Трубчатый композиционный материал

 

Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например, прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций. Трубчатый композиционный материал содержит в поперечном сечении по крайней мере две подобласти материалов. По крайней мере часть линии границы сечения и/или по крайней мере часть линии границы подобластей материалов выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразуюцих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса с возможностью вырождения друг в друга. Кроме того, изобретение позволяет улучшить технологичность изготовления и снизить материалоемкость изделий за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса. 15 з.п.ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к областям производства изделий, содержащих металлические части, например прокатом, порошковой металлургией, экструзией или методами сварки, в том числе взрывом, и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах конструкций.

Аналогом к предлагаемому устройству можно считать: "Биметаллическую проволоку" патент Российской Федерации N 2095169, оп. 11.11.97 г. по МКИ B 21 C 1/00, содержащие в поперечном сечении по крайней мере два слоя.

Недостатками аналога являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из трубчатого композиционного материала. Выполнение трубчатого композиционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одной из подобластей материала с использованием фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождаться друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, не позволяет обеспечить требуемое утонение изделий при формообразующих операциях.

Под термином "формообразующие операции" следует понимать гибку, скручивание, закатку, правку, вытяжку, рельефную формовку, отбортовку, чеканку, редуцирование, высадку и т.д. [1].

Под термином "косое коническое сечение" следует понимать линию, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину при условии, что угол между секущей плоскостью и осью прямого кругового конуса отличен от прямого угла [2].

Современные средства измерений позволяют производить достаточно точные отображения измеряемых поверхностей. Применение методов аппроксимации, например, наименьших квадратов или нелинейной регрессии позволяет идентифицировать поверхность-образующие кривые.

Наиболее близким по технической сущности, прототипом к предлагаемому устройству, является "Биметаллические и многослойные прутки, проволоки и трубы из разнородных материалов" патент Российской Федерации N 2084303, оп. 20.7.97 г. по МКИ B 21 C 23/22, содержащий в поперечном сечении по крайней мере два слоя. Недостатками прототипа являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из трубчатого композиционного материала. Выполнение трубчатого композиционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одной из подобластей материала с использованием фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов, гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождаться друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, не позволяет обеспечить требуемое утонение изделий при формообразующих операциях.

В процессе формообразующих операций происходит утонение по крайней мере одной из подобластей трубчатого конструкционного материала в определенных конструкцией конечного изделия местах и параметрах формообразующих операций. Отсутствие в аналогах и прототипе фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, приводит к выполнению конечного изделия не оптимально с точки зрения рационального распределения материала.

Задачей изобретения является создание трубчатого композиционного материала, обеспечивающего конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга, в том числе и в процессе формообразующих операций, повышенной технологичностью изготовления и низкой материалоемкостью изделий из трубчатого композиционного материала за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров, высокую коррозионную стойкость и звукоизоляцию конструкций из трубчатого композиционного материала.

В процессе формообразующих операций трубчатый композиционный материал, содержащий фрагменты косых конических сечений прямого кругового конуса, за счет конструктивно заложенного изменения толщины по крайней мере одной из подобластей материала деформируется с вырождением друг в друга фрагментов гиперболы, параболы, эллипса, однако такой процесс может быть заранее спрогнозирован и учтен при проектировании и расчете конфигурации конечного изделия. При этом фрагменты, входящие в состав трубчатого композиционного материала, не выходит за определение конического сечения прямого кругового конуса.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что трубчатый композиционный материал содержит в поперечном сечении по крайней мере две подобласти материалов и по крайней мере часть линии границы сечения и/или по крайней мере часть линии границы подобластей материалов выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей материала трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга, повышение технологичности изготовления и снижение материалоемкости изделий из трубчатого композиционного материала за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров, высокая коррозионная стойкость и звукоизоляция конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы сечения, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Трубчатый композиционный материал может содержать в поперечном сечении по крайней мере часть линии границы подобластей материалов, выполненную в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты косого конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Сочетание выполнения элементов поперечного сечения трубчатого композиционного материала в виде фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса), которые могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций, обеспечивает достижение рациональной формы конечного изделия. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Трубчатый, композиционный материал может быть выполнен в поперечном сечении по крайней мере с одной из подобластей материала переменной толщины, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одной из подобластей материала, возрастающей к центру масс сечения этой подобласти, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одной из подобластей материала, убывающей к центру масс сечения этой подобласти, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одной из подобластей материала, меняющейся многократно, возрастая и убывая, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной по крайней мере одной из подобластей материала, меняющейся многократно и периодически, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины по крайней мере одной из подобластей трубчатого композиционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен в поперечном сечении со ступенчатой частью длины линии границы по крайней мере одной из подобластей материала, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен со ступенями, которые могут иметь увеличение или уменьшение толщины по крайней мере одной из подобластей материала при переходе от одной ступени к другой, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой на части длины линии границы по крайней мере одной из подобластей материала, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним выступом на части длины линии границы по крайней мере одной из подобластей материала, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной металлической подобластью, а любой частью любой другой подобласти металлической или неметаллической, что позволит повысить коррозионную стойкость конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной полостью по крайней мере на части длины линии границы по крайней мере между двумя близлежащими подобластями материала, что позволит повысить звукоизолирующие свойства конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен с периодическими полостями по крайней мере на части длины линии границы по крайней мере между двумя близлежащими подобластями, что позволит повысить звукоизолирующие свойства конструкций из трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен по крайней мере с частью длины границы по крайней мере одной из подобластей материала, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса, что позволит повысить точность сборки конструкций из трубчатого композиционного материала при соединении выступа и выемки.

