СПОСОБ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ДВОЯКОЙ КРИВИЗНЫ

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 (ПЛД и РЛД), сведения о которых приведены, в том числе, в работе: Куклин О.С., Брук М.Б. Технология и оборудование для формообразования толстостенных оболочек и их элементов. Л., Изд-во ЦНИИ «Румб», 1986. Эти методы формообразования в последние годы находят значительное применение в различных отраслях промышленности, в том числе в судостроении.

Известно много технических решений, в которых формообразование листовых деталей ведется с применением методов последовательного или ротационно-локального деформирования. Среди них, например, технические решения, изложенные в патентах РФ №№2102170, 2194587, 2397836, 2414980, 2919503.

Недостатком известных решений (способов) локального деформирования являются значительные величины утонения заготовок, которые, как показали НИОКР, проведенные во ФГУП «ЦНИИ технологии судостроения», зависят от их размеров и последовательности нажатий. При этом наибольшие значения утонений происходят, как установлено теорией и практикой, в центре тяжести исходных заготовок.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа, выбранным за прототип, является способ формообразования двоякой кривизны по патенту РФ №2194587, в котором формообразование осуществляется последовательными нажатиями за два перехода. На первом переходе получают сферическую поверхность и торовую часть поверхности с заявленным радиусом кривизны в широтном направлении, на втором - торовую часть поверхности с заданным радиусом кривизны в меридиональном направлении; при этом на обоих переходах начинают формообразование от широкой торцевой кромки заготовки. В результате использования этого способа формообразования снижается трудоемкость и улучшается качество изделий, деталь приобретает заданную форму двоякой кривизны, однако имеется высокий уровень утонения и деформационного наклепа в центре тяжести заготовки, что требует, зачастую, термообработки после гибки и последующей доводки до заданной формы.

Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа формообразования листовых деталей двоякой кривизны для оболочек с двоякой кривизной поверхности с использованием методов последовательного или ротационно-локального деформирования, устраняющего недостатки прототипа.

Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи, будет уменьшение величин деформационного утонения и деформационного наклепа заготовок, что способствует большей работоспособности и улучшению качества изделий с двоякой кривизной поверхности, широко распространенных в ряде отраслей промышленности.

В соответствии с предложенным способом формообразование последовательным или ротационно-локальным деформированием листовых деталей двоякой кривизны, включая сферические, торосферические и парусовидные оболочки, осуществляется вдоль кромок заготовки по направлению к ее центру тяжести, где, как показывает опыт изготовления на ОАО «ПО «СЕВМАШ» подобных деталей ответственного назначения, возникают наибольшие значения деформации утонения и связанного с ним наклепа и двухосного растяжения. Постепенный последовательный переход от меньших деформаций на кромках заготовки к наибольшим растягивающим деформациям, возникающим, как правило, в центре тяжести листовых заготовок, уменьшает величины их утонений и деформационного наклепа. Поэтому формообразование производят, начиная с точки, расположенной у кромки заготовки на расстоянии от кромки не менее ширины площадки пластического контакта нажимного инструмента, оставляемой на поверхности заготовки, и затем вдоль кромок заготовки по спиралевидным траекториям до конечной точки в центре тяжести заготовки, при этом расстояние между смежными траекториями составляет не менее ширины площадки пластического контакта нажимного инструмента, оставляемой на поверхности заготовки.

Сущность изобретения поясняется следующими схемами:

Фиг.1 - Поперечное сечение наиболее распространенных в промышленности торосферических оболочечных сварных конструкций, состоящих из сферического донышка и боковых лепестков.

Фиг.2 - Рациональные траектории перемещения локальных нажимов по поверхности заготовки сферической формы.

Фиг.3 - Рациональные траектории перемещения локальных нажимов по поверхности заготовки (лепестка) торосферической формы.

Фиг.4 - Рациональные траектории перемещения локальных нажимов по поверхности заготовки парусовидной формы.

Листовые заготовки подвергаются локальному формообразованию с применением современных методов ПЛД и РЛД, при этом наиболее распространенной деталью двоякой кривизны является листовая конструкция двоякой поперечно-продольной кривизны (фиг.1), состоящая из центрального донышка 1 и боковых лепестков 2, соединяемых сварными швами 3. Заготовки подвергается локальному формообразованию, начиная от кромок листовых заготовок по направлению к их центру тяжести (ц.т.). При этом (фиг.2) деформирование по поверхности листовой заготовки начинают с точки, расположенной у кромки заготовки на расстоянии не менее ширины площадки пластического контакта заготовки, оставляемой нажимным инструментом, по направлению к ее центру тяжести (ц.т.), последовательно и равномерно приближаясь к нему, в частности перемещая локальные нажатия по спиралевидным линиям от начального нажатия до конечного в центре тяжести заготовки.

Таким образом, в предложенном способе большая часть заготовки получает постепенное и наименее возможное утонение и связанный с ним деформационный наклеп, наибольшие значения которых, как показала теория и практика процессов формообразования методами ПЛД и РЛД, находятся в центре тяжести заготовки.

Опытная проверка предложенного способа формообразования листовых деталей, произведенная на опытных деталях двоякой кривизны из новой высокопрочной азотистой стали в производственных условиях ОАО «Адмиралтейские верфи», показала снижение в 1,5-2 раза деформации растяжения и утонения разнообразных ответственных деталей с двоякой кривизной поверхности.

В результате использования предлагаемого способа снижается трудоемкость процесса формообразования и уменьшаются величины неизбежного деформационного утонения и наклепа, что улучшает качество и работоспособность получаемых конструкций, при этом уменьшается цикл работ, связанных с доводкой деталей, и получают более равномерное распределение утонения и деформационного наклепа по поверхности заготовки.