ТРУБЧАТЫЙ КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1999 года по МПК B21B17/00 F16L9/02 

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

Аналогами к предлагаемому устройству можно считать:
1. Трубчатый конструкционный материал, заявка на патент РФ N 94013671, оп. 27.01.96 г. , МКИ В 21 С 3/16, содержащий в поперечном сечении границы наружной и внутренней стороны.

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

2. Трубчатый конструкционный материал, патент РФ N 2037348, оп. в 1995 г. , МКИ В 21 В 17/02, содержащий в поперечном сечении границы наружной и внутренней стороны.

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

Наиболее близким по технической сущности, прототипом к предлагаемому устройству, является трубчатый конструкционный материал, патент РФ N 2055659 оп. в 1996 г. по МКИ В 21 В 17/08, содержащий в поперечном сечении границы наружной и внутренней стороны.

Недостатками прототипа являются: отсутствие конструктивно заложенного изменения толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях, низкая технологичность изготовления и высокая материалоемкость изделий из трубчатого конструкционного материала. Выполнение трубчатого конструкционного материала без конструктивно заложенного изменения толщины 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 металла 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 конструкционного материала, обеспечивающего конструктивно заложенное изменение его толщины 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 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.

В процессе формообразующих операций трубчатый конструкционный материал, содержащий фрагменты 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 трубчатого конструкционного материала, не выходит за определение конического сечения прямого кругового конуса.

Указанный технический результат изобретения достигается тем, что трубчатый конструкционный материал содержит в поперечном сечении границы наружной и внутренней стороны и на границе наружной и/или внутренней стороны по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного 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 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.

Трубчатый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы наружной стороны 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 конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Трубчатый конструкционный материал может содержать в поперечном сечении часть линии границы внутренней стороны 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 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 трубчатого конструкционного материала в виде фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса), которые могут вырождаться друг в друга в процессе формообразуюших операций обеспечивает достижение рациональной формы конечного изделия. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса (фрагментов гиперболы, параболы, эллипса) с возможностью вырождения друг в друга.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении переменной толщины, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной, возрастающей к центру масс, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной, убывающей к центру масс, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной, меняющейся многократно, возрастая и убывая, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с толщиной, меняющейся многократно и периодически, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

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

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

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с выпуклой частью длины линии границы наружной стороны относительно средней линии сечения и с вогнутой частью длины линии границы внутренней стороны относительно средней линии сечения, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с вогнутой частью длины линии границы наружной стороны относительно средней линии сечения и с выпуклой частью длины линии границы внутренней стороны относительно средней линии сечения, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с выпуклыми частями длины линий границ обоих сторон относительно средней линии сечения, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен в поперечном сечении с вогнутыми частями длины линий границ обоих сторон относительно средней линии сечения, что позволит обеспечить конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях.

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

Трубчатый 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 трубчатого конструкционного материала.

Трубчатый 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 трубчатого конструкционного материала.

Трубчатый 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 трубчатого конструкционного материала.

Трубчатый конструкционный материал может быть выполнен по крайней мере с 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 трубчатого конструкционного материала при соединении выступа и выемки.

Трубчатый 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 трубчатого конструкционного материала.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, не известна. 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 конструкционного материала; на фиг. 2-6 изображены примеры конструктивного выполнения поперечного сечения трубчатого конструкционного материала; на фиг. 7-13 изображены примеры конструктивного выполнения частей поперечного сечения трубчатого конструкционного материала.

Трубчатый конструкционный материал (фиг. 1) содержит в поперечном сечении границы наружной 1 и внутренней 2 стороны, причем по крайней мере часть линии границы сечения на границе 1 лицевой стороны и/или на границе 2 тыльной стороны выполнены в виде фрагмента косого конического сечения 3 прямого кругового конуса.

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

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 2, толщина последнего возрастает к центру масс 4 сечения.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 3, толщина последнего убывает к центру масс 4 сечения.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 4, толщина последнего меняется многократно, возрастая и убывая.

