RU2126875C1 - Method for production of flat and spatial cellular structures and combinations on their base - Google Patents
Method for production of flat and spatial cellular structures and combinations on their base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126875C1 RU2126875C1 RU96114241A RU96114241A RU2126875C1 RU 2126875 C1 RU2126875 C1 RU 2126875C1 RU 96114241 A RU96114241 A RU 96114241A RU 96114241 A RU96114241 A RU 96114241A RU 2126875 C1 RU2126875 C1 RU 2126875C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- holes
- rows
- sheet
- structures
- shape
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления непрерывных плоских и пространственных (во всем диапазоне значений гауссовых кривизн) сотовых структур или сетчатых конструктивных систем. Это могут быть плоские и криволинейный сотовые заполнители панелей, арматурные и вантовые сетки, несъемная опалубка для производства бетонных работ, несущие конструкции каркасов, покрытий, ограждений и различные декоративные решетки. The invention relates to the field of construction, and in particular to methods of manufacturing continuous flat and spatial (in the entire range of values of Gaussian curvatures) honeycomb structures or mesh structural systems. It can be flat and curved honeycomb panel fillers, reinforcing and cable-stayed grids, fixed formwork for concrete work, supporting structures of frames, coatings, fences and various decorative grilles.
Одним из аналогов заявленного объекта является способ изготовления сотового заполнителя методом растяжения, описанный в книге (Берсудский В.Е., Крысин В.Н., Лесных С.И. Технология изготовления сотовых авиационных конструкций. -М. : Машиностроение, 1975). Этот способ включает нарезку узких и длинных прямолинейных полос, одностороннюю намазку на них поперечных клеевых полос, наносимых с постоянным шагом по длине, послойную укладку и сборку полос в пакет со сдвижкой на полшага клеевых участков в смежных слоях, запрессовку и выдержку пакета под давлением до полного склеивания слоев, раздвижку пакета силами растяжения, приложенными к крайним полосам, пропитку растянутой структуры клеем с последующей сушкой, фиксирующей созданную форму, и механическую обработку поверхности. One of the analogues of the claimed object is a method of manufacturing a honeycomb core by the tensile method described in the book (Bersudsky V.E., Krysin V.N., Lesnykh S.I. Manufacturing technology of cellular aviation structures. -M.: Mechanical Engineering, 1975). This method includes cutting narrow and long rectilinear strips, one-sided spreading of transverse adhesive strips on them, applied at a constant step along the length, layering and assembling strips in a bag with a half-step shift of adhesive sections in adjacent layers, pressing and holding the bag under pressure until full gluing layers, spreading the bag by tensile forces applied to the extreme strips, impregnating the stretched structure with glue, followed by drying to fix the created shape, and machining the surface.
Недостатками этого способа изготовления являются: позиционность технологического процесса, необходимость в первоначальной разрезке листового материала на отдельные полосы с последующей их сборкой и объединением в многослойный и многосвязный пакет, ограниченные возможности формообразования пространственных сотовых структур. Получение пространственной структуры в рамках известной технологии возможно осуществить двумя приемами. В первом случае это достигается обработкой структуры резанием (например, фрезерованием поверхности), а во втором случае - принудительным изгибом развернутой структуры. К недостаткам первого приема относятся сложность и отходность производства, нерациональное использование материала по объему структуры. Принудительное же изгибание структуры неизбежно сопровождается искажением формы ячеек и искривлением граней, что приводит к неоднородности ее строения, снижению физико-механических свойств и накоплению скрытых технологических повреждений, оценка затруднительна. The disadvantages of this manufacturing method are: the positioning of the technological process, the need for the initial cutting of sheet material into separate strips with their subsequent assembly and combination into a multilayer and multiply connected package, limited possibilities of shaping spatial honeycomb structures. Obtaining a spatial structure within the framework of the known technology can be carried out in two ways. In the first case, this is achieved by cutting the structure (for example, by milling the surface), and in the second case, by forced bending of the expanded structure. The disadvantages of the first method include the complexity and waste of production, the irrational use of material by volume of the structure. Forced bending of the structure is inevitably accompanied by a distortion of the shape of the cells and curvature of the faces, which leads to heterogeneity of its structure, a decrease in the physicomechanical properties and the accumulation of latent technological damage, the assessment is difficult.
Другим известным аналогом является патент США N 4981744, В 32 В 3/12, опубликованный в 1991 г. и включающий нарезку полос, одностороннюю намазку их клеем с рисунком регулярно чередующихся клеевых участков и промежутков в форме скошенных треугольников, послойную укладку полос в пакет с сохранением общей ориентации рисунка и со сдвижкой в смежных слоях, выдержку под давлением, раздвижку пакета растяжением на оправке с фиксированием на ней формы созданной структуры, например, при помощи обработки ее быстротвердеющим клеем. Another well-known analogue is US patent N 4981744, 32
К основным недостаткам этого способа изготовления пространственных сотовых структур относятся: позиционность изготовления, необходимость в полной разрезке листового материала на полосы с тем, чтобы потом вновь собрать и объединить их в общий пакет, ограниченный диапазон формообразования структур. Этот способ обеспечивает формообразование структур только с поверхностями отрицательной гауссовой кривизны, что является следствием формы клеевых участков и промежутков, оставленных между ними, в виде скошенных треугольников. Получение структур с иной гауссовой кривизной возможно лишь за счет снижения их качества - искривления граней сот и нарушения регулярности. The main disadvantages of this method of manufacturing spatial honeycomb structures include: the positioning of the manufacture, the need for a complete cut of the sheet material into strips in order to then reassemble and combine them into a common package, a limited range of forming structures. This method provides the formation of structures only with surfaces of negative Gaussian curvature, which is a consequence of the shape of the adhesive sections and the spaces left between them, in the form of beveled triangles. Obtaining structures with a different Gaussian curvature is possible only by reducing their quality - curvature of the faces of the cells and violation of regularity.
Наиболее близким техническим решением является способ изготовления металлических конструкций растяжением (заявка N 2100977, B 21 D 31/00, E 04 C 3/00, Франция, опубликованная 28.04.72). The closest technical solution is a method of manufacturing metal structures by tension (application N 2100977, B 21 D 31/00, E 04
В этом способе в листовом пластичном материале постоянной толщины пробивают параллельные ряды сквозных отверстий, причем отверстия каждого ряда перекрывают отверстия соседних рядов, а параллельные края листа, усиленные профилями, раздвигают, прикладывая к ним усилия растяжения и образуя балку с ячеистой структурной стенки. In this method, parallel rows of through holes are punched in a sheet of plastic material of constant thickness, the holes of each row overlapping the holes of neighboring rows, and the parallel edges of the sheet reinforced with profiles are pushed apart by applying tensile forces to them and forming a beam with a cellular structural wall.
Основными недостатками прототипа являются: позиционность изготовления, невозможность получения ячеистой структуры произвольной толщины и формы, низкая прочность созданной структуры в плоскости листа из-за концентрации дефектов и напряжений в сечениях между раздвигаемыми краями отверстий, невысокие жесткостные характеристики, что сужает возможный диапазон применения этого способа. The main disadvantages of the prototype are: the positioning of the manufacture, the inability to obtain a cellular structure of arbitrary thickness and shape, the low strength of the created structure in the sheet plane due to the concentration of defects and stresses in the sections between the sliding edges of the holes, low rigidity characteristics, which narrows the possible range of application of this method.
Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков, упрощение изготовления непрерывных плоских и пространственных сотовых структур, а также конструкций на их основе, выполненных из одного или из различных конструкционных материалов по единой поточной технологии, расширение возможностей формообразования во всем диапазоне значений гауссовых кривизн, а также создание структур с целенаправленными внутренними степенями свободы, т. е. с изменяющейся геометрией, легко приспосабливаемых к заданной форме поверхности. The aim of the invention is to eliminate the noted drawbacks, simplifying the manufacture of continuous flat and spatial honeycomb structures, as well as structures based on them, made of one or various structural materials using a single flow technology, expanding the possibilities of shaping in the entire range of values of Gaussian curvatures, as well as creating structures with targeted internal degrees of freedom, i.e. with varying geometry, easily adaptable to a given surface shape.
