椭圆封头是压力容器制造中的主要零件。椭圆封头的成型一般采用压制成型,通常有热压与冷压,无论采用哪种方式,都必须事先正确确定椭圆封头坯料的尺寸。椭圆封头坯料尺寸的正确与否直接影响椭圆封头的压制质量。
椭圆封头坯料尺寸的确定方法有多种,的方法是等面积法,因为金属在压延后的体积不变,同时金属板料在压制前后厚度变化又很小,虽然零件有局部变薄或有局部变厚,但是可以互相抵消,所以板料在压延前后的面积相等,即坯料的面积等于成形零件的面积。 椭圆封头毛坯尺寸的确定除用等面积法外,还有周长法及经验计算等。周长法是基于这样的假设,即毛坯直径等于封头径向截面的中和轴周长,板料径向中和轴长度在压延前后没有变化。经验计算公式是生产实践的经验积累。
椭圆封头要考虑它的周向应力还有经向应力存在于壳体,每个点都会发生变化。并且顶点上产生的环向应力还有轴向应力是一个相等状态。赤道上出现的应力,椭圆封头需要承受均匀的内压,这时候,轴向应力始终保持拉伸应力,并且从顶点处较大数值到赤道开始不断递减到较小值。
如果是环向应力存在时,在封头过渡区如果一旦出现压应力,要看是否是长短轴的比值保持增大的现象,如果封头过渡区的边缘发生压应力值突然增大的情况,那么封头会越来越浅,相对应的在封头边缘存在的压应力值会增加,一般,封头的长短轴会把比值控制在2.6以内。
椭圆封头除了厚度需要满足强度的要求,还要满足刚度要求。
椭圆封头的周向(环向)应力和经向(轴向)应力在壳体上各点都是变化的,在顶点的环向应力和轴向应力相等 ,而在赤道上的应力 。椭圆封头承受均匀内压时,轴向应力恒为拉伸应力(正值),且由顶点处大值向赤道逐渐递减至小值;
环向应力在时,封头过渡区将开始出现压应力,若长短轴比值继续增大,封头过渡区边缘的压应力值将迅速增大,即封头越浅,封头边缘的压应力值越高,所以将封头长短轴比值限制在2.6以内较为合理。