(tong)(tong)(tong)中,提高其承受最(zui)大壓力(li)的能力(li),并在此壓力(li)下(xia),擠壓筒(tong)(tong)(tong)(tong)一套筒(tong)(tong)(tong)(tong)系(xi)(xi)統內的應力(li)不超過允許值。
8. 擠(ji)(ji)壓筒(tong)(tong)一套(tao)筒(tong)(tong)系統的(de)(de)強度(du),由(you)擠(ji)(ji)壓筒(tong)(tong)材(cai)(cai)料在(zai)工作溫度(du)下(xia)的(de)(de)屈(qu)服極限(xian)(σt)和單位擠(ji)(ji)壓力所(suo)(suo)決定。在(zai)擠(ji)(ji)壓筒(tong)(tong)一套(tao)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)表面上的(de)(de)最大切應(ying)力不應(ying)超(chao)過(guo)這個(ge)(ge)屈(qu)服極限(xian)。當此應(ying)力大于(yu)或等(deng)于(yu)材(cai)(cai)料熱狀態下(xia)的(de)(de)屈(qu)服極限(xian),則(ze)擠(ji)(ji)壓筒(tong)(tong)應(ying)做成2、3或4層。這時整(zheng)個(ge)(ge)系統的(de)(de)強度(du)就取決于(yu)所(suo)(suo)選用(yong)材(cai)(cai)料在(zai)熱狀態下(xia)的(de)(de)屈(qu)服強度(du)極限(xian)σt、σt'、σt”和擠(ji)(ji)壓筒(tong)(tong)各個(ge)(ge)套(tao)筒(tong)(tong)中產(chan)生的(de)(de)應(ying)力。實踐證明,在(zai)這種情況(kuang)下(xia)套(tao)筒(tong)(tong)的(de)(de)內(nei)(nei)、外直徑比很重要。對所(suo)(suo)有(you)套(tao)筒(tong)(tong)來講,應(ying)是相(xiang)等(deng)的(de)(de),即如果(guo)d/dx=U,那么U1=U2=U3.對易擠(ji)(ji)壓的(de)(de)金屬(shu)用(yong)較厚的(de)(de)套(tao)筒(tong)(tong),即U1>U2;而(er)對難(nan)擠(ji)(ji)壓的(de)(de)金屬(shu)采(cai)用(yong)較薄的(de)(de)套(tao)筒(tong)(tong),即U1<U2.
在正(zheng)確(que)選擇切(qie)應(ying)(ying)力(li)時,可正(zheng)確(que)選擇用(yong)以(yi)(yi)抵消主應(ying)(ying)力(li)的(de)熱裝應(ying)(ying)力(li)。為了(le)安全,各套簡均在一定的(de)公(gong)盈(ying)量下進行熱裝,以(yi)(yi)使每個套筒的(de)負荷(he)與材(cai)料熱狀(zhuang)態下的(de)屈(qu)服極限(xian)有同樣的(de)比(bi)例。在計(ji)算時,應(ying)(ying)采用(yong)低(di)于(yu)相應(ying)(ying)材(cai)料在熱狀(zhuang)態下之屈(qu)服極限(xian)。
為(wei)使套筒中的應力趨于平緩,采用如下(xia)的直徑比:
9. 在強(qiang)(qiang)度驗(yan)算(suan)時,因為擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)部件(jian)通(tong)常是(shi)采用韌性熱強(qiang)(qiang)鋼制造的,因此,最近似的是(shi)按(an)第(di)三強(qiang)(qiang)度理(li)(li)論(lun)(最大切應力(li)理(li)(li)論(lun))和(he)第(di)四強(qiang)(qiang)度理(li)(li)論(lun)(能量理(li)(li)論(lun))驗(yan)算(suan)。對(dui)于整體(ti)式擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong),其危險點(dian)(擠(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)內表面(mian))上的應力(li)不超過允用值的情(qing)況下(xia)其最大壓(ya)(ya)力(li),可(ke)按(an)第(di)三強(qiang)(qiang)度理(li)(li)論(lun)計算(suan),也(ye)可(ke)按(an)第(di)四強(qiang)(qiang)度理(li)(li)論(lun)計算(suan)。
10. 多層擠壓筒(tong)的極限應力(li)與層數無(wu)關,與整體式擠壓筒(tong)相比,其極限應力(li)提高2倍。
11. 擠壓(ya)筒的內部壓(ya)力,在套筒橫截面(mian)的徑向上產生壓(ya)縮應(ying)力,在切線方向上產生拉伸(shen)應(ying)力。軸向應(ying)力在所有斷面(mian)中(zhong)是均勻分布的,計算時可忽略不計。
