Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности



Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности
Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности
Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности
Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности
Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности

 


Владельцы патента RU 2414980:

Открытое акционерное общество "Центр технологии судостроения и судоремонта" (ОАО "ЦТСС") (RU)

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении листовых конструкций двоякой кривизны. Разбивают поверхность конструкции на отдельные детали, формообразование которых выполняют деформированием заготовок, а затем полученные детали сваривают друг с другом в заданную конструкцию. При этом разбивку поверхности конструкции на отдельные детали осуществляют из условия получения при их деформировании одинакового утонения для каждой детали, распределенного по параболе, ветви которой исходят из точек части детали, расположенных на противоположных кромках и отстоящих от них на величину припусков для гибки и сборки с вершиной в зоне наибольших утонений с ординатой, равной наибольшему утонению. Повышается качество получаемых листовых конструкций. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и их сварке в листовые конструкции сложной формы и может быть использовано при изготовлении листовых конструкций двоякой кривизны в различных отраслях промышленности, в том числе в судостроении.

Известны способы формообразования листовых заготовок двоякой кривизны методом последовательного локального деформирования (ПЛД) и ротационно-локального деформирования (РЛД) с применением прессового или машинного оборудования для получения деталей с различной кривизной поверхности. При этом в результате фундаментальных и прикладных исследований, проведенных во ФГУП «ЦНИИ ТС», созданы теоретические основы этих методов деформирования (НИР «Давление», «Бирюза», «Шельф» и др.), а также получен ряд патентов (см. патенты РФ №№2191082, 2199407, 2199408, 2194588, 2259249 и др.).

Однако иногда для получения конструкций особо сложной формы или крупногабаритных невозможно выполнить их из одной заготовки, поэтому приходится выполнять такие конструкции из отдельных предварительно сформованных и сваренных между собой деталей, см., например, книгу В.Л.Александров, А.В.Догадин, В.Е.Уткин и др. «Технология изготовления подводных лодок». С.-Пб, 2006, с.63, рис.4.14. В качестве аналогов такого способа можно отметить способы изготовления сферических танков типа Moss, используемых для газовозов. Некоторые из этих технических решений были запатентованы, например, патентами ЕР 0689897, US 5529239.

В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрано техническое решение, имеющееся в книге Е.Н. Мошнина «Технология штамповки крупногабаритных деталей» (М.: «Машиностроение», 1973, с.9, рис.2).

Выбранный прототип - это способ изготовления сферической конструкции, которую разбивают на отдельные детали, выполняют формообразование всех деталей деформированием листовых заготовок, после чего детали сваривают друг с другом в сферическую конструкцию.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении качества получаемых листовых конструкций сложной формы с двоякой кривизной поверхности.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в оптимизированном распределении утонений деталей конструкции при их пластическом деформировании, а также в снижении влияния сварочных деформаций на заданную форму конструкции.

Этот технический результат достигается следующим образом. По предлагаемому способу изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности поверхность конструкции разбивают на отдельные детали, формообразование которых выполняют локальным деформированием, а затем полученные детали сваривают друг с другом в заданную конструкцию. При этом разбивку поверхности конструкции на детали осуществляют из условия получения при их деформировании одинакового утонения для каждой детали, распределенного по параболе, ветви которой исходят из точек части детали, расположенных на противоположных кромках и отстоящих от них на величину припусков для гибки и сборки с вершиной в зоне наибольших утонений с ординатой, равной наибольшему утонению.

В частном случае предлагаемого решения формообразование деталей выполняют методом локального деформирования.

В другом частном случае предлагаемого решения каждую деталь выполняют с плавным спрямлением участков, начинающихся от ее кромок, равных величине припуска на гибку и сборку деталей.

В третьем частном случае предлагаемого решения наиболее выпуклую деталь конструкции выполняют с недогибом участков, начинающихся от стыкуемых кромок, равных величине ее поперечной усадки от последующей сварки со смежными деталями.

В четвертом частном случае предлагаемого решения детали конструкции выполняют с минимальными припусками на сборку деталей, а наиболее выпуклую деталь - без припуска.

В последнем частном случае сварку деталей конструкции сначала выполняют с ее внутренней стороны.

Сущность предлагаемого способа формообразования листовых конструкций с двоякой кривизной поверхности поясняется прилагаемыми чертежами:

фиг.1 - общий вид конструкции с двоякой кривизной поверхности - торосферического днища;

фиг.2 - центральный купол торосферического днища: схема замеров утонения;

фиг.3 - боковые лепестки торосферического днища: схема замеров утонения;

фиг.4 - диаграмма замеров утонения центрального купола торосферического днища;

фиг.5 - диаграмма замеров утонения боковых лепестков торосферического днища.

