СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГНУТОГО ПРОФИЛЯ ИЗ ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ С ПРОДОЛЬНОЙ ГИБКОЙ ЕГО В ПРОЦЕССЕ ПРОФИЛИРОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК B21D11/20 

Изобретение относится к обработке давлением листового материала в роликовом устройстве и предназначено для использования при производстве деталей из гнутых профилей путем гибки.

Известны способы и устройства для гибки профилей методами ротационно-локальное деформирование в роликах с использованием контактных сжимающих усилий для повышения пластичности и сокращения усилий для продольной гибки профиля (патенты РФ №2259250, 2429928 и др.), однако при этом происходит уменьшение толщины стенки, что недопустимо в процессе гибки тонкостенных гнутых профилей, особенно с покрытиями.

Наиболее близким техническим решением являются способ и устройство описанные в патенте США №7337642, в котором продольная гибка профиля производится в процессе профилирования в специальном гибочном приспособлении, размещенном после прокатных клетей профилирования гнутого профиля. Гибочное приспособление осуществляет продольный изгиб профиля, создавая изгибающий момент за счет перемещения роликов гибочного приспособления относительно друг друга. Для тонкостенных гнутых профилей по данной технологии предполагается многократное прохождение через гибочное приспособление для получения малых радиусов продольной кривизны, что приводит к простою профилирующих прокатных клетей. Кроме того, продольная гибка тонкостенного профиля в гибочном приспособлении с перемещающимися роликами приводит к потери устойчивости и искажению формы поперечного сечения тонкостенного профиля.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение продольной гибки тонкостенных гнутых профилей путем совмещения процессов профилирования и продольной гибки. Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, является повышение производительности и качества продольной гибки тонкостенных гнутых профилей за счет исключение гофрообразования стенок и полок профиля и искажения поперечного сечения профиля.

Поставленная задача решается следующим образом.

По предлагаемому способу продольную гибку тонкостенного гнутого профиля осуществляют в процессе прохождения листовой заготовки через клети профилегибочного станка с осадкой предварительно согнутых стенок и (или) полок профиля в последней формообразующей клети и созданием при вращении роликов в очаге деформации объемного сжато- напряженного деформированного состояния в виде пластического шарнира с приложением к профилю в последней формообразующей клети на входе и па выходе изгибающие усилия для придания профилю заданной продольной кривизны с одновременными дополнительными направляющими усилиями на полки и стенки профиля на выходе из последней формообразующей клети для сохранения формы поперечного сечения профиля.

В случае необходимости получения продольной кривизны профиля с переменным радиусом изменяют место приложения изгибающих усилий на выходе из последней формообразующей клети для изменения радиуса продольной кривизны профиля.

Для реализации заявленного способа продольной гибки предлагается устройство, прототипом которого выбрана роликовая гибочно-прокатная линия (см. патент США №7337642).

Предлагаемое устройство для продольной гибки тонкостенного гнутого профиля в процессе профилирования содержит последовательно установленные гибочно-прокатные клети, в которых осуществляется поэтапное профилирование поперечного сечения тонкостенного гнутого профиля с осадкой в последней формообразующей клети, гибочный модуль на выходе из последней формообразующей клети с направляющими элементами, взаимодействующими со стенками и полками профиля, при этом гибочный модуль и гибочно-прокатная клеть, из которой профиль перемещается в последнюю формообразующую клеть, расположены со смещением от последней по направлению продольной гибки, а направляющие элементы гибочного модуля взаимодействуют с каждой поверхностью стенок профиля, располагающихся в плоскости продольного изгиба.

Сущность предлагаемого способа продольной гибки тонкостенного гнутого профиля в процессе профилирования поясняется чертежами на примере схем профилирования и продольной гибки Z образного гнутого профиля из высокопрочного трудно деформируемого алюминиевого сплава В 95оч AM для шпангоутов самолета:

на фиг.1 изображено продольное сечение профилирующих клетей и гибочного модуля;

на фиг.2 - поперечное сечение последней формообразующей клети;

на фиг.3 - поперечное сечение гибочного модуля.