Эти цели достигаются тем, что технологический процесс ведут постадийно на одном или нескольких параллельных потоках с последующим переходом в один, основной, и с соответствующим числом листов рулонированного материала, тип и исходная ширина которых зависят от их предполагаемого местоположения в поперечном сечении, формы и размеров готового изделия, материал(ы) разматывают тянущими валками, обрезают кромки и подают к месту стыковки, где жестко соединяют начало последующего рулона с концом предыдущего, чем обеспечивают непрерывность процесса, скорость подачи материала(ов) согласовывают со скоростями последующих технологических операций, при этом хотя бы в одном из листов пробивают или просекают ряды продолговатых сквозных отверстий почти без образования отходов и параллельно продольной или поперечной оси листа, причем отверстия каждого нечетного и четного рядов располагают в створах своего ряда. Затем этот лист гофрируют или профилируют путем изгиба в полосе рядов отверстий в многоволновую зигзагообразную заготовку, которую складывают и по меньшей мере с одной из сторон жестко соединяют в пределах средних участков продольных краев отверстий или примыкающий к ним граней, принадлежащих смежным гофрам, в многослойный и в многосвязный блок, который раздвигают растяжением на плоскости или на оправке и фиксируют форму образованной сотовой структуры, геометрические параметры которой зависят от протяженности продолговатых отверстий и промежутков, оставленных между ними, от связности гофр с разных сторон блока и от степени раздвижки, а также от формы и от соотношения размеров участков взаимного соединения смежных граней гофр и охватывают весь диапазон значений гауссовых кривизн, а материал(ы) параллельных потоков оставляют плоским, профилируют или обрабатывают описанным выше способом и подают в основной поток под углом, после чего структуру рулонируют на приемном барабане (на оправке), разрезают на части требуемой длины или прежде жестко объединяют соответствующими сторонами с материалом(ами), поступающим(и) из параллельных потоков, и образуют разнообразные составные конструкции. These goals are achieved by the fact that the technological process is carried out step by step on one or several parallel flows with the subsequent transition to one, main, and with the corresponding number of sheets of rolled material, the type and initial width of which depend on their intended location in the cross section, shape and size of the finished products, material (s) are unwound with pulling rolls, cut edges and fed to the place of joining, where they firmly connect the beginning of the subsequent roll to the end of the previous one, which ensures continuity the process, the feed rate of the material (s) is coordinated with the speeds of subsequent technological operations, while at least one of the sheets punch or cut through the rows of elongated through holes with almost no waste and parallel to the longitudinal or transverse axis of the sheet, with holes of each odd and even rows in the alignments of his series. Then this sheet is corrugated or profiled by bending in a strip of rows of holes into a multi-wave zigzag billet, which is folded and rigidly connected on at least one of the sides within the middle sections of the longitudinal edges of the holes or adjacent to them edges belonging to adjacent corrugations into a multilayer and multiply connected block, which is spread apart by extension on a plane or on a mandrel and fixes the shape of the formed honeycomb structure, the geometric parameters of which depend on the length of the elongated holes and the gaps left between them, from the connectivity of the corrugations from different sides of the block and from the degree of sliding, as well as from the shape and the ratio of the sizes of the sections of the mutual connection of adjacent faces of the corrugations and cover the entire range of values of Gaussian curvatures, and the material (s) of parallel flows are left flat , profiled or processed as described above and fed into the main stream at an angle, after which the structure is rolled on a receiving drum (on a mandrel), cut into pieces of the required length or previously rigidly combined with the appropriate sides of the material (s) entering (u) of the parallel flows, and form various composite structures.
Кроме того, поставленные цели достигаются тем, что на плоскую или гофрированную поверхность просеченного листа по меньшей мере с одной из его сторон дискретно наносят клеевой состав в виде рисунка, образованного параллельными рядами непрерывных или прерывистых полос постоянной или переменной ширины, поперечный размер и форма которых, наряду с протяженностью продолговатых отверстий, определяют геометрию сот и структуры, клеевые полосы проводят поперек рядов отверстий, через промежутки между ними, с одной из сторон в нечетных и (или) в четных рядах с другой стороны листа, а после гофрирования многоволновую зигзагообразную заготовку плотно складывают и склеивают в сплошной блок, при этом форму раздвинутой растяжением структуры фиксируют за счет пластических свойств материала или за счет обработки мягкого материала структуры быстротвердеющим клеевым составом или за счет вспенивания и заполнения сот пеноматериалом. In addition, the goals are achieved by the fact that on a flat or corrugated surface of the sifted sheet at least on one of its sides, the adhesive composition is discretely applied in the form of a pattern formed by parallel rows of continuous or discontinuous strips of constant or variable width, the transverse size and shape of which along with the length of the oblong holes, the geometry of the honeycomb and the structure are determined, adhesive strips are drawn across the rows of holes, through the gaps between them, on one side in odd and / or in black rows on the other side of the sheet, and after corrugation, the multi-wave zigzag blank is densely folded and glued into a continuous block, while the shape of the structure extended by stretching is fixed due to the plastic properties of the material or due to processing of the soft material of the structure with quick-hardening adhesive composition or due to foaming and filling of cells foam.
Еще эти цели достигаются тем, что клеевые полосы переменной ширины, а также промежутки между ними, заключенные в створах любой пары смежных рядов отверстий, имеют вид последовательно чередующихся трапеций, которые по длине непрерывных клеевых полос объединены равновеликими основаниями, а клееный блок раздвигают растяжением на оправке с формой поверхности вращения, отвечающей внутренней геометрии структуры, или лишь на направляющих и соосных контурных кольцах соответствующего диаметра, наматывают и послойно соединяют на ней в однополосную конструкцию. These goals are also achieved by the fact that the adhesive strips of variable width, as well as the gaps between them, enclosed in the sections of any pair of adjacent rows of holes, have the form of successively alternating trapezoids, which are joined by equal-sized bases along the length of the continuous adhesive strips, and the glued block is extended by stretching on the mandrel with the shape of the surface of rotation corresponding to the internal geometry of the structure, or only on guides and coaxial contour rings of the corresponding diameter, wound and connected in layers on it in the same floor clear design.
Помимо этого, цели достигаются тем, что хотя бы в одном из рулонированных листов упругопластического и свариваемого материала пробивают параллельные ряды продолговатых сквозных отверстий с поперечными надрезами краев в местах предполагаемых сгибов, все или часть которых в четных или в нечетных рядах выполняют с отгибами их продольных краев на всей длине или только в средней части, причем в четных и(или) в нечетных рядах продольные края отверстий отгибают в противоположные стороны, а лист гофрируют так, чтобы отгибы оказались снаружи ребер гофр, после чего многоволновую зигзагообразную заготовку складывают до совмещения и стыковки кромок отгибов, принадлежащих смежным гофрам и, по крайней мере, с одной из сторон жестко объединяют в блок при помощи сварки, сварной блок раздвигают растяжением и фиксируют форму структуры за счет развития остаточных пластических деформаций, а рулонированные листы на параллельных потоках профилируют с прямоугольным или трапециевидным гофром, подают под углом в основной поток и жестко прикрепляют к структуре при помощи сварки. In addition, the goals are achieved by the fact that at least one of the rolled sheets of elastoplastic and welded material punches parallel rows of elongated through holes with transverse notches of the edges in the places of the proposed bends, all or part of which in even or odd rows is performed with bends of their longitudinal edges along the entire length or only in the middle part, and in even and (or) odd rows, the longitudinal edges of the holes are bent in opposite directions, and the sheet is corrugated so that the bends are outside the edges r corrugation, after which the multiwave zigzag billet is folded until the edges of the bends belonging to adjacent corrugations are aligned and joined, and, at least from one of the sides, they are rigidly combined into a block by welding, the welded block is extended by stretching and the shape of the structure is fixed due to the development of residual plastic deformations, and rolled sheets on parallel flows are profiled with a rectangular or trapezoidal corrugation, fed at an angle to the main stream and rigidly attached to the structure by welding.
Поставленные цели достигаются еще и тем, что блоки листового материала, одинаковым образом обработанного во всех потоках и имеющего ряды продолговатых отверстий, направленные вдоль его оси, перед раздвижкой укрупняют в основном потоке путем объединения и сплачивания в общий блок с сохранением внутренней регулярности строения. The set goals are also achieved by the fact that blocks of sheet material, similarly processed in all streams and having rows of elongated holes directed along its axis, are enlarged in the main stream prior to sliding by combining and rallying into a common block while maintaining the internal regularity of the structure.
Наконец, эти цели достигаются тем, что часть разрезанной структуры с односторонними связями продольных краев отверстий или граней укладывают этой стороной на специальную форму и натягивают на ней, после чего с ее наружной стороны устанавливают недостающие связи. Finally, these goals are achieved by the fact that part of the cut structure with one-sided bonds of the longitudinal edges of the holes or faces is laid with this side on a special shape and pulled on it, after which the missing connections are established from its outer side.
Одним из существенных отличий заявленного способа изготовления является непрерывность исходного листового материала, технологического процесса и создаваемых в результате его осуществления плоских и пространственных сотовых структур, а также конструкций на их основе. Кроме того, технологический процесс происходит на одном или на нескольких параллельных потоках, переходящих на заключительном этапе в один, с соответствующим числом листов рулонированного материала. Тип и исходные размеры листовых материалов зависят: от местоположения их в составе конструкции (с учетом силовой работы); от способа взаимного соединения; от геометрической формы и размеров будущей структуры. Жестким соединением начала последующего рулона с концом предыдущего достигается непрерывность листового материала и самого технологического процесса. Скорость подачи листового материала согласовывают со скоростями выполнения последующих технологических операций. One of the significant differences of the claimed manufacturing method is the continuity of the original sheet material, the process and the resulting flat and spatial honeycomb structures, as well as structures based on them, created as a result of its implementation. In addition, the technological process takes place on one or several parallel flows, passing at the final stage into one, with the corresponding number of sheets of rolled material. The type and initial dimensions of sheet materials depend on: their location in the structure of the structure (taking into account the power work); from the method of interconnection; from the geometric shape and dimensions of the future structure. A rigid connection of the beginning of the subsequent roll with the end of the previous one ensures the continuity of the sheet material and the process itself. The feed rate of the sheet material is coordinated with the speeds of subsequent technological operations.
По сравнению с известными способами изготовления сотовых структур в заявленном объекте исключены работы по разрезке листового материала на отдельные полосы и послойному их пакетированию. В отличие же от прототипа в листовом материале пробивают или просекают сквозные отверстия почти без отходов, каждое отверстие четного и нечетного рядов располагают в створах своего ряда, причем эти ряды параллельны не только друг другу, но и одной из осей листа - продольной или поперечной. Более того, в упругопластическом и свариваемом листовом материале продольные края отверстий выполняют с поперечными надрезами, которые отгибают в пределах средней части или на всей длине так, что в четных и в нечетных рядах отгибы взаимно противоположны. Пробивку отверстий и отгибание их продольных краев выполняют за одну операцию или в два приема. Compared with the known methods for manufacturing honeycomb structures, the claimed object excludes work on cutting sheet material into separate strips and layer-by-layer packaging. Unlike the prototype, through holes are punched or cut through the sheet material with almost no waste, each hole of even and odd rows is located in the sections of its row, and these rows are parallel not only to each other, but also to one of the sheet axes - longitudinal or transverse. Moreover, in the elastoplastic and welded sheet material, the longitudinal edges of the holes are made with transverse notches, which are bent within the middle part or along the entire length so that in even and odd rows the bends are mutually opposite. Punching holes and bending their longitudinal edges is performed in one operation or in two steps.
Другое существенное отличие связано с гофрированием или профилированием листового материала путем его изгиба в полосе рядов отверстий или, в частном случае, по линиям рядов отверстий в многоволновую зигзагообразную заготовку. Это, а также последующее складывание и жесткое объединение гофр заготовки в общий блок, с наложением связей хотя бы с одной из его сторон, в пределах средних участков продольных краев отверстий или граней, примыкающих к ним и принадлежащих смежным гофрам, позволяют получить качественно отличное от известных ранее аналогов изделие. Во-первых, многослойный и многосвязный блок сохраняет цельность и непрерывность исходного листа, а во-вторых, может быть дополнен связями как с одной, так и с другой сторон. При одностороннем наложении связей после раздвижки блока будет создана сотовая структура с целенаправленными внутренними степенями свободы и изменяющейся геометрией. Эти степени свободы допускают как саму раздвижку, так и взаимный поворот смежных граней гофр или сот, что является ценным свойством для последующего формообразования пространственных сотовых культур и конструкций на их основе, поскольку открывает дополнительные возможности целенаправленно управлять этим процессом, точно приспосабливать (подгонять) структуру, натягивая ее на гладкую форму-шаблон, с любой гауссовой кривизной. При двухстороннем наложении связей после раздвижки блока может быть получена плоская или пространственная сотовая структура, отличная от всех известных аналогов своей внутренней целостностью и непрерывностью. Объединение средних участков продольных краев отверстий или примыкающих к ним граней может быть выполнено, например, при помощи сварки или на клею. В варианте с клеевым соединением на плоский или гофрированный лист, по меньшей мере, с одной из сторон наносят клеевой состав в виде рисунка, образованного параллельными рядами непрерывных или прерывистых клеевых полос, постоянный или переменной ширины, проходящих поперек рядов отверстий, через промежутки между ними, в четных рядах с одной из сторон и (или) в нечетных рядах с другой стороны листа. Здесь, как и в случае со сваркой, одностороннее наложение связей обеспечивает создание структуры с целенаправленными внутренними степенями свободы. Двухстороннее нанесение полос клея с рисунком в виде вытянутых прямоугольников или последовательно чередующихся трапеций, объединенных равновеликими основаниями, позволяет получать структуры соответственно с нулевой и с отрицательной гауссовыми кривизнами. Предложенный здесь способ изготовления в большей мере, чем другие, универсален, потому что допускает в рамках единой непрерывной технологии изготавливать различные сотовые структуры и конструкции на их основе. Another significant difference is associated with corrugation or profiling of the sheet material by bending it in the strip of rows of holes or, in the particular case, along the lines of rows of holes in a multi-wave zigzag blank. This, as well as the subsequent folding and rigid combination of the corrugations of the workpiece into a common block, with the connection of at least one of its sides, within the middle sections of the longitudinal edges of the holes or faces adjacent to them and belonging to adjacent corrugations, allow to obtain a qualitatively different from the known previously analogues product. Firstly, a multilayer and multiply connected block preserves the integrity and continuity of the original sheet, and secondly, it can be supplemented by connections from one side or the other. With one-way bonding after sliding the block, a honeycomb structure will be created with targeted internal degrees of freedom and varying geometry. These degrees of freedom allow for both the sliding itself and the mutual rotation of the adjacent faces of the corrugations or honeycombs, which is a valuable property for the subsequent shaping of spatial honeycomb cultures and structures based on them, since it opens up additional possibilities to purposefully control this process, precisely adjust (adjust) the structure, pulling it on a smooth template form, with any Gaussian curvature. With two-way connections after sliding the block, a flat or spatial honeycomb structure can be obtained that differs from all known analogues in its internal integrity and continuity. The combination of the middle sections of the longitudinal edges of the holes or adjacent faces can be performed, for example, by welding or with glue. In the embodiment with an adhesive connection, a adhesive composition is applied to a flat or corrugated sheet on at least one of the sides in the form of a pattern formed by parallel rows of continuous or intermittent adhesive strips, constant or variable width, passing across the rows of holes, through the gaps between them, in even rows on one side and (or) in odd rows on the other side of the sheet. Here, as in the case of welding, one-sided imposition of bonds ensures the creation of a structure with targeted internal degrees of freedom. The double-sided application of glue strips with a pattern in the form of elongated rectangles or successively alternating trapezoids, united by equal bases, allows to obtain structures with zero and negative Gaussian curvatures, respectively. The manufacturing method proposed here is more universal than others because it allows within the framework of a single continuous technology to produce various honeycomb structures and structures based on them.
Таким образом, совокупность известных в отдельности технологических операций, выступая в новом взаимодействии, позволяет создавать разнообразные по форме и непрерывные сотовые структуры, а также конструкции на их основе с геометрией, охватывающей весь диапазон значений гауссовых кривизн. Thus, the set of separately known technological operations, speaking in a new interaction, allows you to create various in shape and continuous honeycomb structures, as well as structures based on them with a geometry that covers the entire range of values of Gaussian curvatures.
Способ изготовления может найти применение в производстве: плоских и пространственных сотовых заполнителей, висячих вантовых и арматурных сеток, несъемной опалубки, облегченных панелей с сотовым средним слоем, различных настилов, балок, декоративных решеток. The manufacturing method can find application in the production of: flat and spatial honeycomb fillers, hanging cable-stayed and reinforcing mesh, fixed formwork, lightweight panels with a honeycomb middle layer, various floorings, beams, decorative grilles.
На фиг. 1 изображен один из вариантов способа изготовления плоских и пространственных сотовых структур и конструкций на их основе - общая схема технологического процесса с поперечной пробивкой (просечкой) листового материала основного потока. In FIG. 1 depicts one of the options for the manufacture of flat and spatial honeycomb structures and structures based on them - the General scheme of the process with transverse punching (perforation) of the sheet material of the main stream.
На фиг. 2 изображен способ изготовления по другому варианту - схема технологического процесса с продольной пробивкой (просечкой) листового материала основного потока. In FIG. 2 shows a manufacturing method according to another embodiment — a process diagram with longitudinal punching (notching) of the sheet material of the main stream.
На фиг. 3-5 изображены варианты выполнения отдельных стадий способа изготовления: пробивка (просечка) непрерывного листового материала и нанесением различных рисунков клеевых полос. In FIG. 3-5 illustrate embodiments of the individual stages of the manufacturing method: punching (notching) of a continuous sheet material and applying various patterns of adhesive strips.
На фиг. 6 изображен еще один вариант способа изготовления на стадии пробивки рядов сквозных продолговатых отверстий с поперечными надрезами их продольных краев, совмещенной с отгибанием этих краев. In FIG. 6 shows another variant of the manufacturing method at the stage of punching rows of through oblong holes with transverse cuts of their longitudinal edges, combined with the folding of these edges.
На фиг. 7 изображен способ изготовления плоской сотовой структуры по технологической схеме фиг. 1 с момента пробивки параллельных рядов сквозных отверстий вплоть до момента раздвижки склеенного блока растяжением. In FIG. 7 depicts a method of manufacturing a flat honeycomb structure according to the technological scheme of FIG. 1 from the moment of punching parallel rows of through holes up to the moment of sliding the glued block by stretching.
На фиг. 8 изображен способ изготовления пространственной сотовой структуры, раздвигаемой и рулонируемой на специальной оправке. In FIG. 8 shows a method for manufacturing a spatial honeycomb structure expandable and rollable on a special mandrel.
На фиг. 9 изображен способ изготовления пространственной сотовой структуры, выполненной с односторонними связями и внутренними степенями свободы, в момент раздвижки блока растяжением. In FIG. 9 shows a method of manufacturing a spatial honeycomb structure made with one-way connections and internal degrees of freedom, at the moment of stretching the block.
На фиг. 10 изображен способ изготовления плоской сотовой структуры из листового упругопластического и свариваемого материала, имеющего отгибы продольных краев отверстий, в моменты формирования блока, а также - после раздвижки его растяжением. In FIG. 10 shows a method of manufacturing a flat honeycomb structure from a sheet of elastoplastic and weldable material having bends of the longitudinal edges of the holes at the moments of formation of the block, and also after stretching it apart.
На фиг. 1 изображен один из вариантов способа изготовления плоских и пространственных сотовых структур и конструкций на их основе, в котором три рулона тонколистового материала 1 размещают в основном и двух параллельных потоках, раскручивают и подают с помощью протяжных валков 2 со скоростью, согласованной со скоростями последующих технологических операций, причем начало нового рулона стыкуют и жестко соединяют с концом предыдущего, обеспечивая тем самым непрерывность технологического процесса. Кромки листового материала 1 обрезают по ширине, например, при помощи дисковых пил 3 до заданного размера, зависящего от местоположения листа в составе конструкции и от геометрических параметров сотовой структуры. По меньшей мере в одном из рулонированных листов 1 регулярно пробивают или просекают параллельные ряды сквозных продолговатых отверстий 4 без образования отходов. В этом варианте способа ряды отверстий 4 ориентируют поперек листа 1. Отверстия 4, принадлежащие четным и нечетным рядам, располагают в створках своего ряда и взаимно смещают так, чтобы они перекрывали друг друга. На плоскую поверхность этого листа 1 по меньшей мере с одной из его сторон наносят клеевой состав в виде рисунка, образованного параллельными рядами непрерывных полос 5 постоянной ширины. Поперечный размер и форма клеевых полос 5 предопределяют геометрию сот и структуры в целом. Полосы 5 в этом варианте проводят поперек рядов отверстий 4, через промежутки между ними, с одной стороны в нечетных и(или) в четных рядах с другой стороны листа 1. Для нанесения клеевых полос 5 могут использоваться: специальные вальцы; дискретно размещенные по ширине листа 1 напыляющие форсунки; рулоны с клеящими пенками-лентами. Листовой материал 1 основного потока последовательно перегибают по линиям рядов отверстий 4 то в одну, то в другую сторону, гофрируют в многоволновую зигзагообразную заготовку 6, которую плотно складывают в "гармошку" и по меньшей мере с одной из сторон жестко объединяют в пределах средних участков продольных краев отверстий 4 по граням, принадлежащим смежным гофрам, в многослойный и многосвязный блок 7. Гнутье и складывание листового материала 1 в сечениях, ослабленных рядами сквозных отверстий 4, не требуют больших энергетических затрат и может быть выполнено как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях. В последнем случае можно извлечь дополнительную пользу от собственной массы пакетируемого листового материала. Следует заметить, что в варианте способа по фиг. 1 гофрирование листа 1 сопряжено с сокращением линейных размеров по направлению движения потока, что равносильно изменению (уменьшению) скорости технологического процесса на этой операции. Уплотнение и запрессовка клееного блока 7 могут быть осуществлены, например, с помощью подбора разных скоростей подачи прижимных и протяжных устройств типа валков или пластинчатых транспортеров. Для ускорения процесса склеивания (сушки) на этой и последующих операциях могут найти применение: быстродействующие клеевые составы, различные тепловые нагреватели, токи высокой частоты и другие известные средства. Блок 7 раздвигают на плоскости силами растяжения, направленными вдоль оси потока, и фиксируют форму созданной сотовой структуры 8. Силы растяжения могут быть созданы исключительно за счет увеличения скорости подачи протяжных устройств (типа валков или пластинчатых транспортеров), а также в сочетании с избыточным давлением сжатого воздуха или расширяющимся пеноматериалом, например, пенопластом, вспениваемым в слегка раскрытых сотах. В отличие от гофрирования во время раздвижки происходит рост линейных размеров, что равносильно возрастанию скорости на этой операции. Геометрическая форма структуры 8 зависит от размеров отверстий 4 и промежутков, оставленных между ними, от числа связей между гранями гофр, а также - от соотношения длин промежутков и участков взаимного соединения в пределах отверстий. Сотовую структуру 8 фиксируют либо за счет упругопластических свойств материала, либо за счет напыления на мягкий материал быстротвердеющей клеевой композиции, либо за счет заполнения сот пеноматериалом. В связи со сказанным выше, изображенные на фиг. 1 форсунки могут интерпретироваться по-разному: либо как устройства, подающие сжатый воздух или пеноматериал в зону формирования ячеек структуры 8; либо как обычные напыляющие устройства. Затем готовую сотовую структуру 8 или рулонируют на приемном барабане, или разрезают на части требуемой длины, или превращают в конструкцию, как это показано на фиг. 1. Листы 1 в параллельных потоках либо оставляют плоскими, либо профилируют, либо подвергают такой же обработке, что и лист 1 основного потока. Материалы из параллельных потоков подают в основной поток под углом, где жестко прикрепляют к сторонам сотовой структуры 8. На фиг. 1 листовые материалы 1 параллельных потоков жестко прикрепляют с помощью клея к широким сторонам сотовой структуры 8, образуя трехслойную панельную конструкцию 9. Подача листовых материалов 1 из параллельных потоков в основной может быть как одновременной, так и разведенной во времени и по местоположению. Клеевой состав может наноситься как на сотовую структуру 8, так и на обращенные к ней поверхности листов 1. В случае заполнения и вспенивания в сотах структуры пеноматериала нижний лист 1 из параллельного потока подводят к сотовой структуре 8 раньше верхнего (на фиг. 1 это показано пунктиром) с тем, чтобы закрыть нижние донышки сот. Запрессовку слоев производят между нагретыми поверхностями прижимных устройств (между валками или лентами пластинчатых транспортеров). Давление запрессовки зависит от физико-механических параметров сот и наличия в них заполнения и может изменяться в широком диапазоне - от 0,1 до 0,5-1 МПа. Температуру нагрева конструкции выбирают с учетом свойств материалов и требуемой производительности процесса. Для большинства известных конструкционных клеев и материалов эта температура изменяется в пределах 80-150oC.In FIG. 1 depicts one of the options for the manufacture of flat and spatial honeycomb structures and structures based on them, in which three rolls of
На фиг. 2 изображен еще один вариант непрерывного способа изготовления плоских и пространственных сотовых структур и конструкций на их основе, в котором (по сравнению с вариантом способа по фиг. 1) по меньшей мере в одном из рулонированных листов 1 параллельно его оси пробивают или просекают регулярные ряды продолговатых сквозных отверстий 4. Листовые материалы 1 основного и параллельных потоков последовательно профилируют (гофрируют), пропуская через вальцы, например, профилировочно-гибочных машин 10. Причем лист 1 основного потока гофрируют по ширине в многоволновую зигзагообразную заготовку 6 путем попеременного гнутья по линиям рядов отверстий. С целью выявления формы поперечного сечения гофр заготовка 6 условно разорвана. Посредством, например, обжимных валков 11 заготовку 6 складывают в "гармошку" и в пределах средних участков продольных краев отверстий жестко объединяют грани смежных гофр, в многослойный и в многосвязный блок 7. В зависимости от свойств листового материала 1 объединение его частей в единый блок 7 может быть выполнено как на клею, так и на сварке. В первом случае на гофрированную поверхность заготовки 6, еще до полного ее обжатия, наносят (например, с помощью напыляющих форсунок) параллельные ряды клеевых полос 5, которые проводят через промежутки между отверстиями 4 с одной из сторон в четных и(или) в нечетных рядах с другой стороны листа 1. Во втором случае после обжатия сваривают края или отгибы краев отверстий 4, принадлежащих смежным граням гофр. Технологическая схема способа, изображенного на фиг. 2, предполагает, что листовой материал 1 основного и параллельных потоков упругопластический и свариваемый. Сварку осуществляют сразу же после упаковки заготовки 6 в блок 7, например, при помощи тонких стержневых или роликовых электродов 12. Одинаково изготовленные и геометрически подобные блоки 7 основного и параллельных потоков, имеющие в листовом материале 1 отверстия 4, просеченные вдоль его продольной оси, могут быть, начиная с этого момента, объединены в основном потоке в общий укрупненный блок путем жесткого сплачивания их боковых граней без нарушения внутренней регулярности строения, присущей каждому из них в отдельности. Затем блок 7 последовательно и веерообразно раздвигают до требуемого размера силами растяжения, направленными поперек его продольной оси, и фиксируют (калибруют) форму созданной сотовой структуры 8. Веерообразную раздвижку блока 7 можно осуществить как с помощью механических, магнитных или вакуумных захватов, так и за счет избыточного давления (воздуха, пеноматериала). Вместе с тем, блок 6 может быть вначале разрезан на части требуемой длины, а затем раздвинут традиционным способом. Затем сотовую структуру 8 из основного потока либо сплачивают с ней подобными, поступающими из параллельных потоков, либо рулонируют на приемном барабане, либо разрезают на отдельные части требуемой длины. По фиг. 2 листовой материал 1 в параллельных потоках профилируют (в С-образный профиль) и подают в основной поток под углом, где, например, с помощью точечной сварки жестко прикрепляют к продольным кромкам структуры 8. Созданную таким образом решетчатую конструкцию 9 разрезают на части необходимой длины. Одной из особенностей технологического процесса по фиг. 2 является большая стационарность скоростного режима, поскольку при обработке листовые материалы не претерпевают изменения линейных размеров по направлению движения потоков (за исключением операции раздвижки). In FIG. 2 shows another variant of a continuous method for manufacturing flat and spatial honeycomb structures and structures based on them, in which (in comparison with the method variant of FIG. 1), at least one of the rolled
На фиг. 3-5 изображены различные варианты способа изготовления на стадиях пробивки (просечки) листового материала 1 и нанесения клеевой композиции. In FIG. 3-5 depict various options for the manufacturing method at the stages of punching (cutting)
Листовой материал 1 последовательно пробивают (или просекают) параллельными рядами сквозных продолговатых отверстий 4, направленными поперек (фиг. 3, 4) или вдоль (фиг. 5) оси листа. Шаг рядов - h. Продолговатые отверстия 4 и промежутки между ними, расположенные в нечетных (2n - 1) и в четных (2n) рядах, в общем случае имеют различную протяженность и на фиг. 3-5 обозначены буквами: a, S - в нечетных и b, S1 - в четных рядах. Отверстия 4 каждого последующего ряда смещают на шаг t так, что они частично перекрывают отверстия предыдущего ряда на участке длиной (b - S)/2 = (a - S1)/2. Причем шаг t = (a + S)/2 =(b + S1)/2. Каждое отверстие 4 четного и нечетного рядов располагают в створах своего ряда. При этих геометрических параметрах отверстий 4 сотовая структура 8 будет состоять из ячеек, имеющих форму неправильного симметричного шестиугольника. Правильные шестиугольники возможны лишь в случае равенства размеров: a = b и S = S1. Сетка пунктирных линий, разбивающая плоскость листа 1 на части, обозначает линии, по которым его предстоит согнуть на последующих технологических операциях. Кроме фронтальной проекции, на фиг. 3-5 представлены также и другие - вид сбоку (фиг. 3, 4) и вид сверху (фиг. 5) - изображающие сечения листового материала 1 после операции гофрирования.The
Другая технологическая операция, показанная на фиг. 3 - 5, - это нанесение на плоскую или на гофрированную поверхность листа 1 клеевого состава. На поверхность листового материала 1, по меньшей мере с одной из его сторон, дискретно наносят клеевой состав в виде рисунка, образованного рядами непрерывных или прерывистых полос 5 постоянной или переменной ширины. Клеевые полосы 5 проводят поперек рядов отверстий 4, через промежутки, оставленные между ними, с одной из сторон - в нечетных рядах (заштриховано наклонными линиями), а с другой стороны (обратной) - в четных рядах (заштриховано точками). Рисунок клеевых полос 5 может быть различным и зависит от геометрии сотовой структуры 8. Форма и ширина клеевых полос 5, а также промежутков, оставленных между ними, напрямую связана с формой и размерами граней сот. Для создания плоских структур выбирают клеевые полосы 5 постоянной ширины. Прямоугольная форма таких полос (фиг. 3, 5а) создает в сотовой структуре 8 подобные по форме грани с размерами: S и S1, равными ширине полос 5, а также - (a - S)/2 = (b - S1)/2, равными длине участков взаимного перекрытия отверстиями смежных рядов. Рисунок, состоящий из параллельных рядов клеевых полос 5 переменной ширины (фиг. 4, 5б), выбирают для создания пространственных сотовых структур 8. В этом случае клеевые полосы 5 и промежутки между ними заключенные в створах смежных рядов отверстий 4, имеют вид последовательно чередующихся равнобедренных трапеций. По длине непрерывных клеевых полос 5 трапеции объединены равновеликими основаниями. Клеевые полосы 5 переменной ширины, состоящие из трапеций, образуют подобные им по форме грани с размерами оснований, равными S и S1, а также - (a - S)/2 и (b -S1)/2. Дискретные (прерывистые) клеевые полосы 5, наиболее выгодные по расходу клея, состоят из регулярно повторяющихся фигур тех или иных четырехугольников, которые с разных сторон листа 1 могут быть разведены или совмещены в створах смежных рядов отверстий 4. Несмотря на вдвое больший расход клея, непрерывные клеевые полосы 5 обеспечивают более надежное соединение смежных граней гофр в блок 7.Another process step shown in FIG. 3 to 5, is the application of a glue composition to a flat or corrugated surface of
На фиг. 6 изображены еще два варианта пробивки (просечки) упругопластического и свариваемого листового материала. Листовой материал 1 пробивают (просекают) с постоянным шагом h параллельными рядами продолговатых сквозных отверстий 4 с поперечными надрезами их краев и расположенными вдоль (фиг. 6а) и поперек (фиг. 6б) оси листа. Все или часть отверстий 4 в четных или в нечетных рядах выполняют с отгибами 13 их продольных краев только в средней части или по всей длине, причем в четных и (или) в нечетных рядах края отверстий 4 отгибают в противоположные стороны (разрез 1-1 фиг. 6а). Отгибы 13 на фиг. 6 перпендикулярны плоскости листа 1. Особенностью пробивки (просечки) листового материала 1 по фиг. 6 является то, что каждое отверстие 4 получают взаимноперпендикулярными разрезами листа. При этом протяженность продольного разреза определяет длину отверстий 4 (обозначена буквами - a и b), а короткие поперечные разрезы - ширину раскрытия отверстий c. Продольный разрез делит поперечные разрезы пополам. Линии, по которым отгибают продольные края отверстий 4, показаны пунктиром, соединяющим вершины поперечных разрезов. Операции по пробивке (просечке) отверстий 4 и отгибанию их продольных краев на фиг. 6 условно разделены, однако они могут быть совмещены и выполнены за один прием. Буквенные обозначения, приведенные на фиг. 6, имеют тот же смысл, что и на фиг. 3 - 5. Поскольку ширина прямоугольного отверстия равна c, то листовой материал 1 целесообразно профилировать путем изгиба в полосе рядов отверстий 4 в волнообразную заготовку 6 с треугольной или прямоугольной формой гофра. В треугольных гофрах продольные края отверстий 4 отгибают на угол φ = 180o - AroCos (C/(2h - C)). Полки прямоугольных гофр будут равны ширине прямоугольных отверстий С, а угол отгиба φ продольных краев отверстий 4 будет равен 180o.In FIG. 6 shows two more options for punching (cutting) of the elastoplastic and welded sheet material. The
На фиг. 7 более детально изображен способ изготовления сотовых структур по технологической схеме фиг. 1. В листовом материале 1 последовательно пробивают или просекают параллельные ряды сквозных продолговатых отверстий 4, которые в каждом последующем ряду смещают и перекрывают отверстия предыдущего ряда. На плоскую поверхность листа 1 по меньшей мере с одной из его сторон дискретно наносят клеевой состав в виде рисунка, образованного параллельными рядами непрерывных клеевых полос 5 постоянной ширины. Клеевые полосы 5 проводят поперек рядов отверстий 4 через промежутки, оставленные между ними, с одной из сторон в нечетных и (или) в четных рядах с другой стороны листа 1. Листовой материал 1 последовательно гофрируют или профилируют в многоволновую зигзагообразную заготовку 6 путем попеременного изгиба по линиям рядов отверстий 4, которую затем также последовательно плотно складывают и склеивают в сплошной многослойный и многосвязный блок 7. Этот блок 7 (на фиг. 7 условно разорван) раздвигают силами растяжения, образуя сотовую структуру 8, геометрическую форму которой фиксируют, например, при помощи упругопластических свойств материала, либо за счет обработки материала структуры 8 быстродействующим клеевым составом, либо путем заполнения сот пеноматериалом (например, пенопластом). In FIG. 7 shows in more detail a method for manufacturing cellular structures according to the technological scheme of FIG. 1. In the
На фиг. 8 более детально изображен способ изготовления пространственных сотовых структур 8 по технологической схеме фиг. 1. Листовой материал 1 последовательно пробивают (просекают) параллельными рядами регулярных сквозных отверстий 4 без образования отходов. Отверстия 4 каждого последующего ряда смещают и перекрывают отверстия предыдущего ряда. Все отверстия 4 четных и нечетных рядов расположены в створах своих рядов. На плоскую поверхность листа 1 дискретно наносят клеевой состав в виде рисунка, образованного параллельными рядами непрерывных полос 5, имеющих переменную ширину. Размер и форма клеевых полос 5, наряду с длиной продолговатых отверстий 4, предопределяют геометрию сот и кривизну структуры. Клеевые полосы 5 и промежутки между ними составлены из чередующихся равнобоких трапеций, объединенных по длине полос равновеликими основаниями. Только у крайних клеевых полос 5 по фиг. 8 рисунок составлен из неравнобоких трапеций. Клеевые полосы 5 проводят поперек рядов отверстий 4, через промежутки между ними, с одной из сторон в четных и(или) в нечетных рядах с другой стороны листа. Клеевые полосы 5 с невидимой стороны листа 1 здесь не показаны. Листовой материал 1 последовательно гофрируют в многоволновую зигзагообразную заготовку 6, которую затем плотно складывают и склеивают в сплошной многослойный блок 7. После склеивания начало блока 7 закрепляют на оправке 14, имеющей форму поверхности вращения или образованной только направляющими и соосными контурными кольцами соответствующего диаметра. При этом узкие основания клеевых участков в форме трапеций должны располагаться снаружи. После чего блок 7 раздвигают силами растяжения, создаваемыми при вращении оправки 14, образуя криволинейную сотовую структуру 8. Радиусы главных кривизн поверхности вращения оправки (приемного барабана) 14 и диаметр контурных колец зависят от принятой геометрии разбиения листового материала 1 параллельными рядами сквозных продолговатых отверстий 4, а также от рисунка клеевых полос 5. В рамках этой технологии может быть получена сотовая структура 8 нулевой, отрицательной и положительной гауссовой кривизны. Методика расчета главных кривизн структуры, основанная на векторном исчислении, приведена в книге авторов заявки: "Континуальные трансформирующие оболочки из прямолинейных полос", СПб.: ТО "Терция", 1995 г. Рулонирование плоских сотовых структур 8 на приемном барабане 14 (без снижения качества последних из-за принудительного гнутья) становится возможным при соответствующем выборе параметров λ:
λ = h/R,
где h - толщина структуры, равная шагу параллельных рядов сквозных продолговатых отверстий 4;
R - радиус кривизны цилиндра приемного барабана.In FIG. 8 depicts in more detail a method for manufacturing spatial
λ = h / R,
where h is the thickness of the structure equal to the step of the parallel rows of through
R is the radius of curvature of the cylinder of the receiving drum.
Для односторонне связанных структур, имеющих внутренние степени свободы на поворот, этот параметр не столь существенен. Для некоторых конструкционных материалов значение параметра λ известно из технической литературы (например, для материалов на основе целлюлозы он не более 1/150), для других - его можно рассчитать. For unilaterally connected structures with internal degrees of freedom of rotation, this parameter is not so significant. For some construction materials, the value of the parameter λ is known from the technical literature (for example, for cellulose-based materials it is no more than 1/150), for others it can be calculated.
Фиг. 8 можно рассматривать так же, как намоточную технологию изготовления однополостных сотовых замкнутых структур 8, имеющих ту или иную форму поверхности вращения (полого цилиндра, усеченного конуса, веретена или однополостного гиперболоида). Однослойную замкнутую сотовую структуру 8 получают путем взаимного перекрытия (нахлестки) и сплачивания ее слоев. FIG. 8 can be considered in the same way as the winding technology for the manufacture of single-cavity cellular
На фиг. 9 изображен способ изготовления сотовых пространственных структур 8 с изменяющейся геометрией на стадии раздвижки блока 7 силами растяжения. Многослойный и многосвязный блок 7 имеет внутренние степени свободы и односторонние связи. Степени свободы, присущие такой структуре 8, выражаются в возможности поворота смежных рядов сот относительно общего ребра, связывающего их грани. Особенностью строения этой структуры 8 является то, что в ней по толщине h последовательно чередуются ряды замкнутых и частично разомкнутых сот. Это свойство сотовой структуры 8 делает возможным натягивать ее на криволинейные поверхности-шаблоны и фиксировать на них приобретенную форму постановкой недостающих связей. Так, на фиг. 9 часть сотовой структуры 8 с односторонними связями продольных краев отверстий 4 или примыкающих к ним граней укладывают этой стороной на криволинейную поверхность радиуса R и натягивают на ней, после чего с ее наружной стороны устанавливают недостающие связи. Последняя операция на фиг. 9 не показана, но ее роль сводится к исключению внутренних степеней свободы, т.е. полному замыканию всех ячеек сотовой структуры 8. Это может быть реализовано, например, при помощи стяжных болтов или других известных средств соединения. Для уменьшения усилия стягивания между объединяемыми гранями сот можно установить клиновидные полые или сплошные прокладки. In FIG. 9 shows a method for manufacturing cellular
На фиг. 10 изображены две стадии одного из вариантов способа изготовления плоских и пространственных сотовых структур 8 из упругопластического и свариваемого листового материала, в котором последовательно пробивают параллельные ряды продолговатых сквозных отверстий 4 с поперечными надрезами и отгибами 13 их продольных краев (см. также фиг. 6). Первая стадия иллюстрирует изготовление многослойного и многосвязного пустотного блока 7. Лист 1 перед этим сначала профилируют или гофрируют путем изгиба в полосе рядов отверстий 4 в многоволновую зигзагообразную заготовку 6 с прямоугольной формой гофр, которую затем складывают (обжимают) до совмещения и стыковки кромок отгибов 13, принадлежащих смежным гофрам, и по крайней мере с одной из сторон жестко объединяют, например, при помощи сварки в блок 7. Сварные стыковые швы 15 (на фиг. 10 они обозначены засечками) накладывают вдоль кромок отгибов 13, в пределах средних частей продольных краев отверстий 4. In FIG. 10 shows two stages of one embodiment of a method for manufacturing flat and
Вторая стадия, изображенная на фиг. 10, - это раздвижка сварного блока 7 растяжением с фиксацией формы созданной структуры 8 за счет развития остаточных пластических деформаций. Характерной особенностью этой сотовой структуры 8 является то, что поперечные сечения граней сот с отгибами 13 имеют вид различных профилей. В местах сварки - это трубчатое прямоугольное сечение или швеллерное у противостоящих им граней крайних сот, а также зетовое в прочих частях структуры. Угол отгиба продольных краев отверстий 4 по фиг.10 равен 180o, так как они лежат в плоскости отверстий 4. При одностороннем наложении связей часть трубчатых сечений окажутся разомкнутыми.The second stage shown in FIG. 10, is the extension of the welded
Описанный здесь поточный способ упрощает изготовление непрерывных плоских и пространственных сотовых структур, а также конструкций на их основе за счет отказа от разрезки листового материала 1 на отдельные полосы и сохранения его непрерывности. Причем изготовление плоских и пространственных сотовых структур может быть реализовано в рамках единой технологии, в которую легко вводятся параллельные потоки, расширяющие область применения способа. Заявленный объект открывает дополнительные технологические возможности по созданию новых типов сотовых структур: с изменяющейся геометрией и односторонними связями, рулонируемых в однополостные тела и имеющих различные формы поверхности вращения. Кроме того, другое ценное качество сотовых структур, создаваемых по описанной технологии - это повышенная жесткость профилированных граней сот. Заявленный способ может найти применение в производстве: сотовых заполнителей, арматурных сеток и несъемной опалубки, трехслойных панелей, решетчатых и сетчатых конструкций. Весьма рациональным представляется применение описанных выше длинномерных сотовых структур в висячих покрытиях зданий, так как раскручивание с барабана рулонированных структур может быть совмещено с их монтажом, а гексагональная форма ячеек оптимальна по силовой работе и расходу материала для круглых и многоугольных в плане зданий. Хорошие эстетические свойства сотовых структур могут быть использованы в декоративных целях - в различных малых формах. The in-line method described here simplifies the manufacture of continuous flat and spatial honeycomb structures, as well as structures based on them due to the rejection of cutting
Разработка изобретения была продиктована стремлением предложить простой индустриальный и поточный способ изготовления непрерывных плоских и пространственных сотовых структур, а также конструкций на их основе в рамках единой технологии. The development of the invention was dictated by the desire to offer a simple industrial and flow method for the manufacture of continuous flat and spatial cellular structures, as well as structures based on them within the framework of a single technology.
Технико-экономические преимущества заявленного способа сводятся к следующим:
1. Упрощение изготовления плоских и пространственных сотовых структур 8 во всем диапазоне значений гауссовых кривизн в результате отказа от полной разрезки листового материала 1 на отдельные полосы и сохранения его непрерывности в новом изделии.Technical and economic advantages of the claimed method are as follows:
1. Simplification of the manufacture of flat and
2. Расширение технологических возможностей формообразования новых видов сотовых структур. К ним относятся: структуры с односторонними связями и внутренними степенями свободы, допускающими точную пригонку и фиксацию формы таких структур на заданных криволинейных поверхностях; структуры с профилированными гранями; однополостные структуры с формой поверхности вращения. 2. Expanding the technological capabilities of shaping new types of cellular structures. These include: structures with one-sided bonds and internal degrees of freedom, allowing precise fit and fixation of the shape of such structures on given curved surfaces; Structures with profiled faces single-cavity structures with a surface shape of rotation.
3. Поточность изготовления сотовых структур 8 делает возможным их взаимное сплачивание и укрупнение по ширине сразу же после формирования блоков 7 (по схеме фиг. 2) либо после раздвижки структуры силами растяжения (по схеме фиг. 1). 3. Threading production of
4. Сочетание основного и параллельных потоков делает возможным не только укрупнять поперечные размеры сотовых структур, но и оснащать последние с разных сторон дополнительными конструкционными слоями, превращая в разнообразные многослойные или решетчатые конструкции. 4. The combination of the main and parallel flows makes it possible not only to enlarge the transverse dimensions of the honeycomb structures, but also to equip the latter from different sides with additional structural layers, turning them into various multilayer or lattice structures.
5. Сотовые структуры с профилированными гранями сот выгодно отличаются от традиционных более высокими жесткостными характеристиками и удобствами крепления к ним дополнительных конструкционных слоев. 5. Cell structures with profiled faces of cells compare favorably with traditional ones with higher stiffness characteristics and the convenience of attaching additional structural layers to them.
6. Непрерывность листового материала в структуре делает более прочными и надежными соединения граней сот. 6. The continuity of the sheet material in the structure makes connections of the honeycomb faces more durable and reliable.
Claims (6)
располагают в створах своего ряда, затем этот лист гофрируют или профилируют путем изгиба в полосе рядов отверстий в многоволновую зигзагообразную заготовку, которую складывают и по меньшей мере с одной из сторон жестко соединяют в пределах средних участков продольных краев отверстий или примыкающих к ним граней, принадлежащих смежным гофрам в многослойный и в многосвязный блок, который раздвигают растяжением на плоскости или на оправке и фиксируют форму образованной сотовой структуры, геометрические параметры которой зависят от протяженности продолговатых отверстий и промежутков, оставленных между ними, от связности гофр с разных сторон блока и от степени раздвижки, а также от формы и от соотношения размеров участков взаимного соединения смежных граней гофр и охватывают весь диапазон значений гауссовых кривизн, а материал(ы) параллельных потоков отставляют плоским, профилируют или обрабатывают описанным выше способом и подают в основной поток под углом, после чего структуру рулонируют на приемном барабане (на оправке), разрезают на части требуемой длины или прежде жестко объединяют соответствующими сторонами с материалом(ами), поступающим(и) из параллельных потоков, и образуют разнообразные составные конструкции.1. A method of manufacturing flat and spatial honeycomb structures and structures based on them, including regular punching of sheet material with parallel rows of holes displaced in each subsequent row and overlapping holes of adjacent rows, stretching of the sheet material, characterized in that the process is carried out in stages on one or several parallel streams with the subsequent transition to one, the main, and with the corresponding number of sheets of rolled material, the type and initial width of which x depend on their intended location in the cross section, the shape and size of the finished product, the material (s) are unrolled by pulling rolls, the edges are cut and fed to the joining point, where the beginning of the subsequent roll is rigidly connected to the end of the previous one, which ensures the continuity of the process, the material feed rate (s) agree with the speeds of subsequent technological operations, while at least in one of the sheets, rows of oblong through holes are punched or cut through with almost no waste generation and parallel to one or the transverse axis of the sheet, and the holes of each odd and even rows
they are placed in the sections of their row, then this sheet is corrugated or profiled by bending in the strip of rows of holes into a multi-wave zigzag blank, which is folded and rigidly connected to at least one of the sides within the middle sections of the longitudinal edges of the holes or adjacent to them faces belonging to adjacent corrugation into a multilayer and multiply connected block, which is spread apart by stretching on a plane or on a mandrel and fix the shape of the formed honeycomb structure, the geometric parameters of which depend on the pressure of the oblong holes and the gaps left between them, from the connectivity of the corrugations from different sides of the block and from the degree of sliding, as well as from the shape and the ratio of the sizes of the sections of the mutual connection of adjacent faces of the corrugations and cover the entire range of values of the Gaussian curvatures, and the material (s) parallel streams set flat, profiled or processed as described above and fed into the main stream at an angle, after which the structure is rolled on the receiving drum (mandrel), cut into pieces of the desired length or before rigidly combine the relevant parties with the material (s) coming (s) from parallel flows, and form a variety of composite structures.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96114241A RU2126875C1 (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Method for production of flat and spatial cellular structures and combinations on their base |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96114241A RU2126875C1 (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Method for production of flat and spatial cellular structures and combinations on their base |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96114241A RU96114241A (en) | 1998-10-20 |
| RU2126875C1 true RU2126875C1 (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20183260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96114241A RU2126875C1 (en) | 1996-07-10 | 1996-07-10 | Method for production of flat and spatial cellular structures and combinations on their base |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2126875C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552433C2 (en) * | 2013-08-07 | 2015-06-10 | Андрей Владимирович Лапин | Sheet of cellular polycarbonate with arched cell |
| CN106269863A (en) * | 2015-05-18 | 2017-01-04 | 刘君才 | A kind of roll blind hole cellular board and the method doing composite honeycomb board with it |
| RU2660879C1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Honeycomb structure |
| RU2680571C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of producing honeycomb three-layer panels of complex curvature |
-
1996
- 1996-07-10 RU RU96114241A patent/RU2126875C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Берсудский В.Е. и др. Технология изготовления сотовых авиационных конструкций. - М.: Машиностроение, 1975. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2552433C2 (en) * | 2013-08-07 | 2015-06-10 | Андрей Владимирович Лапин | Sheet of cellular polycarbonate with arched cell |
| CN106269863A (en) * | 2015-05-18 | 2017-01-04 | 刘君才 | A kind of roll blind hole cellular board and the method doing composite honeycomb board with it |
| RU2660879C1 (en) * | 2017-05-03 | 2018-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Honeycomb structure |
| RU2680571C1 (en) * | 2018-04-04 | 2019-02-22 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Method of producing honeycomb three-layer panels of complex curvature |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3018205A (en) | Cellular structure and method of manufacture | |
| RU2588908C2 (en) | System and method of producing cellular plate | |
| RU2373057C2 (en) | Semi-closed thermoplastic honeycomb structure, method and equipment for its fabrication | |
| KR101720197B1 (en) | Thin-walled, cold-formed lightweight structural profile element and method for producing such a profile element | |
| US3869778A (en) | Article of manufacture with twisted web | |
| IL168923A (en) | Areal metal element and profile element | |
| US9101969B2 (en) | Rectangular/square spiral ducting systems with flange connectors | |
| CA1135167A (en) | Expanded reinforcing sheet material, its method of manufacture, and sheet material reinforced therewith | |
| US7758487B2 (en) | Technology for continuous folding of sheet materials into a honeycomb-like configuration | |
| EP0220924A2 (en) | Honeycomb structure with a Z-folded material and method of making same | |
| CZ66098A3 (en) | Rod-like supporting element and process for producing thereof | |
| CZ12698A3 (en) | Folded honeycomb, process of its manufacture and use | |
| MXPA05003149A (en) | Industrial roofing fabric and membrane. | |
| JPH04269245A (en) | Suspended ceiling formed of curved, t-shaped latticed material | |
| US4411381A (en) | Honeycomb manufacturing method | |
| RU2126875C1 (en) | Method for production of flat and spatial cellular structures and combinations on their base | |
| US3204372A (en) | Building panel and method of making same | |
| CZ80396A3 (en) | Reinforcing strip and process for producing thereof | |
| RU2081267C1 (en) | Method for producing cellular fillers | |
| DE4333247A1 (en) | Plastically deformable cover | |
| EP0939176B1 (en) | Method for making a constructional panel for high strength wall and covering assemblies | |
| JPS63119932A (en) | Expansion of sheet material | |
| RU2112119C1 (en) | Method of production of space cellular structure | |
| RU96114241A (en) | METHOD FOR PRODUCING FLAT AND SPATIAL CELL CELL STRUCTURES AND STRUCTURES BASED ON THEM | |
| US3205109A (en) | Method of making a honeycomb type structure |