Обзор методов изготовления металлических труб для водоснабжения и водоотведения Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

The article describes the process of rotational compression of semifinished high-precision brass products by the example of production elements of the "glass " type with a flange and a chamfer groove in the bottom part. Solution is based on mathematical modeling of axisymmetric cold flow o f rigid plastic media in high-speed de formation conditions using power balance methods, local variations and multi-step decision making process. Solve of task is associated withof predicting power, kinematic and deformation characteristics during rotational compression o f these elements is presented.

Key words: rotational compression, power balance, axisymmetric flow, rigid plastic medium, method of local variations.

Zykov Stanislav Mikhailovich, research engineer, scormix aramhler. ru, Russia, Tula, JSC KBP named after Academician A. Shipunov

УДК 621.643; 621.771

ОБЗОР МЕТОДОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ ДЛЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ

А. А. Вайцель, А.В. Гаврюхина, Е.Р. Сиренко

Приведен обзор материалов и технологий изготовления металлических труб, используемых в системах водоснабжения и водоотведения. Перечислены основные достоинства и недостатки различных способов производства металлических труб методами обработки давлением и литьем.

Ключевые слова: трубы, изготовление, литье, обработка давлением, водоснабжение, водоотведение.

Системы водоснабжения и водоотведения применяются повсеместно, начиная от жилых помещений, заканчивая производственными зданиями. Одним из основных элементов водопроводной системы являются трубы, которые могут изготавливаться из большого разнообразия материалов с применением различных технологий производства.

В качестве материалов труб могут служить металлы и их сплавы, такие, как медь, легированные и нелегированные стали (с покрытиями и без), чугуны, а также неметаллические материалы, например, полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид, металлопластик, железобетон.

Несмотря на достоинства пластиковых труб (долговечность, отсутствие коррозии, малая масса, относительно низкая стоимость, удобство монтажа) такие трубы имеют ограничения по прочностным характеристикам, жесткости и температурному режиму эксплуатации. Поэтому широко применяются трубы из металлов и их сплавов. Наиболее часто применяются трубы из стали, чугуна и меди. В данной статье будут рассматриваться технологии получения стальных и чугунных цилиндрических изделий.

Существует большое разнообразие технологий производства труб из сплавов железа с углеродом, среди которых выделяют обработку давлением и литье (рис. 1) [1].

Трубы металлические

Монометаллические

Полученные методами обработки давлением и сборкой

Питые

Стальные

Из цветных металлов исплавав

Чугунные

Стальные

г-------------

бесшовные

Сварные

Горячедеформированные

катаные прессованные

| Электросварные \ \ | Печной сварки

1— ■ , !=»=д 1

холодно (тепло) деформированные катаные | тянутые | прессованные

Холовновеформирьванные

тянутые катаные

X

биметаллические

' I

Полученные методами обработки давлением, сварки, пайки

Горяче-вефорнированные

Холодно-деформированные

Сваренные взрывом

Паяные

Рис. 1. Методы изготовления металлических труб

для водоснабжения и водоотведения

Литые трубы получают в основном методами центробежного, полунепрерывного литья в формы. Центробежное литьё заключается в формировании отливки под действием центробежной силы, создаваемой вращающейся формой (рис. 2), таким способом получают трубы длиной до 5 м и диаметром от 50 до 600 мм с самыми высокими показателями кольцевой прочности и твердости относительно других способов литья [2].

К достоинствам такого метода литья можно отнести постоянную толщину стенки по поперечному сечению, отсутствие дополнительных элементов формы, таких как стержней, допустимую кривизну и шероховатость получаемой поверхности. Недостатками технологии являются небольшая стойкость формы, поверхностный отбел отливок и необходимость последующего отжига продукции.

Рис. 2. Схема центробежного литья: а - горизонтальное; б - вертикальное; 1 — форма; 2 — металл

367

Полунепрерывным литьем получают трубные изделия диаметром от 300 до 1000 мм и длиной до 10 м. Недостатком способа является невозможность получения труб с небольшими диаметрами, достоинства - отсутствие операций очистки и обрубки, высокое качество получаемых поверхностей [3].

Трубы, получаемые методами обработки давлением, бывают бесшовными и со швом.

Трубы со швом получают из листа стали с последующим свариванием дуговой, печной или электрической сваркой. Такие трубы бывают прямошовными и спиралешовными, в зависимости от того, как сворачивается лист металла для получения трубы. Помимо сварного, шов может быть продольным фальцевым (рис. 3).

Трубы, изготовленные сваркой или фальцовкой, обладают зоной шва, прочность которого на 10...40 % ниже остального объема трубы.

