Листовой конструкционный материал

 

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций. Листовой конструкционный материал содержит в поперечном сечении границы лицевой и тыльной сторон. При этом он выполнен с конструктивно заложенным изменением толщины при формообразующей операции. На границе лицевой и/или тыльной стороны и/или по крайней мере на одной из вершин сечения по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента конического сечения прямого кругового конуса. Выполнение листа с конструктивно заложенным изменением толщины при формообразующих операциях позволяет повысить технологичность изготовления изделий из листового конструкционного материала и снизить их материалоемкость путем рационального прочностного распределения материала в готовой конструкции. 20 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к областям производства изделий из металла, например, прокатом или порошковой металлургией и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций.

Аналогами к предлагаемому устройству можно считать: 1. "Прокат листовой горячекатаный" ГОСТ 19903-74, содержащий в поперечном сечении границы лицевой и тыльной сторон.

Недостатками аналога являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из листового конструкционного материала. Выполнение листового конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины 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].

2. "Прокат листовой холоднокатаный" ГОСТ 19904-90, содержащий в поперечном сечении границы лицевой и тыльной сторон.

Недостатками аналога являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из листового конструкционного материала. Выполнение листового конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины не позволяет обеспечить требуемое утонение изделий при формообразующих операциях.

Наиболее близким по технической сущности, прототипом к предлагаемому устройству, является листовой конструкционный материал, получаемый в процессе реализации "Способа прокатки металлического листа" патент США N 4238946, оп. 16.12.80 г. по МКИ В 21 В 1/00, содержащий в поперечном сечении границы лицевой и тыльной стороны.

Недостатками прототипа являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины листового материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из листового конструкционного материала. Выполнение листового конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины не позволяет обеспечить требуемое утонение изделий при формообразующих операциях.

В процессе формообразующих операций происходит утонение металла в определенных конструкцией конечного изделия местах, в связи с чем выполнение конечного изделия происходит не оптимально с точки зрения рационального распределения материала.

В связи с данными обстоятельствами задачей изобретения является создание листового конструкционного материала, обеспечивающего конструктивно заложенное изменение его толщины при формообразующих операциях. Выполнение листа с конструктивно заложенным изменением толщины позволит повысить технологичность изготовления изделий из листового конструкционного материала и снизить их материалоемкость.

При осуществлении формообразующих операций, например, штамповки, целесообразно конструктивно утолщенные участки заготовки разместить в местах наибольшего утонения при производстве конечного изделия, обеспечив при этом наиболее рациональное прочностное распределение материала в готовой конструкции.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что листовой конструкционный материал содержит в поперечном сечении границы лицевой и тыльной сторон. Данный материал выполнен с конструктивно заложенным изменением толщины при формообразующей операции. При этом на границе лицевой и/или тыльной стороны и/или по крайней мере на одной из вершин сечения по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента конического сечения прямого кругового конуса.

Под термином "вершина" следует понимать часть сечения материала, близлежащую к месту сопряжения лицевой и тыльной сторон или к месту сопряжения одной из сторон с границей части сечения, соединяющего лицевую и тыльную стороны.

Под термином "коническое сечение" следует понимать линию, которую образует поверхность прямого кругового конуса и секущая плоскость, не проходящая через его вершину [2].

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с образованием угла по крайней мере одной из вершин сечения меньше 180^o, что позволит повысить технологичность дальнейшей обработки листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен переменной толщины, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с толщиной, увеличивающейся в направлении от одного края сечения к другому, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с толщиной, увеличивающейся в направлении от внутренней части сечения по крайней мере к одному из краев, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с толщиной, уменьшающейся в направлении от внутренней части сечения по крайней мере к одному из краев, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с толщиной, меняющейся многократно, возрастая и убывая, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с толщиной, меняющейся многократно и периодически, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с выпуклой частью длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с вогнутой частью длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины листового конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен со ступенчатой частью длины линии границы по крайней мере одной из сторон, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен со ступенями, которые могут иметь увеличение или уменьшение толщины материала при переходе от одной ступени к другой, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с изгибом и/или подгибом по крайней мере одного края материала, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен с многократным изгибом и/или подгибом материала, в том числе с изменением вогнутости в том числе на противоположную, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой на части длины линии границы по крайней мере одной из сторон, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним выступом на части длины линии границы по крайней мере одной из сторон, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной выемкой по крайней мере на одной из вершин сечения, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним выступом по крайней мере на одной из вершин сечения, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одной из вершин сечения и/или частью длины границы по крайней мере одной из сторон сечения, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника, конического сечения прямого кругового конуса, что позволит повысить точность сборки конструкций из листового конструкционного материала при соединении выступа и выемки.

Листовой конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с одним разрывом толщины. Причем разрывы толщины могут выполняться многократно и периодически, что позволит повысить технологичность сборки конструкций из листового конструкционного 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".

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Сущность изобретения и возможность его практической реализации поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено поперечное сечение листового конструкционного материала, на фиг. 2-7 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения листового конструкционного материала, на фиг.8-18 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения листового конструкционного материала.

Листовой конструкционный материал (фиг.1) содержит в поперечном сечении границы лицевой 1 и тыльной 2 сторон, причем по крайней мере часть линии границы сечения на границе 1 лицевой стороны, и/или на границе 2 тыльной стороны, и/или по крайней мере на одной из вершин 3 сечения выполнены в виде фрагмента конического сечения 4 прямого кругового конуса. При этом материал выполнен с конструктивно заложенным изменением толщины при формообразовании.

В примерах конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.1 и 2, образуемый вершинами 3 угол 5 может быть выполнен меньше 180^o.

В примерах конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.1 - 13, последний выполнен переменной толщины.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 2, толщина последнего уменьшается в направлении от одного края 6 сечения к другому краю 7.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.3, толщина последнего увеличивается в направлении от внутренней части 8 сечения к краям 6 и 7.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.4, толщина последнего уменьшается в направлении от внутренней части 8 сечения к краю 7.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.5, толщина последнего меняется многократно, возрастая и убывая.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.6, толщина последнего меняется многократно и периодически.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.7, часть длины линии границы лицевой стороны 1 относительно средней линии сечения выполнена выпуклой, а часть длины линии границы тыльной стороны 2 относительно средней линии сечения выполнена вогнутой.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 8, часть длины линии границы лицевой стороны 1 выполнена со ступенями 9. Ступени 9 могут быть выполнены (фиг. 9) как с увеличением толщины листового конструкционного материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 10, последний выполнен с изгибом и/или подгибом 10.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 11, изгиб и/или подгиб 10 материала выполнен многократным, в том числе с изменением вогнутости на противоположную.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 12, часть длины линии границы лицевой стороны 1 выполнена с выемкой 11.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.13, часть длины линии границы лицевой стороны 1 выполнена с выступом 12.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг.14, вершина 3 материала выполнена с выемкой 13.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 15, вершина 3 материала выполнена с выступом 14.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 16, край листового конструкционного материала содержит фрагмент окружности 20. В листовом конструкционном материале по крайней мере одна из вершин 3 сечения и/или часть длины границы стороны сечения 1 (2) могут содержать в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника (квадрата 15, прямоугольника 16, трапеции 17, ромба 18, треугольника 19 и т. д. и т. п.), конического сечения прямого кругового конуса (окружности 20, эллипса 21 и т.д. и т.п.).

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 17, толщина сечения материала имеет разрыв 22.

В примере конструктивного выполнения листового конструкционного материала, изображенного на фиг. 18, разрывы 22 толщины выполнены многократно и периодически.

Таким образом, применение данного листового конструкционного 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. Листовой конструкционный материал, содержащий в поперечном сечении границы лицевой и тыльной сторон, отличающийся тем, что он выполнен с конструктивно заложенным изменением толщины при формообразующей операции и на границе лицевой и/или тыльной стороны, и/или по крайней мере на одной из вершин сечения по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента конического сечения прямого кругового конуса.

2. Листовой конструкционный материал по п.1, отличающийся тем, что угол по крайней мере одной из вершин сечения меньше 180^o.

3. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он выполнен переменной толщины.

4. Листовой конструкционный материал по п.3, отличающийся тем, что толщина последнего увеличивается в направлении от одного края сечения к другому.

5. Листовой конструкционный материал по п.3, отличающийся тем, что толщина последнего увеличивается в направлении от внутренней части сечения по крайней мере к одному из краев.

6. Листовой конструкционный материал по п.3, отличающийся тем, что толщина последнего уменьшается в направлении от внутренней части сечения по крайней мере к одному из краев.

7. Листовой конструкционный материал по п.3, отличающийся тем, что толщина последнего меняется многократно, возрастая и убывая.

8. Листовой конструкционный материал по п.3, отличающийся тем, что толщина последнего меняется многократно и периодически.

9. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения выполнена выпуклой.

10. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения выполнена вогнутой.

11. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон выполнена ступенчатой.

12. Листовой конструкционный материал по п.11, отличающийся тем, что ступени могут быть выполнены как с увеличением толщины материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

13. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что по крайней мере один край материала выполнен с изгибом и/или подгибом.

14. Листовой конструкционный материал по п.13, отличающийся тем, что изгиб и/или подгиб материала может быть выполнен в том числе многократным с изменением вогнутости в том числе на противоположную.

15. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон выполнена по крайней мере с одной выемкой.

16. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 15, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон выполнена по крайней мере с одним выступом.

17. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что по крайней мере одна из вершин сечения выполнена по крайней мере с одной выемкой.

18. Листовой конструкционный материал по любому из пп.1 - 17, отличающийся тем, что по крайней мере одна из вершин сечения выполнена по крайней мере с одним выступом.

19. Листовой конструкционный материал по любому из пп.9 - 18, отличающийся тем, что по крайней мере одна из вершин сечения и/или часть длины границы по крайней мере одной из сторон сечения выполнены из группы, содержащей в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника конического сечения прямого кругового конуса.

20. Листовой конструкционный материал по любому из пп.3 - 13, отличающийся тем, что толщина последнего имеет по крайней мере один разрыв.

21. Листовой конструкционный материал по п.20, 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, Рисунок 17