12. 擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)-套(tao)筒(tong)系統(tong)的(de)(de)熱裝配是在(zai)(zai)一定的(de)(de)公(gong)盈量下裝入已加熱到350~400℃溫度的(de)(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)筒(tong)中。已磨損套(tao)筒(tong)的(de)(de)更換(huan)可(ke)以在(zai)(zai)專用的(de)(de)設(she)備(bei)上進行,也可(ke)采用專門裝置在(zai)(zai)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機上頂出(chu)套(tao)筒(tong)。套(tao)筒(tong)頂出(chu)時,其(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力不允許大(da)于3~5MPa(表壓(ya)(ya)(ya)(ya))。因為(wei)套(tao)筒(tong)頂出(chu)后,急劇的(de)(de)卸壓(ya)(ya)(ya)(ya)可(ke)能引起擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機工作故(gu)障(zhang),甚(shen)至在(zai)(zai)大(da)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力下會導致(zhi)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)機損壞。
13. 在熱(re)裝(zhuang)(zhuang)時,應(ying)保證(zheng)套筒(tong)(tong)和擠(ji)壓筒(tong)(tong)材料不會(hui)被回(hui)火而(er)產生塑性變形,消除套筒(tong)(tong)內的原始受壓狀態,減小熱(re)裝(zhuang)(zhuang)時的公盈將會(hui)惡化擠(ji)壓筒(tong)(tong)殼(ke)體(ti)的工(gong)作,增加(jia)套筒(tong)(tong)的應(ying)力,從而(er)更難選(xuan)擇套筒(tong)(tong)的材料。因(yin)此,過盈選(xuan)擇不當(dang)可使擠(ji)壓筒(tong)(tong)使用壽命降(jiang)低。
過盈量(liang)一般為筒(tong)(tong)徑的0.1%~0.2%.60MN(6000t)擠壓(ya)機(ji)在各套筒(tong)(tong)上的公盈量(liang)均為0.2%(與德國(guo) Schloemann公司的31.5MN(3150t)擠壓(ya)機(ji)相同)。
原上海(hai)異形鋼(gang)管廠的經驗認為(wei),過盈量為(wei)筒徑的0.15%(約為(wei)0.7~1.2mm)較為(wei)合適。
14. 在確定(ding)了多層擠壓(ya)筒(tong)由套(tao)筒(tong)熱裝和擠壓(ya)力(li)(li)所產生的(de)應(ying)(ying)力(li)(li)之(zhi)后,在選擇(ze)套(tao)筒(tong)和擠壓(ya)筒(tong)的(de)材(cai)料時,還(huan)要考(kao)慮附(fu)加應(ying)(ying)力(li)(li)的(de)存(cun)在。附(fu)加應(ying)(ying)力(li)(li)由以下因(yin)素產生: a. 擠壓時(shi),套筒(tong)(tong)與熱鋼坯接觸導(dao)致擠壓筒(tong)(tong)一(yi)套筒(tong)(tong)系統的溫升;b. 壓力沿擠壓筒(tong)(tong)長(chang)度上傳遞(di)的不均(jun)勻性;c. 金屬與套筒(tong)(tong)壁的熱摩擦(ca)。
根據以上(shang)因素(su)對擠(ji)壓筒一套筒系(xi)統中應力(li)產生的(de)影響(xiang),應提出其(qi)修正值。
二、擠壓筒內(nei)襯的使(shi)用條(tiao)件
擠(ji)壓筒(tong)內(nei)(nei)襯是(shi)多層擠(ji)壓筒(tong)一套(tao)筒(tong)系統中的易損件,其壽命(ming)一般(ban)為1500~4000次(ci)/只。擠(ji)壓筒(tong)內(nei)(nei)襯的使用條件如(ru)下:
1. 擠(ji)壓(ya)時,金屬(shu)在(zai)高溫高壓(ya)下以400mm/s的(de)速度滑動,即(ji)使在(zai)良(liang)好的(de)潤(run)滑條件下,內(nei)(nei)(nei)襯內(nei)(nei)(nei)表面在(zai)1.5mm深(shen)度的(de)范(fan)圍內(nei)(nei)(nei)被加熱到(dao)650~700℃的(de)高溫。尤其是在(zai)靠近擠(ji)壓(ya)模(mo)一(yi)端(duan)的(de)200~300mm的(de)長度上,擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)(nei)襯的(de)內(nei)(nei)(nei)表面遭受到(dao)最強(qiang)烈的(de)熱摩擦(ca),引起(qi)最嚴重(zhong)的(de)磨損(sun),會形(xing)成縱向劃道、內(nei)(nei)(nei)壁溝槽和表面粗糙及(ji)龜裂,進(jin)而導致內(nei)(nei)(nei)襯的(de)報廢。因(yin)此,一(yi)般在(zai)設計多層擠(ji)壓(ya)簡一(yi)套簡系統(tong)的(de)結構時。應該(gai)考慮到(dao)擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)的(de)內(nei)(nei)(nei)襯套筒(tong)(tong)可以允許(xu)調頭(tou)使用。因(yin)為使用經(jing)驗表明,在(zai)進(jin)料端(duan)的(de)擠(ji)壓(ya)筒(tong)(tong)內(nei)(nei)(nei)襯的(de)內(nei)(nei)(nei)表面沒(mei)有發生磨損(sun)。