В примерах конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 3 и 4, толщина последнего меняется многократно и периодически.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 5, часть длины линии границы наружной стороны 1 относительно средней линии сечения выполнена выпуклой, а часть длины линии границы внутренней стороны 2 относительно средней линии сечения выполнена вогнутой.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 6, часть длины линии границы наружной стороны 1 относительно средней линии сечения выполнена вогнутой.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 7, часть длины линии границы наружной стороны 1 выполнена со ступенями 5. Ступени 5 могут быть выполнены (фиг. 8) как с увеличением толщины трубчатого конструкционного материала при переходе от одной ступени к другой, так и c уменьшением.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 9, часть длины линии границы наружной стороны 1 выполнена с выемкой 6.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 10, часть длины линии границы наружной стороны 1 выполнена с выступом 7.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 11, часть наружной 1 и внутренней 2 границы сечения трубчатого конструкционного материала содержит фрагмент окружности 13. В трубчатом конструкционном материале по крайней мере часть длины границы стороны сечения 1(2) может содержать в сечении фрагменты и/или комбинации фрагментов: многоугольника (квадрата 8, прямоугольника 9, трапеции 10, ромба 11, треугольника 12 и т.д. и т.п.), конического сечения прямого кругового конуса (окружности 13, эллипса 14 и т.д. и т.п.).

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг.12, толщина сечения материала имеет разрыв 15.

В примере конструктивного выполнения трубчатого конструкционного материала, изображенного на фиг. 13, разрывы 15 толщины выполнены многократно и периодически.

Таким образом, применение данного трубчатого 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.

Изобретение относится к областям производства изделий из металла, например, прокатом, экструзией или порошковой металлургией и может быть использовано в строительных, машиностроительных и других видах металлоконструкций, в том числе в пластических амортизаторах. Трубчатый конструкционный материал содержит в поперечном сечении границы наружной и внутренней стороны. На границе наружной и/или внутренней стороны по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. При этом обеспечивается конструктивно заложенное изменение толщины трубчатого конструкционного материала при формообразующих операциях путем использования фрагментов косого конического сечения прямого кругового конуса. Кроме того, изобретение позволяет улучшить технологичность изготовления изделий и снизить материалоемкость за счет использования сочетания фрагментов косых конических сечений прямого кругового конуса, вырождающихся друг в друга и не выходящих из прогнозируемых перед формообразующими операциями параметров. 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Трубчатый конструкционный материал, содержащий в поперечном сечении границы наружной и внутренней стороны, отличающийся тем, что на границе наружной и/или внутренней стороны по крайней мере часть линии границы сечения выполнена в виде фрагмента косого конического сечения прямого кругового конуса. 2. Трубчатый конструкционный материал по п.1, отличающийся тем, что он выполнен переменной толщины. 3. Трубчатый конструкционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина материала возрастает к центру масс. 4. Трубчатый конструкционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина материала убывает к центру масс. 5. Трубчатый конструкционный материал по п.2, отличающийся тем, что толщина последнего меняется, многократно возрастая и убывая. 6. Трубчатый конструкционный материал по п.5, отличающийся тем, что толщина последнего меняется многократно и периодически. 7. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения выполнена выпуклой. 8. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон относительно средней линии сечения выполнена вогнутой. 9. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что часть длины линии границы наружной стороны относительно средней линии сечения выполнена выпуклой, а часть длины линии границы внутренней стороны относительно средней линии сечения выполнена вогнутой. 10. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что часть длины линии границы обеих сторон относительно средней линии сечения выполнена выпуклой. 11. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что часть длины линии границы обеих сторон относительно средней линии сечения выполнена вогнутой. 12. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон выполнена ступенчатой. 13. Трубчатый конструкционный материал по п.12, отличающийся тем, что ступени могут быть выполнены как с увеличением толщины материала при переходе от одной ступени к другой, так и с уменьшением. 14. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что часть длины линии границы по крайней мере одной из сторон выполнена по крайней мере с одной выемкой. 15. Трубчатый 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 одним выступом. 16. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.7 - 15, отличающийся тем, что 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. 17. Трубчатый конструкционный материал по любому из пп.2 - 16, отличающийся тем, что толщина последнего имеет по крайней мере один разрыв. 18. Трубчатый конструкционный материал по п.17, отличающийся тем, что разрывы толщины выполнены многократно и периодически.