На последовательно установленные гибочно-прокатные клети поступает тонкостенная листовая заготовка, ширина которой превышает длину развертки профиля на 2-8%. В каждой клети в процессе прокатки листовая заготовка профилируется роликовой оснасткой, т.е. производится пластический изгиб с формированием сечения профиля. Получение окончательного сечения профиля производится в последней формообразующей клети 2 (фиг.1 и 2), при этом из гибочно-прокатной клети 1 профиль 4 выходит высотой H1, большей, чем высота Нп готового профиля 5 после последней формообразующей клети 2. Созданное в процессе профилирования превышение по высоте (Н1>Нп) и начальный запас по длине развертки профиля позволяют реализовать в последней формообразующей клети 2 метод стесненного изгиба, при котором за счет осадки полок профиля на Δh1 и Δh2 в стесненных условиях (см. фиг.2) достигается малый внутренний радиус места изгиба (до 1,5 толщины исходной листовой заготовки) с использованием тонкостенных листовых заготовок из трудно деформируемых материалов. В процессе осадки предварительно согнутых полок профиля вращающимися роликами 6 и 7 (см. фиг.2) в стесненных условиях происходит пластическое течение материала в сечении профиля с увеличением на 5-10% толщин стенок профиля в местах изгиба, в последней формообразующей клети 2 в очаге деформации создается объемно сжатое деформированное состояние в виде пластического шарнира, который приводит к смещению профиля на выходе из последней формообразующей клети 2 и необходимости выполнения дополнительной технологической операции - правки (Марковцев В.А. Формообразование стесненным изгибом в роликах и правка гнутых тонкостенных профилей / В.Л. Марковцев, В.И. Филимонов. - Ульяновск: УлГТУ, 2006. С.25-32). Данный пластический шарнир предлагается использовать для продольной гибки профиля в процессе профилирования при изготовлении из тонкостенных листовых заготовок профиля деталей типа «стрингер» или «шпангоут». Для этого предлагается создать изгибающие усилия на профиле путем смещения гибочно-прокатной клети 1 относительно последней формообразующей клети 2 на Δун и гибочного модуля 3 относительно последней формообразующей клети 2 на Δур. При этом гибочно-прокатный станок для изготовления гнутых профилей начинает функцианировать как профилегибочное устройство, в котором осуществляется и профилирование и продольная гибка профиля. Последняя формообразующая клеть 2 одновременно выполняет роли и формообразующей клети гибочно-прокатного станка и нажимного ролика профилегибочного устройства. Гибочно-прокатная клеть 1, из которой профиль перемещается в последнюю формообразующую клеть 2, также и участвует в формообразовании профиля и работает как нагрузочный опорный ролик профилегибочного устройства. А гибочный модуль 3 представляет собой разгрузочный опорный ролик профилегибочного устройства.

В процессе изготовления гнутого профиля методом стесненного изгиба, а также при одновременной осадке и продольной гибке, на выходе из последней формообразующей клети 2 в профиле возникают деформирующие усилия, которые могут привести к искажению формы поперечного сечения профиля. Для исключения данного явления в гибочном модуле 3 предусмотрены направляющие элементы 8, 9, 10 и 11 (см. фиг.3), которые оказывают дополнительные направляющие усилия, передающиеся через профиль в очаг деформации в последней формообразующей клети 2 и за счет пластической деформации в зоне пластического шарнира исключается гофрообразование на полках и стенках профиля.

Предлагаемый способ был реализован в ООО «Научно-исследовательский институт «МИТОМ» и ОАО «Ульяновском НИАТ» г.Ульяновск при изготовлении Z образных авиационных гнутых профилей из листовых заготовок толщиной 1,5, 1,8 и 2 мм алюминиевых сплавов В 95, 1163 и В 1469 в свежезакаленном и отожженном состояниях на гибочно-прокатном станке ГПС 350М6 для шпангоутов и стрингеров самолета. В таблице 1 представлены результате опытно-технологических работ по продольной гибки Z-образных профилей при сохранении поперечного сечения профиля с точностью ±0,2 мм.

Таблица 1 Экспериментальные данные по изготовлению и продольной гибки авиационных профилей Размеры сечения профиля, мм Материал профиля Внутренний радиус мест изгиба Минимальный радиус продольной кривизны высота Нп толщина стенки 27 1,5 В95оч 2,0 300 1,8 В 1469 3,0 350 63 1,8 1163АМ 3,0 400 68 1,5 В95оч1163АМ 3,0 500 78 2,0 1163АМ 6,0 600

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.

1. Способ изготовления гнутого профиля из листовой заготовки с продольной гибкой его в процессе его профилирования, включающий последовательное формирование профиля в гибочно-прокатных клетях и получение его окончательной формы стенок и полок осадкой предварительно согнутых стенок и полок профиля путем создания вращением роликов в очаге деформации объемного сжато-напряженного деформированного состояния в виде пластического шарнира и с одновременной продольной гибкой изгибающими усилиями в последней формовочной клети для придания профилю заданной продольной кривизны, отличающийся тем, что изгибающие усилия для продольной гибки профиля создают на входе в последнюю формовочную клеть и на выходе из нее одновременно с приложением дополнительных направляющих усилий на стенки и полки профиля в плоскости продольного изгиба для сохранения формы поперечного сечения профиля.

2. Способ по 1, отличающийся тем, что изменяют место приложения изгибающих и направляющих усилий на выходе из последней формовочной клети для изменения радиуса продольной кривизны профиля.

3. Устройство для изготовления гнутого профиля из листовой заготовки с продольной гибкой в процессе его профилирования, содержащее последовательно установленные гибочно-прокатные клети, в которых осуществляется последовательное профилирование поперечного сечения гнутого профиля с осадкой в последней формовочной клети, гибочный модуль на выходе из последней формовочной клети с направляющими элементами, взаимодействующими со стенками и полками профиля, отличающееся тем, что гибочный модуль и гибочно-прокатная клеть, из которой профиль перемещается в последнюю формовочную клеть, расположены со смещением от последней по направлению продольной гибки, а направляющие элементы гибочного профиля выполнены с возможностью взаимодействия со стенками и полками профиля, расположенными в плоскости продольного изгиба.