大型橢圓形封頭存在問(wèn)題及研究意義

     隨著過(guò)程設(shè)備制造的大型化，大型橢圓形封頭的制造問(wèn)題迫切需要解決。然而大型封頭的整體沖壓存在很多弊端。需要噸位大、工作臺(tái)面寬的大型水壓機(jī)；大型模具的生產(chǎn)周期長(zhǎng)，耗費(fèi)材料多，造價(jià)高。即使采用分瓣沖壓，也由于瓣片組焊工作量大，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，并且不容易保證質(zhì)量。而且大型封頭往往都是單件生產(chǎn)，為此制作大型模具，生產(chǎn)成本太高。因此，大型封頭適宜采用旋壓法制造。旋壓法與沖壓法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：

    (1)從制造設(shè)備上來(lái)講，制造同樣大小的橢圓形封頭，旋壓機(jī)跟沖壓機(jī)相比在重量上要輕2-3倍；

    (2)旋壓所需要的模具比沖壓模具簡(jiǎn)單且成本低；

    (3)旋壓法不受模具大小限制，可以制造不同尺寸及形狀的封頭；

    (4)沖壓大型薄壁橢圓形封頭時(shí)產(chǎn)生的褶皺及翻邊問(wèn)題也可以通過(guò)旋壓方法解決。

    在本課題提出之前已對(duì)對(duì)杭氧、宜興力瑞等幾家國(guó)內(nèi)大型的封頭廠家進(jìn)行調(diào)研，結(jié)果發(fā)現(xiàn)封頭制造商在大型壓力容器封頭的設(shè)計(jì)中還存在二些疑惑，在制造、檢測(cè)環(huán)節(jié)中“還存一些問(wèn)題，問(wèn)題如下：

    目前很多封頭生產(chǎn)廠家使用冷旋壓技術(shù)生產(chǎn)一種近似橢圓形封頭來(lái)代替沖壓法生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。從制造的角度來(lái)看，使用旋壓法生產(chǎn)的近似橢圓形封頭實(shí)質(zhì)上是各種類(lèi)型的磉形封頭（先在沖壓機(jī)上打鼓然后在旋壓機(jī)上翻邊），由于對(duì)封頭的應(yīng)力計(jì)算、強(qiáng)度和穩(wěn)定性分析、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)公式的來(lái)源、形狀和尺寸允差的制訂等尚存在一系列認(rèn)識(shí)上的問(wèn)題，以致在冷旋壓封頭的使用上存在諸多顧慮或隨心所欲。例如，設(shè)計(jì)人員在圖紙上標(biāo)明是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，但制造廠卻采用由冷旋壓生產(chǎn)的近似橢圓形封頭。其中制造廠也有和設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，要求修改圖紙，按近似橢圓形封頭（或標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭）的計(jì)算公式重新確定厚度的，也有不作任何分析 將近似橢圓形封頭代替標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的。標(biāo)準(zhǔn)碟形封頭能否 的替代同材質(zhì)、同壁厚的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭不僅涉及到能否為壓力容器設(shè)計(jì)、制造等方面帶來(lái)方便的問(wèn)題，而且還涉及能否 大限度的發(fā)揮國(guó)內(nèi)已有的旋壓設(shè)備生產(chǎn)能力的問(wèn)題，這一問(wèn)題的解決，可以節(jié)約大量資金，減少資源浪費(fèi)。從而創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

    橢圓形封頭加工成型后要進(jìn)行規(guī)定的形狀偏差檢測(cè)，GB150_2011中規(guī)定，形狀偏差的測(cè)量要使用弦長(zhǎng)不小于3/4的內(nèi)測(cè)量板進(jìn)行測(cè)量，并規(guī)定封頭 形狀偏差不得大于l.25%Di。對(duì)于不同尺寸的封頭，需要不同的測(cè)量樣板，因此封頭廠家需要制作大量形狀尺寸各異的封頭內(nèi)測(cè)量板。對(duì)于內(nèi)徑很大的橢圓形封頭進(jìn)行測(cè)量，有時(shí)需要很多人來(lái)移動(dòng)巨大的測(cè)量板，耗費(fèi)了、人量的人力物力，并且火尺寸的內(nèi)測(cè)量板本身容易產(chǎn)生變形，這樣 很難保證封頭形狀偏差的測(cè)量精度。對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)和使用封頭的廠家，提高封頭形狀偏差的檢驗(yàn)效率將有助于提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

    碟形封頭是由半徑為尼的球面部分和半徑為，的過(guò)渡段轉(zhuǎn)角部分組成，由于在過(guò)渡區(qū)域存在曲率不連續(xù)，并且邊沿處有較大的周向壓應(yīng)力，所以封頭的強(qiáng)度和穩(wěn)定性都大大降低。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)提出了各種碟形封頭的尺寸參數(shù)，對(duì)Ri、r與Di的比值做了相應(yīng)的規(guī)定，其強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及加工制造性能也各有側(cè)重。 設(shè)計(jì)出一種強(qiáng)度和穩(wěn)定性都 的碟形封頭形狀，將會(huì)使碟形封頭的使用 為 。

    本研究課題從強(qiáng)度和穩(wěn)定性兩個(gè)方面確定碟形封頭替代標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的判據(jù)，以提高旋壓設(shè)備的利用率，降低生產(chǎn)成本；設(shè)計(jì)一種通用的激光封頭檢測(cè)儀替代各種型號(hào)的測(cè)量板，節(jié)約資源，提高封頭企業(yè)的生產(chǎn)效率； 設(shè)計(jì)一種兼顧強(qiáng)度和穩(wěn)定的新型碟形封頭，提高碟形封頭的性能。