Основными способами получения труб методами ОМД являются горячая прокатка прошитого или высверленного слитка, горячее прессование слитка (рис. 4), горячее или холодное волочение (рис. 5), холодная прокатка.

Горячей прокаткой производят трубы диаметром от 16 до 1200 мм, а холодной - диаметром от 3 до 450 мм с толщиной стенки от 0,1 до 35 мм [4].

Волочением изготавливают трубы диаметром от 0,2 до 1000 мм с толщиной стенки от 0,015 до 50 мм.

Трубы, полученные на холоде методами обработки давлением, обладают наилучшими эксплуатационными характеристиками по сравнению с остальными методами получения такой продукции. Другими достоинствами таких труб являются высокая точность получаемых изделий, высокое качество поверхностей.

Одинарный стоячий Одиыарный лежачий

Двойной стоячий Двойной лежачий

1

ш

Рис. 3. Виды фальцевых соединений

Рис. 4. Схема прессования

368

Рис. 5. Способы волочения: а - без оправки; б - закрепленная оправка; в - плавающая оправка; г - подвижная оправка

Таким образом, в условиях больших давлений, при его частом перепаде, а также при работе при повышенных или пониженных температурах лучше использовать бесшовные металлические трубы, изготовленные методами обработки давлением, при отсутствии особых требований по прочности возможно использование труб со швом ввиду их меньшей стоимости.

Список литературы

1. Classification of tubes production modes // Stalex metalrolling information [Электронный ресурс] URL: http://www.stalex.com.ua/ metal en/info/classify (дата обращения: 08.05.2019).

2. Campbell J. Complete Casting Handbook: Metal Casting Processes, Metallurgy, Techniques and Design. Butterworth-Heinemann, 2015. 1054 с.

3. Sahoo M., Sahu S. Principles of Metal Casting. McGraw-Hill Education, 2014. 816 с.

4. Куприн М.И., Куприна М.С. Основы теории прокатки. М.: Металлургия, 1978. 184 с.

Вайцель Ангелина Александровна, студентка, angel12vat@gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Гаврюхина Анна Владиславовна, студентка, angel12vat@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Сиренко Елизавета Романовна, студентка, angel12vat@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет

OVERVIEW OF METHODS OF MANUFACTURING METAL PIPES FOR WATER SUPPLY

AND WATER ASSEMBLY

A.A. Vaitsel, A. V. Gavryukhina, E.R Sirenko 369

The review of materials and manufacturing techniques of metal pipes used in water supply and drainage systems is given. The main advantages and disadvantages of various methods for the production of steel pipes by pressure treatment and casting are listed.

Key words: pipes, manufacturing, casting, pressure treatment, water supply, water

disposal.

Vaitsel Angelina Alexandrovna, student, angel12vat@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,

Gavryukhina Anna Vladislavovna, student, angel12vat@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University,

Sirenko Elizaveta Romanovna, student, angel12vat@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.762

ВЛИЯНИЕ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОРОШКОВОЙ СТАЛИ 30Х3М

М.В. Честнейшин, И.В. Тихонова, А. А. Яровицкая

Разработан состав и апробирована технология получения порошковой стали для детали "рассекатель " камер внутреннего сгорания импульсных устройств. На полученных образцах были проведены механические испытания и металлографический анализ. Показано, что порошковая сталь 30Х3М, полученная на основе чистых порошков Сг, Мо и С, имеет более низкие механические свойства, чем сталь 30Х3М, полученная с применением ферросплавов ЕеСгС и ¥еМо. Структура стали 30Х3М на основе ферросплавов отличается от структуры стали 30Х3М на основе чистых компонентов однородностью строения.

Ключевые слова: деталь рассекатель, порошковая сталь 30Х3М, чистые порошки, ферросплавы, структура, свойства.

Выбор материала определяется особенностью детали, для которой он будет использоваться, а именно, ее геометрией и условиями эксплуатации, а также технологиями получения и упрочнения детали.

Изделие, для которого проводилась работа по выбору материала и способу получения, - рассекатель. Оно применяется в ракетных двигателях импульсных блоков коррекции, имеет сложную конфигурацию и осесим-метричную форму. Рассекатель, изготовленный методом порошковой металлургии, представлен на рис. 1.

Штатный метод изготовления указанных деталей заключается в лазерной резке и последующей механической обработке. Данный метод изготовления имеет большие трудозатраты и низкий КИМ (коэффициент использования материала), вследствие чего является довольно дорогостоящим. Однако осесимметричность деталей для "рассекателя" позволяет применить для их изготовления метод порошковой металлургии.

370