一种相交球壳压力容器胀形制造方法技术

本发明专利技术公开了一种针对带隔板的相交球壳压力容器(发明专利技术申请号：202110242791.9)和纤维缠绕相交球壳压力容器(发明专利技术申请号：202210049625.1)的制造方法。针对带隔板的相交球壳压力容器，选用塑性较好的金属材料板材，首先焊接出一个圆柱形带隔板的容器，两端采用分段锥形做成剖面为正多边形的近球底，隔板开若干个通气孔，并适当补强。焊接完毕得到一个圆柱形筒段带近球形底的容器，最后采用充内压胀形工艺，充压至金属进入塑性并膨胀为相交球壳压力容器。针对纤维缠绕相交球壳压力容器，相比带隔板容器无需焊接内部隔板，焊接得到圆柱形筒段带近球形底的容器后，套上纤维缠绕环圈再胀形至预期尺寸，即制成纤维缠绕相交球壳压力容器。本发明专利技术具有工艺成本低、结构安全性高的优点，同时在成形过程中对金属板材进行了硬化，提升了压力容器的屈服强度。提升了压力容器的屈服强度。提升了压力容器的屈服强度。

【技术实现步骤摘要】
一种相交球壳压力容器胀形制造方法


[0001]本专利技术涉及压力容器制造领域，是一种基于胀形技术制造金属压力容器的新技术，实现了低成本制造相交球壳压力容器、贮箱的工艺创新。

技术介绍

[0002]专利技术申请号：202110242791.9、202210049625.1公开了两种类型的相交球壳压力容器，其结构均由若干个相交球壳组成，在相同的材料、容积和压力要求下，具有理论上与球壳压力容器相等的结构效率，两个专利的不同点在于采用圆形隔板板还是纤维缠绕环圈对球壳连接处进行径向约束。上述两项专利技术仅公开了压力容器的结构形式，未考虑其生产、制造方法。对采用金属材料制造该类型压力容器一般可考虑如下两种技术路线：
[0003]1)首先加工出各段的球壳和隔板，然后焊接到一起，存在球壳制造工艺复杂，成本高，焊缝数量多、可靠性低等缺点。
[0004]2)采用3D打印形式制造，存在制造成本高、薄壁结构难以实现等缺点。
[0005]传统的奥氏体不锈钢制圆柱形压力容器为了提高强度往往采用胀形工艺实现一定程度的冷作硬化，从而提高材料强度，降低材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相交球壳压力容器胀形制造方法。其特征在于：
①
使用塑性好的金属材料，包括但不限于不锈钢、铝合金、高温合金等，优选断裂延伸率超过20％的材料；
②
首先焊接制造一个圆柱形封闭容器，内部焊接好隔板或在外部套上纤维环圈；
③
有隔板时需开通气孔，并对通气孔周边补强；
④
容器两端采用分段锥形焊接，形成横截面为正多边形的近似半球壳作为前后底；
⑤
在圆柱形封闭容器内充高压至金属进入塑性并膨胀变形，筒段受隔板或者纤维环圈约束，得到相交球壳形状压力容器。2.根据权利要求1所述的一个圆柱形封闭容器，其特征在于：
①
柱段半径与成形后的相交球壳半径和材料设计胀形应变，满足如下关系：对于带隔板的相交球壳压力容器：对于纤维缠绕相交球壳压力容器：其中：r为圆柱半径，R为成形后相交球壳的半径，s为材料的设计胀形应变，考虑安全裕度，s需明显小于材料的断裂延伸率γ。
②
圆筒的壁厚满足如下关系：T≥H(1+s)其中：T为筒段和前后底厚度，H为胀形后球壳段最小允许厚度。
③
采用隔板时，隔板的厚度满足如下关系：其中：t为隔板厚度，T为筒段厚度，r为筒段半径，d为隔板与其前后相邻隔板之间的间距，两端的隔板则取其与前后底外接球心的间距。
④
采用纤维缠绕时，按照发明申请号202210049625.1所公开的方法设计纤维缠绕环圈。
⑤
为了保证均匀胀形，要求球壳球心距尽量小，但同时可能导致隔板厚度过小或者环圈槽深度不足，综合考虑球心距一般取圆筒半径的50％左右，此时采用隔板时其厚度为圆筒壁厚度的50％。
⑥
筒段前后底采用分段锥形环板焊接，锥段的横截面为近球壳内接多边形，多边形的边数越多变形越均匀，同时焊接工作量越大，推荐取正16～32边形。正多边形内切圆半径等于圆筒段内半径。
⑦
锥柱对接焊缝与相邻圆柱段隔板或纤维圈中面的距离为：其中：l为锥柱对接焊缝与相邻圆柱段隔板的距离，n为正多边形边数。
⑧
可以根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立朋，刘重移，王彩霞，刘晨龙，李子怿，
申请(专利权)人：光年探索江苏空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：