橢圓封頭是壓力容器制造中的主要零件。橢圓封頭的成型一般采用壓制成型,通常有熱壓與冷壓,無論采用哪種方式,都必須事先正確確定橢圓封頭坯料的尺寸。橢圓封頭坯料尺寸的正確與否直接影響橢圓封頭的壓制質(zhì)量。
橢圓封頭坯料尺寸的確定方法有多種,的方法是等面積法,因?yàn)榻饘僭趬貉雍蟮捏w積不變,同時金屬板料在壓制前后厚度變化又很小,雖然零件有局部變薄或有局部變厚,但是可以互相抵消,所以板料在壓延前后的面積相等,即坯料的面積等于成形零件的面積。 橢圓封頭毛坯尺寸的確定除用等面積法外,還有周長法及經(jīng)驗(yàn)計算等。周長法是基于這樣的假設(shè),即毛坯直徑等于封頭徑向截面的中和軸周長,板料徑向中和軸長度在壓延前后沒有變化。經(jīng)驗(yàn)計算公式是生產(chǎn)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)積累。
大型橢圓封頭拉伸成形厚度用二維剛塑性有限元軟件DEFORM-2D對底部帶柱形支撐臺的大型厚壁橢圓形封頭的熱拉伸工藝進(jìn)行模擬,研究了拉伸過程中板坯變形特點(diǎn),并預(yù)測出其成型缺陷,在與橢圓封頭短軸成37°~67°范圍內(nèi)存在"不貼模"現(xiàn)象,分析了產(chǎn)生該缺陷的原因和影響因素。在此基礎(chǔ)上定量研究了板坯削邊值、凹模帶等參數(shù)對缺陷的影響,確定了合理的工。
橢圓封頭上的大應(yīng)力與對接圓筒中的一次總體環(huán)向薄膜應(yīng)力的比值以形狀系數(shù)K表示。K值隨盯b增大而增大。以上厚度計算是從強(qiáng)度角度出發(fā)的。但橢圓封頭在內(nèi)壓作用下不強(qiáng)度問題,且有穩(wěn)定問題。對封頭的穩(wěn)定問題是采取限制封頭有效厚度進(jìn)行控制的。對橢圓封頭的分析詳見本分析之一的介紹。
應(yīng)力計算對象與控制值橢圓封頭厚度是針對封頭上的一次薄膜應(yīng)力+二次彎曲應(yīng)力疊加得到的大應(yīng)力,以1倍許用應(yīng)力為控制條件進(jìn)行計算。不同盯b值的橢圓封頭,計算應(yīng)力的位置、方向、數(shù)值不同。對標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭(a/b=2),是針對封頭過渡區(qū)內(nèi)壁的經(jīng)向(縱向)一次拉伸薄膜應(yīng)力十二次縱向彎曲應(yīng)力的拉應(yīng)力之和,控制在1倍許用應(yīng)力進(jìn)行計算。