Трубчатый композиционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним разрывом толщины по крайней мере одной из подобластей материала. Причем разрывы толщины могут выполняться многократно и периодически, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из трубчатого композиционного материала.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения и возможность его практической реализации поясняется чертежами, где на фиг .1 изображено поперечное сечение трубчатого композиционного материала, на фиг. 2-6 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения трубчатого композиционного материала, на фиг. 7-16 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения трубчатого композиционного материала.

Трубчатый композиционный материал (фиг. 1) содержит в поперечном сечении по крайней мере две подобласти 1 и 2 материала с границами наружной 3 и внутренней 4 стороны, причем по крайней мере часть линии границы сечения по крайней мере одной из подобластей материала на границе 3 наружной стороны и/или на границе 4 внутренней стороны по крайней мере одной из подобластей сечения материала выполнены в виде фрагмента косого конического сечения 5 прямого кругового конуса.

В примерах конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 1 - 14, одна из подобластей 1 (2) материала выполнена переменной толщины.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 2, толщина подобласти 2 материала возрастает к центру масс 6 сечения.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 3, толщина подобласти 1 материала убывает к центру масс 6 сечения.

В примерах конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 4-6, толщина подобластей 1 и 2 материала меняется многократно, возрастая и убывая.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 3, толщина подобластей 1 и 2 материала меняется многократно и периодически.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 7, часть длины линии границы наружной стороны 3 выполнена со ступенями 7. Ступени 7 могут быть выполнены (фиг. 8) как с увеличением толщины подобласти трубчатого композиционного материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 9, часть длины линии границы наружной стороны 3 подобласти 1 материала выполнена с выемкой 8.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 10, часть длины линии границы лицевой стороны 3 подобласти 1 материала выполнена с выступом 9.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 11, подобласть 2 материала выполнена металлической, а подобласть 1 выполнена с неметаллической частью 10 и с металлической частью 11.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 12, между подобластями 1 и 2 материала выполнена полость 12.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 13, между подобластями 1 и 2 материала выполнены периодические полости 12.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 14, часть наружной 3 и внутренней 4 границы подобластей 1 и 2 сечения трубчатого композиционного материала содержит фрагмент окружности 13. В трубчатом слоистом конструкционном материале по крайней мере часть длины границы стороны сечения 3(4) по крайней мере одной из подобластей материала может содержать в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника (квадрата 14, прямоугольника 15, трапеции 16, ромба 17, треугольника 18 и т.д. и т.п.), конического сечения прямого кругового конуса (окружности 13, эллипса 19 и т.д. и т.п.).

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 15, толщина подобласти 1 материала имеет разрыв 20.

В примере конструктивного выполнения трубчатого композиционного материала, изображенного на фиг. 16, разрывы 20 подобласти 1 выполнены многократно и периодически.

Таким образом, применение данного трубчатого композиционного материала позволит достичь задачи изобретения.

Литература 1. Мастеров В.А., Берковский В.С. Теория пластической деформации и обработка металлов давлением. -М.: Металлургия. 1989, 399 с.

2. Математический энциклопедический словарь. -М.: Советская энциклопедия, 1988, 847 с.

Формула изобретения

1. Трубчатый композиционный материал, содержащий в поперечном сечении по крайней мере две подобласти материалов, отличающийся тем, что по крайней мере часть линии границы сечения и/или по крайней мере часть линии границы подобластей материалов выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса.

2. Трубчатый композиционный материал по п.1, отличающийся тем, что по крайней мере одна из подобластей материала выполнена переменной толщины.

3. Трубчатый композиционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одной из подобластей материала возрастает к центру масс.

4. Трубчатый композиционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одной из подобластей материала убывает к центру масс.

5. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.2 - 4, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одной из подобластей материала меняется, многократно возрастая и убывая.

6. Трубчатый композиционный материал по п.5, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одной из подобластей материала меняется многократно и периодически.

7. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из подобластей материала выполнена ступенчатой.

8. Трубчатый композиционный материал по п.7, отличающийся тем, что ступени могут быть выполнены как с увеличением толщины слоя подобласти материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

9. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из подобластей материала выполнена по крайней мере с одной выемкой.

10. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из подобластей материала выполнена по крайней мере с одним выступом.

11. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что по крайней мере одна из подобластей материала выполнена металлической, а любая часть любой другой подобласти материала - металлической или неметаллической.

12. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере между двумя близлежащими подобластями материала выполнена по крайней мере с одной полостью.

13. Трубчатый композиционный материал по п.12, отличающийся тем, что полости выполнены периодическими.

14. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.7 - 13, отличающийся тем, что по крайней мере часть длины границы по крайней мере одной из подобластей материала сечения выполнены из группы, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса.

15. Трубчатый композиционный материал по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что толщина по крайней мере одной из подобластей материала имеет по крайней мере один разрыв.

16. Трубчатый композиционный материал по п.15, отличающийся тем, что разрывы толщины выполнены многократно и периодически.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16