Технический результат, получаемый при использовании предложенного способа изготовления листовых конструкций с двоякой кривизной поверхности, достигается получением таких утонений и формы деталей, которые обеспечивают пластическое деформирование в оптимальных условиях с использованием меньшего объёма деформирующей оснастки, снижение деформирующего усилия, а также минимизацию утонений и массы в деталях конструкции с учетом последующей ее сварки при уменьшении неизбежных сварочных деформаций. При этом наибольшие утонения, возникающие в деталях, имеют примерно одинаковые значения. Выявленные эмпирическим путем упомянутые закономерности были апробированы в рамках опытно-конструкторских работ (ОКР «Шельф») на заказе «Тритон-НН». Вначале при использовании известных технологий в рамках этой работы происходили разрывы в отдельных деталях и недопустимые отклонения после сварки от формы поверхности, из-за чего конструкцию приходилось переделывать.

Величины утонений деталей конструкции и граничные значения деформирования определяются в зависимости от габаритных размеров заготовок и относительных радиусов заданной кривизны. Замеры утонений деталей типовой листовой конструкции (фиг.1), состоящей из сферического донышка 1 и торосферических лепестков 2, производились с помощью ультразвукового толщиномера «Булат-1», ТУ 1041-011-07502259-94, до и после формообразования по размеченным точкам параллелей и меридианов на исследуемых деталях (фиг.2, 3), обозначенных соответственно римскими и арабскими цифрами.

Разбивку поверхности конструкции на отдельные детали 1, 2 осуществляют из условия получения при их деформировании одинакового утонения для каждой детали, распределенного по параболе 3, ветви которой исходят из точек части детали 5, расположенных на противоположных кромках и отстоящих от них на величину припусков для гибки и сборки с вершиной 4 в зоне наибольших утонений с ординатой, равной наибольшему утонению (фиг.4, 5). Там же обозначены данные фактических величин утонений 6 - ординатой Δs.

Наиболее выпуклая деталь сварной листовой конструкции в рассматриваемом примере - центральный сферический купол (фиг.1, поз.1 - донышко), предусмотрена с недогибом по стыкуемым кромкам на величину ее последующей поперечной усадки в результате сварки, которая определяется расчетным путем по ОСТ5.9807-93 и на основании опыта изготовления подобных конструкций.

Как показал расчет и опыт изготовления подобных конструкций, сварку необходимо осуществлять первоначально с внутренней стороны, т.е. по вогнутой части конструкции (фиг.1), что уменьшает общую усадку конструкции.

В процессе вышеуказанной работы в рамках заказа «Тритон-НН» для изготовления торосферической сварной конструкции листовые детали для нее были изготовлены на предприятии ОАО «Северная верфь», в том числе осуществлено формообразование донышка R=2000 мм, толщиной t=10 мм из сплава 1561 с допуском ΔR=4 мм (для контроля по шаблону) и шести торосферических лепестков толщиной t=10 мм с допуском Δв=3 мм на каждый стык на прессе «Клиринг» усилием 1000 кН. В результате удалось получить требуемое качество гибки, приемлемые отклонения формы и утонение деталей, что позволило успешно пройти пневматические и гидравлические испытания ответственной сварной конструкции.

1. Способ изготовления листовой конструкции с двоякой кривизной поверхности, включающий разбивку поверхности конструкции на отдельные детали, их формообразование деформированием, сварку деталей друг с другом в заданную конструкцию, отличающийся тем, что разбивку поверхности конструкции на отдельные детали осуществляют из условия получения при их деформировании одинакового утонения для каждой детали, распределенного по параболе, ветви которой исходят из точек части детали, расположенных на противоположных кромках и отстоящих от них на величину припусков для гибки и сборки с вершиной в зоне наибольших утонений с ординатой, равной наибольшему утонению.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют локальное деформирование деталей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую деталь выполняют с плавным спрямлением участков, начинающихся от ее кромок, равных величине припуска на гибку и сборку деталей.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что наиболее выпуклую деталь конструкции выполняют с недогибом участков, начинающихся от стыкуемых кромок, равных величине ее поперечной усадки от последующей сварки со смежными деталями.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что детали конструкции выполняют с минимальными припусками на сборку, а наиболее выпуклую деталь - без припуска.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что сварку деталей конструкции сначала выполняют с ее внутренней стороны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности при сгибании труб. .

