Листовой деформируемый конструкционный материал

 

Изобретение относится к области прокатного производства и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций. Листовой деформируемый конструкционный материал содержит в поперечном сечении границы лицевой и тыльной стороны. По крайней мере на границе лицевой и/или тыльной стороны и/или по крайней мере на одной из вершин сечения часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента и/или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины листового деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях, повышение технологичности изготовления и снижение материалоемкости изделий из листового деформируемого конструкционного материала. 20 з.п.ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к областям производства изделий из металла, например, прокатом, порошковой металлургией и т.д., 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 деформируемого материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из листового деформируемого конструкционного материала. Выполнение листового деформируемого конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины с использованием фрагментов и/или комбинации 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].

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 деформируемого материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из листового деформируемого конструкционного материала. Выполнение листового деформируемого конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины с использованием фрагментов и/или комбинации 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.

Наиболее близким по технической сущности, прототипом к предлагаемому устройству, является листовой деформируемый конструкционный материал, получаемый в процессе реализации "Способа прокатки металлического листа", патент США N4238946 оп. 16.12.80 г., кл. В 21 В 1/00, содержащий в поперечном сечении границы лицевой и тыльной стороны.

Недостатками прототипа являются отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины листового деформируемого материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из листового деформируемого конструкционного материала. Выполнение листового деформируемого конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины с использованием фрагментов и/или комбинации 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 металла в определенных конструкцией конечного изделия местах и параметрах формообразующих операций. Отсутствие в аналогах и прототипе фрагментов и/или комбинации 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 неоптимально с точки зрения рационального распределения материала.

Задачей изобретения является создание листового деформируемого конструкционного материала, обеспечивающего конструктивно заложенное изменение его толщины при формообразующих операциях путем использования фрагментов и/или комбинации 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 листового деформируемого конструкционного материала за счет использования сочетания фрагментов и/или комбинации фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров.

В процессе формообразующих операций листовой деформируемый конструкционный материал, содержащий фрагменты и/или комбинации фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, за счет конструктивно заложенного изменения толщины 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 листового деформируемого конструкционного материала, не выходят за определение косого конического сечения прямого кругового конуса.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что листовой деформируемый конструкционный материал содержит в поперечном сечении границы лицевой и тыльной стороны и по крайней мере на границе лицевой и/или тыльной стороны, и/или по крайней мере на одной из вершин сечения часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента и/или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины листового деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов и/или комбинации 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 листового деформируемого конструкционного 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.

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.

Листовой деформируемый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы лицевой стороны, выполненную в виде фрагмента и/или комбинации фрагментов 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 листового деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Листовой деформируемый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы тыльной стороны, выполненную в виде фрагмента и/или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины листового деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Листовой деформируемый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы вершины, выполненную в виде фрагмента и/или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента гиперболы, параболы, эллипса), причем фрагменты конического сечения прямого кругового конуса могут вырождаться друг в друга в процессе формообразующих операций. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины листового деформируемого конструкционного 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 листового деформируемого конструкционного материала в виде фрагментов и/или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагмента 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 листового деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

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

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

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях.

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

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

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

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

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый 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 деформируемого конструкционного материала при соединении выступа и выемки.

Листовой деформируемый 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 деформируемого 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 деформируемого конструкционного материала, на фиг. 2-7 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения листового деформируемого конструкционного материала, на фиг. 8-18 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения листового деформируемого конструкционного материала.

Листовой деформируемый конструкционный материал (фиг. 1) содержит в поперечном сечении границы лицевой 1 и тыльной 2 стороны, 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 косого конического сечения 4 прямого кругового конуса.

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

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

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

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

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

В примере конструктивного выполнения листового деформируемого 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 деформируемого 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 деформируемого конструкционного материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением.

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

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

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

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

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

В примере конструктивного выполнения листового деформируемого конструкционного материала, изображенного на фиг. 16, край листового деформируемого 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 деформируемого конструкционного материала, изображенного на фиг. 17, толщина сечения материала имеет разрыв 22.

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

Таким образом, применение данного листового деформируемого конструкционного материала позволит достичь задачи изобретения.

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

2. Математический энциклопедический словарь. М. "Советская энциклопедия", 1988 г., 847 с.

Формула изобретения

1. Листовой деформируемый конструкционный материал, содержащий в поперечном сечении границы лицевой и тыльной стороны, отличающийся тем, что по крайней мере 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 и/или комбинации фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса.

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

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

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

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

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

9. Листовой деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый 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 деформируемый конструкционный материал по любому из пп.3 - 19, отличающийся тем, что толщина последнего имеет по крайней мере один разрыв.

21. Листовой деформируемый 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, Рисунок 18