另外(wai),當內(nei)(nei)襯壓入不良或者(zhe)由于中套和內(nei)(nei)襯磨(mo)損,公(gong)盈消(xiao)失,會形成(cheng)內(nei)(nei)襯縱(zong)向(xiang)裂(lie)(lie)紋。大部分縱(zong)向(xiang)裂(lie)(lie)紋的(de)發生都(dou)在內(nei)(nei)襯壓出以后,即公(gong)盈已(yi)經(jing)消(xiao)失之時。這種(zhong)情況限制(zhi)了內(nei)(nei)襯修復的(de)可能性。作(zuo)為(wei)預防(fang)的(de)辦法,可以在內(nei)(nei)襯壓出以后,立即在500℃溫度下進(jin)行退火4~5h,以消(xiao)除(chu)應力(li)。
2. 國外的(de)使用(yong)(yong)經驗已經證明,采用(yong)(yong)離心澆(jiao)注的(de)空(kong)心坯來制造擠壓筒的(de)內襯,是(shi)最合理(li)的(de)工藝。因為在其制造過(guo)程中消(xiao)耗最少,成本最低(di)。
采用離心澆注(zhu)空(kong)心坯作(zuo)擠(ji)壓筒內襯時,其機械加工的余量,對外徑(jing)而言(yan)約為10~15mm,對內徑(jing)而言(yan)應不少于20~25mm.內襯粗加工以(yi)后再經(jing)熱處理(淬火后高溫回火)。
專門的(de)研究(jiu)確定,鍛造(zao)的(de)擠壓(ya)筒(tong)內襯和離心澆注的(de)擠壓(ya)筒(tong)內襯,其使(shi)用壽(shou)命相同(tong)。在各種工作條件(jian)下(xia)的(de)實際使(shi)用,證明均可(ke)以達到1500~4000次/只的(de)使(shi)用壽(shou)命指(zhi)標。
三、臥式擠(ji)壓機(ji)的擠(ji)壓筒(tong)一套筒(tong)系統的計算
80MN(8000t)擠(ji)壓機擠(ji)壓筒的(de)結構(帶預熱器)如圖(tu)7-7所示。
計(ji)算(suan)時,按作用有內(nei)外壓(ya)力(li)的多層厚壁(bi)圓筒強度計(ji)算(suan)的方法進行。
假設:(1)沿擠(ji)壓(ya)筒(tong)長度上單位壓(ya)應(ying)力(li)不(bu)變,且(qie)與(yu)擠(ji)壓(ya)墊(dian)上的(de)單位壓(ya)力(li)相等;(2)軸向壓(ya)應(ying)力(li)不(bu)大,計算(suan)時可忽略不(bu)計;(3)所(suo)有的(de)組成(cheng)套筒(tong)經受均勻的(de)熱制度的(de)作(zuo)用;(4)內孔在加(jia)熱器的(de)作(zuo)用下(xia)對套筒(tong)外內表面應(ying)力(li)和變形無(wu)影響(xiang)。
按Slame公式確定切向應力σt和徑向應力σr,而軸向力引起的應力σg不計。則:
在強度驗算時,因(yin)為(wei)擠壓筒部件(jian)通常是采用韌性熱(re)強鋼制造,且其受(shou)力(li)條件(jian)為(wei)二向(xiang)的(de)平(ping)面(mian)應力(li)狀態。因(yin)此,對(dui)于(yu)整體式擠壓筒,在內表面(mian)危險點上的(de)應力(li)不超過允(yun)許值的(de)情況下,其最大壓應力(li),可(ke)按第三強度理(li)論和第四(si)強度理(li)論來計(ji)算。
按照第四強度理論計算(suan)時的等效應力為(wei):
可(ke)見,多(duo)層(ceng)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)的內應力絕(jue)對值(zhi)始終小于(yu)許用應力絕(jue)對值(zhi)。且擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)的裝(zhuang)配次序(圖7-7)為:裝(zhuang)好擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)殼(ke)體(ti)(將(jiang)套(tao)筒(tong)2嵌入(ru)套(tao)筒(tong)1中),然后,在(zai)由套(tao)筒(tong)1和2所(suo)組成(cheng)的擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒(tong)殼(ke)體(ti)中嵌入(ru)內套(tao)筒(tong)3。
按式(7-8)確(que)定最大單(dan)位(wei)力,為了(le)便于計算,列表(biao)7-2.
第3套(tao)筒(tong)(tong)(內(nei)套(tao)筒(tong)(tong))的(de)內(nei)應(ying)力(li)(li),即為在對每個套(tao)筒(tong)(tong)所選擇(ze)許用應(ying)力(li)(li)情況(kuang)下,所求的(de)整個擠壓筒(tong)(tong)的(de)最大單(dan)位工作壓力(li)(li)(對應(ying)表7-2第17行)。
按式(shi)(7-10)確定(ding)擠壓筒的(de)內應(ying)力(li),并與列入表7-2第17行的(de)式(shi)(7-8)確定(ding)的(de)單位壓力(li)相比較得: