RU2200666C2 - Blank of rigid hollow panel structure - Google Patents
Blank of rigid hollow panel structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2200666C2 RU2200666C2 RU2000126730/02A RU2000126730A RU2200666C2 RU 2200666 C2 RU2200666 C2 RU 2200666C2 RU 2000126730/02 A RU2000126730/02 A RU 2000126730/02A RU 2000126730 A RU2000126730 A RU 2000126730A RU 2200666 C2 RU2200666 C2 RU 2200666C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filler
- sheets
- panel structure
- cavity
- cells
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к механической обработке давлением листового материала методом газостатической формовки в режиме сверхпластического течения материала, и может быть использовано для изготовления сложных профилей с пространственной кривизной, таких как профили полых крыльев, имеющих полую панельную структуру. The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to the mechanical processing of sheet metal by gas-static molding in the superplastic flow mode of the material, and can be used to produce complex profiles with spatial curvature, such as profiles of hollow wings having a hollow panel structure.
Известны конструкции заготовок для изготовления полых структур обтекаемых тел с пространственной кривизной сложной формы формовкой в состоянии сверхпластичности, которые используются при реализации способов, защищенных в патентах РФ 2047408 и 2047409, В 21 D 26/02, 1995 г. Known designs of blanks for the manufacture of hollow structures of streamlined bodies with spatial curvature of complex shape by molding in a state of superplasticity, which are used when implementing the methods protected in RF patents 2047408 and 2047409, 21 D 26/02, 1995
Изготавливают заготовки в виде пакета листовых деталей, соединенных между собой по контуру посредством герметичного сварного соединения. Пакет снабжен средством связи с источником давления газа. После нагрева заготовок до появления сверхпластичных деформаций в полость между листовыми деталями подается газ через штуцеры, нагружающий детали заготовок давлением изнутри. Использование заготовок указанной формы позволяет изготовить полые структуры с пространственной кривизной и внутренними полостями сложной формы. Billets are made in the form of a package of sheet parts connected together by a contour through a tight welded joint. The package is equipped with a means of communication with a gas pressure source. After heating the workpieces until superplastic deformations appear, gas is supplied into the cavity between the sheet parts through fittings, which load the workpiece parts with internal pressure. The use of blanks of this shape allows you to make hollow structures with spatial curvature and internal cavities of complex shape.
Однако нагружение одинаковым давлением различных областей заготовки, которые должны иметь различную степень деформирования, приводит к тому, что возникает необходимость проведения многоэтапных способов нагружения, не исключается возникновение участков образования гофр и утоненных участков, что снижает качество получаемых изделий. However, loading with the same pressure different areas of the workpiece, which must have a different degree of deformation, leads to the fact that there is a need for multi-stage methods of loading, the occurrence of areas of corrugation and thinned sections is not excluded, which reduces the quality of the resulting products.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции по технической сущности является конструкция заготовки, защищенная патентом РФ 1531302, B 21 D 26/02, 1994 г., которая выбрана в качестве прототипа заявляемого устройства. Closest to the claimed design in technical essence is the design of the workpiece, protected by RF patent 1531302, B 21 D 26/02, 1994, which is selected as a prototype of the claimed device.
Конструкция представляет из себя заготовку для многослойной металлической панели, содержащую размещенный между двумя обшивками заполнитель в виде двух листов, соединенных между собой прерывистыми сварными швами и расположенным по периметру герметичным сварным швом, а также соединенный с заполнителем газовый ввод для подачи газа в полость, образованную листами заполнителя, при этом обшивки и листы заполнителя выполнены с припускной зоной, а газовый ввод расположен в припускной зоне последнего, при этом заготовка снабжена дополнительным газовым вводом для подачи газа в полость, образованную заполнителем и обшивками, выполненными в виде расположенного в припускной зоне перпендикулярно поверхности штуцера из жаропрочного материала с размещенным на конце, обращенном к обшивке, фланцем с поверхностью торцевой формы, нажимной втулки с торцевой поверхностью конусной формы, установленной на штуцере, элемента крепления этой втулки и корпусной шайбы из пластического материала, смонтированной соосно со штуцером между его фланцем и конусной поверхностью нажимной втулки и соединенной посредством сварки по периметру большого основания конуса с одной обшивкой, причем в упомянутой обшивке и листах заполнителя имеются соосные со штуцером дополнительного газового ввода отверстия, образующие перепускной канал, основной газовый ввод для подачи газа в полость заполнителя выполнен в виде перпендикулярного плоскости заготовки штуцера, нажимной втулки и элемента ее крепления, аналогичных дополнительному газовому вводу, а также двух сопряженных между собой и расположенных между фланцем штуцера и нажимной втулкой конусных шайб из пластичного материала, при этом одна обшивка и сопряженный с ней лист заполнителя имеют отверстия, соосные со штуцером основного газового ввода, одна из конусных шайб последнего соединена посредством кольцевого герметичного сварного шва с внутренней поверхностью обшивки, а другая - с обращенной к ней поверхностью заполнителя, листы заполнителя дополнительно соединены между собой коллекторным сварным швом, расположенным вокруг перепускного канала, а обшивки и заполнитель скреплены между собой расположенным по периметру заготовки герметичным сварным швом. The design is a blank for a multilayer metal panel containing a filler placed between two sheathing in the form of two sheets interconnected by intermittent welds and a perimeter sealed weld, as well as a gas inlet connected to the filler to supply gas into the cavity formed by the sheets filler, while the casing and sheets of filler are made with a seam zone, and the gas inlet is located in the seam zone of the latter, while the workpiece is equipped with an additional a gas inlet for supplying gas to the cavity formed by the filler and casing made in the form of a fitting made of heat-resistant material located in the access zone perpendicular to the surface with a flange with an end face facing surface, a pressure sleeve with a conical end face, mounted on the fitting, the fastening element of this sleeve and the housing washer of plastic material mounted coaxially with the fitting between its flange and the conical surface of the pressure sleeve and a single cone by welding along the perimeter of a large base with a single skin, and in the said skin and the filler sheets there are holes coaxial with the nozzle of the additional gas inlet forming a bypass channel, the main gas inlet for supplying gas to the filler cavity is made in the form of a perpendicular plane of the fitting billet, pressure sleeve and its mounting element, similar to an additional gas inlet, as well as two conjugated to each other and located between the fitting flange and the pressure sleeve conical washers made of plastic material, while one sheathing and a filler sheet conjugated with it have openings coaxial with the fitting of the main gas inlet, one of the conical washers of the latter is connected via an annular tight welded seam to the inner surface of the sheathing, and the other to the surface facing it the filler, the filler sheets are additionally interconnected by a collector weld located around the bypass channel, and the casing and filler are fastened together along the perimeter the workpiece is sealed by a weld.
Такое конструктивное выполнение заготовки позволяет изготавливать жесткую полую панельную структуру, используемую в виде полых крыльев, секций крыла, у которых размеры полости изменяются в различных областях крыла изделия. Such a constructive implementation of the workpiece allows you to produce a rigid hollow panel structure used in the form of hollow wings, wing sections, in which the dimensions of the cavity vary in different areas of the wing of the product.
Однако наличие равномерной сетки из прерывистых сварных швов приводит к тому, что вся плоская поверхность заготовки разделена на ячейки равной площади. Полости же, полученные на этих поверхностях после формования, должны иметь различные объемы. Это приводит к тому, что деформирующее усилие, создаваемое на различных участках поверхности заполнителя в процессе формования, различно, что обусловит значительную разнотолщинность стенки заполнителя и может привести к снижению надежности работы крыла в процессе эксплуатации. However, the presence of a uniform grid of intermittent welds leads to the fact that the entire flat surface of the workpiece is divided into cells of equal area. The cavities obtained on these surfaces after molding must have different volumes. This leads to the fact that the deforming force generated at different parts of the surface of the filler during molding is different, which will lead to a significant difference in thickness of the filler wall and can lead to a decrease in the reliability of the wing during operation.
Заявляемым изобретением решалась задача повышения надежности работы конструкции, изготовленной из заготовки, при обеспечении высокой прочности. The claimed invention solved the problem of increasing the reliability of the structure made of the workpiece, while ensuring high strength.
Поставленная задача решается тем, что заготовка для жесткой полой панельной структуры, содержащая размещенный между двумя обшивками заполнитель в виде двух листов, соединенных между собой прерывистыми сварными швами и расположенным по периметру герметичным сварным швом, а также соединенный с заполнителем газовый ввод для подачи газа в полость, образованную листами заполнителя, снабжена дополнительным газовым вводом для подачи газа в полость, образованную заполнителем и обшивками, листы заполнителя соединены между собой кольцевым, герметичным сварным швом, а обшивки и заполнитель скреплены между собой расположенным по периметру заготовки герметичным сварным швом, согласно изобретению площадь ячеек, образованных прерывистым сварным швом на листах заполнителя от периферии к центру панели, выполнена изменяющейся по закону, обратному тому, который описывает поверхность, образующая панельную структуру. В одном из вариантов выполнения конструкции площадь ячеек от периферии к центру панели выполнена изменяющейся по закону косинуса, т.к. поверхность, образующая панельную структуру, описывается законом синуса. The problem is solved in that the workpiece for a rigid hollow panel structure, containing a filler placed between two sheathing in the form of two sheets interconnected by intermittent welds and a perimeter sealed weld, as well as a gas inlet connected to the filler to supply gas into the cavity formed by the aggregate sheets is provided with an additional gas inlet for supplying gas to the cavity formed by the aggregate and the casing, the aggregate sheets are interconnected by an annular according to the invention, the area of the cells formed by the intermittent weld on the filler sheets from the periphery to the center of the panel is made according to the law, opposite to the one that describes the surface that forms the welded seam, and the lining and the filler are bonded to each other panel structure. In one design embodiment, the area of cells from the periphery to the center of the panel is made to vary according to the law of cosine, because the surface forming the panel structure is described by the law of sine.
Возможность решения поставленной задачи обусловлена тем, что выполнение площади ячеек по обратному закону позволит реализовать примерно равнозначные объемы в ячейках, что создаст условия для более равномерной нагрузки на стенки заполнителя в процессе формования в различных областях, как в суженной части, так и в расширенной наиболее полой области и исключит образование дефектов в виде разнотолщинности стенок, подрезов и других. The possibility of solving this problem is due to the fact that the implementation of the cell area in the reverse law will allow for approximately equal volumes in the cells, which will create conditions for a more uniform load on the filler walls during molding in various areas, both in the narrowed part and in the most extended hollow area and exclude the formation of defects in the form of thickness variation of the walls, undercuts and others.
Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой конструкции критерию "новизна". The presence of distinctive features from the prototype features allows us to conclude that the claimed design meets the criterion of "novelty."
В процессе поиска не выявлено технических решений, содержащих признаки, сходные с отличительными признаками заявляемой конструкции, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой конструкции критерию "изобретательский уровень". In the search process, no technical solutions were found containing features similar to the distinguishing features of the claimed design, which allows us to conclude that the claimed design meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3. The proposed design is illustrated by the drawings shown in figures 1-3.
На фиг.1 приведен вид заготовки перед сборкой. Figure 1 shows the view of the workpiece before assembly.
На фиг.2 изображен вид заготовки после формовки. Figure 2 shows a view of the workpiece after molding.
На фиг. 3 изображен график распределения деформаций, 1 - прототип, 2 - заявляемое устройство. In FIG. 3 shows a graph of the distribution of deformations, 1 - prototype, 2 - the claimed device.
Заготовка содержит обшивки 1 и 2 в виде плоских листов, между которыми размещен заполнитель в виде листов 3 и 4. The blank contains
Листы заполнителя соединены между собой прерывистыми сварными швами 5, образующими рисунок из плоских ячеек 6. Для подачи газа в полость, образованную листами заполнителя 3 и 4, установлен основной газовый ввод 7. Для подачи газа в полость между обшивками 1 и 2 и заполнителем заготовка снабжена дополнительным газовым вводом 8. Сварной шов 9, выполненный по периметру листов 3 и 4, создает герметичный пакет внутри заполнителя. Герметичный сварной шов 10, выполненный по периметру обшивок 1 и 2, создает герметичный пакет всей заготовки. The filler sheets are interconnected by intermittent welds 5, forming a pattern of
Для изготовления деталей сложной формы с жесткой панельной структурой, образующей сложные криволинейные полости, сначала собирают заготовку, для чего листы 3 и 4 заполнителя соединяют прерывистым сварным швом, образуя рисунок из разновеликих плоских ячеек. Вид рисунка ячеек определяют в зависимости от формы полости, которая будет образована под площадью ячейки. Ячейки, имеющие большую высоту, для обеспечения равного объема полости будут иметь меньшую площадь, а ячейки, расположенные по периферии полости и имеющие небольшую высоту, будут иметь большую площадь. Ячейки близкого по величине объема обеспечат близкие по величине давления, что предотвратит наблюдающиеся в процессе формообразования усиленное утонение стенок заполнителя в ячейках, где происходит значительное изменение объема на единицу площади ячейки. Затем соединяют листы заполнителя герметичным сварным швом по периметру пакета из заполнителя, устанавливают штуцер ввода газа 7. Листы обшивки 1 и 2 устанавливают снаружи пакета листов заполнителя, охватывая последний. For the manufacture of parts of complex shape with a rigid panel structure that forms complex curved cavities, the workpiece is first assembled, for which sheets of
Герметизируют сборку, осуществляя сварной шов, по периметру листов обшивки. Для подвода газа между листами обшивки и заполнителя устанавливают дополнительный газоввод 8. Собранную заготовку устанавливают в формообразующую оснастку (на чертежах не показана). Обеспечивают подвод газа к штуцерам 7 и 8, создают предварительное давление как между обшивками и заполнителем, так и между листами заполнителя. Заготовку загружают в печь и нагревают до температуры формообразования. При достижении температуры формообразования начинают постепенно повышать давление, причем давление в заполнителе всегда должно быть выше давления между обшивками и заполнителем. После окончания формовки давление между обшивками и заполнителем сбрасывают до атмосферного, а давление в заполнителе повышают до величины, соответствующей давлению, необходимому для диффузионной сварки. Затем осуществляют заданную выдержку заготовки. The assembly is sealed by performing a weld along the perimeter of the sheathing sheets. To supply gas between the sheets of sheathing and aggregate, an additional gas inlet is installed 8. The assembled billet is installed in a forming tool (not shown in the drawings). They provide gas supply to the
Пример
В институте при отработке конструктивного исполнения полой панельной структуры вырезали из листа ВТ-14 заготовки для обшивок и для заполнителей. Пакет заполнителей собирали из двух листов, приваривали к ним штуцер, герметизировали пакет по периметру сварным швом, затем контактной сваркой прерывистыми швами сваривали рисунок ячеек. Размеры ячеек обеспечивали в зависимости от высоты подъема материала в полости под ячейкой, обеспечивая примерное равенство объемов. При сварке углы ячеек располагались в месте сварки, а общие грани ячеек имели вид двугранных углов. В зоне соприкосновения боковых граней при формовке панелей образовывались окна, достаточные для прохода газа. Наличие окон достаточной площади обеспечивало нормальную формовку ячеек на всей площади панели. Пакет заполнителей собирали вместе с обшивками, охватывающими пакет, приваривали штуцер и герметизировали всю сборку созданием сварного шва по периметру сборки. Сварочный шов располагали таким образом, что после укладки пакета в штамповую оснастку он находился бы вне рабочего пространства оснастки. После укладки сборки в штамповую оснастку штуцеры соединяли с газовыми магистралями, собранную оснастку помещали в печь, нагретую до температуры 860oС. Сверхпластическое формование осуществляли, подавая аргон в полость между обшивками и пакетом заполнителя, затем давление подавали между листами заполнителя, а давление в полости между обшивками снимали. Осуществляли выдержку, поддерживая давление между листами заполнителя в течение 30 минут. В процессе отработки изготовления конструкции снимали диаграмму напряжений при формовке детали с равными площадями ячеек (как в прототипе), напряжения в формуемой стенке в ячейках, где над равной площадью необходимо было сформовать больший объем полости, были значительно большими, чем в ячейках, где объем полости меньший (см. фиг.3, линия 1).Example
At the institute, during the development of the design of the hollow panel structure, blanks for cladding and for aggregates were cut from a sheet of VT-14. A package of aggregates was assembled from two sheets, a fitting was welded to them, the package was sealed around the perimeter with a welded seam, then a pattern of cells was welded using intermittent welds. The cell sizes were provided depending on the height of the material in the cavity under the cell, providing an approximate equality of volumes. When welding, the corners of the cells were located at the place of welding, and the common faces of the cells had the appearance of dihedral angles. In the zone of contact of the side faces when forming the panels, windows were formed sufficient for the passage of gas. The presence of windows of sufficient area ensured the normal formation of cells over the entire area of the panel. A package of aggregates was assembled together with cladding covering the package, a fitting was welded, and the entire assembly was sealed by creating a weld along the assembly perimeter. The welding seam was positioned so that after laying the bag in the die tooling, it would be outside the working space of the tooling. After laying the assembly in the die tooling, the fittings were connected to the gas lines, the assembled tooling was placed in a furnace heated to a temperature of 860 o C. Superplastic molding was carried out by feeding argon into the cavity between the skin and the aggregate package, then pressure was applied between the aggregate sheets and the pressure in the cavity between the skin was removed. Excerpted, maintaining the pressure between the sheets of aggregate for 30 minutes. In the process of design development, a stress diagram was taken during molding of a part with equal cell areas (as in the prototype), the stresses in the molded wall in the cells, where a larger cavity volume had to be formed over an equal area, were significantly larger than in cells where the cavity volume smaller (see figure 3, line 1).
При формовании примерно равновеликих объемов при реализации заявляемой конструкции напряжения в материале заполнителя не имеют значительных различий (см. фиг.3, линия 2). Полученная конструкция позволяет исключить значительную разнотолщинность стенок, дефекты в сварном шве в ячейках, утонение ребер жесткости, создаваемых в полости заполнителем, что повышает надежность работы конструкции. When molding approximately equal volumes during the implementation of the claimed design, the stresses in the filler material do not have significant differences (see figure 3, line 2). The resulting design eliminates significant wall thickness, defects in the weld in the cells, thinning of the stiffeners created in the cavity by the filler, which increases the reliability of the structure.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000126730/02A RU2200666C2 (en) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | Blank of rigid hollow panel structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000126730/02A RU2200666C2 (en) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | Blank of rigid hollow panel structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000126730A RU2000126730A (en) | 2002-09-20 |
RU2200666C2 true RU2200666C2 (en) | 2003-03-20 |
Family
ID=20241368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000126730/02A RU2200666C2 (en) | 2000-10-24 | 2000-10-24 | Blank of rigid hollow panel structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2200666C2 (en) |
-
2000
- 2000-10-24 RU RU2000126730/02A patent/RU2200666C2/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4304821A (en) | Method of fabricating metallic sandwich structure | |
US5692881A (en) | Hollow metallic structure and method of manufacture | |
US5143276A (en) | Domed structures and a method of making them by superplastic forming and diffusion bonding | |
EP0923452B1 (en) | Metal sandwich structure with integral hardpoint | |
US4217397A (en) | Metallic sandwich structure and method of fabrication | |
US6279228B1 (en) | Method of making a leading edge structure of aircraft airfoil | |
EP1013355B1 (en) | Corner gap weld pattern for spf core packs | |
US7431196B2 (en) | Method and apparatus for forming complex contour structural assemblies | |
US5384959A (en) | Method of making a SPF/DB hollow core fan blade | |
US5687900A (en) | Structural panel having a predetermined shape and an associated method for superplastically forming and diffusion bonding the structural panel | |
US5941446A (en) | SPF/DB airfoil-shaped structure and method of fabrication thereof | |
US5603449A (en) | Forming of diffusion bonded joints in superplastically formed metal structures | |
JPH038523A (en) | Making of cellular structure and cellular structure | |
JP2837206B2 (en) | Superplastic forming / diffusion bonding sandwich curved structure | |
CN109175061A (en) | A kind of the electricity auxiliary heating forming device and method of dissimilar material complex section pipe fitting | |
US5984163A (en) | Method of producing and utilizing deformable workpieces for high-pressure forming and products formed thereby | |
RU2200666C2 (en) | Blank of rigid hollow panel structure | |
US5300367A (en) | Metallic structural panel and method of fabrication | |
CN114472602A (en) | Hydraulic shape correction device and method for multi-cavity special-shaped thin-wall section pipe | |
JPH067857A (en) | Method and device for producing superplastically formable element | |
JP6031447B2 (en) | Apparatus and method for forming deformed article from a plurality of sheet metal blanks | |
US4582244A (en) | Curved core sandwich structure forming method | |
CN114346396A (en) | Double-layer opening cover wall plate superplastic forming diffusion connection mold and method | |
RU2200640C2 (en) | Method for making panel structure | |
SU1109293A1 (en) | Process for manufacturing multilayer panels by diffusion welding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20021025 |