Изобретение относится к формообразованию ребристых панелей и деталей из прессованных профилей для получения деталей двойной и знакопеременной кривизны. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению деталей одинарной и двойной кривизны типа окантовки пассажирских, грузовых и сервисных дверей самолета.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению конструкций обтяжных пуансонов для формообразования длинномерных самолетных обшивок одинарной и двойной кривизны методом продольной обтяжки.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к технологии формообразования металлических сферотороидальных или эллиптических оболочек двоякой кривизны или их элементов из листовых заготовок.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к сгибанию листовых материалов, имеющих способствующие изгибанию структуры. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам гибки и доводки гнутых листовых деталей, и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и строительства при производстве коробчатых и трубчатых деталей.
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве профилей прокатом. .

Изобретение относится к оснастке для формования оболочек положительной Гаусовой кривизны. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении оболочек двоякой кривизны

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в различных отраслях машиностроения и строительства при производстве сложнопрофильных деталей, в частности гофрированных панелей, обшивок и переборок

Изобретение относится к формообразованию металлических деталей давлением

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении металлических конструкций типа модуль-панель, состоящих из листов и ребер или профилей, а также прессованных или сварных панелей

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может применяться при формообразовании листовых материалов, в том числе обшивок

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в самолетостроении при изготовлении крупногабаритных листовых и объемных деталей

Изобретение относится к обработке листовых металлов гибкой-прокаткой в роликах и может быть использовано для изготовления авиационных деталей из гнутых профилей. Листовая заготовка проходит через клети гибочно-прокатного станка с осадкой предварительно согнутых стенок и/или полок профиля в последней формообразующей клети и созданием в ней пластического шарнира. Осуществляют приложение к профилю на входе и на выходе в последней формообразующей клети изгибающих усилий и придают профилю заданную продольную кривизну. При этом дополнительные направляющие усилия на полки и стенки профиля на выходе из последней формообразующей клети обеспечивают сохранение формы поперечного сечения профиля. Изменяют место приложения изгибающих усилий на выходе из последней формообразующей клети для изменения радиуса продольной кривизны профиля. При этом в последней формообразующей клети гибочный модуль и гибочно-прокатная клеть, из которой профиль перемещается в последнюю формообразующую клеть, расположены со смещением от последней по направлению продольной гибки. Направляющие элементы гибочного модуля взаимодействуют с поверхностями стенок профиля, располагающихся в плоскости продольного изгиба. Повышается производительность и качество гнутых профилей. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к обработке металла давлением, в частности к изготовлению оболочек с двоякой кривизной поверхности выпуклой формы, основанной на применении методов последовательного или ротационно-локального деформирования. Формообразование последовательным или ротационно-локальным деформированием листовых деталей двоякой кривизны типа сферических, торосферических и парусовидных оболочек осуществляют вдоль кромок заготовки по направлению к ее центру тяжести по спиралевидным траекториям. В результате использования предлагаемого способа снижается трудоемкость процесса формообразования и уменьшаются величины неизбежного деформационного утонения и наклепа, что улучшает качество и работоспособность получаемых конструкций. 4 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к изготовлению деталей оболочек двойной кривизны двояковыпуклой формы для летательного аппарата на существующих обтяжных прессах с программным управлением. Способ включает применение двух этапов формообразования обтяжкой: предварительную обтяжку прямолинейной листовой заготовки после ее обвертки до полного угла охвата обтяжного пуансона, равного 90°, и последующую обтяжку детали оболочки в ее новом положении с угла разгибания за счет растяжения боковых свободных от зажимов участков отформованной заготовки. Между этими этапами формообразования выполняют разгрузку и разгибание с разверткой поверхности оболочки на определенный угол, приводящий к получению изометрической формы ее поверхности по отношении к форме поверхности обтяжного пуансона. После второго этапа формообразования выполняют обратную обвертку детали оболочки на полный угол охвата обтяжного пуансона, равный 90°, до прилегания ее к поверхности обтяжного пуансона за счет придания изначальной изометрической формы, соответствующей поверхности обтяжного пуансона. Уменьшается неравномерность деформации растяжения как в продольном, так и в поперечном направлении листовой заготовки. 14 ил.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к средствам выполнения формообразующих поверхностей двойной кривизны литейной, модельной или штамповой оснастки. При установке стержней в заданные положения их перемещают как минимум в двух направлениях, для чего применяют как минимум одно направляющее стержни устройство, связанное с системой координатных перемещений и соответствующий данному направляющему устройству дозирующий механизм. Расширяются технологические возможности. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх