RU2623517C2

RU2623517C2 - Method of joining sheet elements of metal structures

Info

Publication number: RU2623517C2
Application number: RU2015112378A
Authority: RU
Inventors: Виталий Вениаминович Девятов; Александр Романович Туснин
Original assignee: Виталий Вениаминович Девятов; Александр Романович Туснин
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2017-06-27
Also published as: RU2015112378A

Abstract

FIELD: metal processing.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming, in particular, to jointing sheets of metal structures without using welding. In connected sheets half-loops are formed by simultaneous double-sided cutting-drawing dies, wherein peaks of half-loops are directed in opposite directions relative to surface of sheets so that was a closed outline of loop opening is obtained in transmitted light, in which, when assembling sheet metal structures, a core is inserted and pulled through all loops with tension or freely.

EFFECT: higher bearing capacity and tightness of sheet joints.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к способам соединения листовых элементов металлоконструкций, и может быть использовано для соединения листовых элементов толщиной, преимущественно менее 3 мм, используемых в строительных конструкциях типа покрытий зданий, сооружений, площадок, перегородок, настилов, ограждений вентиляционных систем и других конструкции.The invention relates to the processing of metals by pressure, in particular to methods of joining sheet elements of metal structures, and can be used to connect sheet elements with a thickness of mainly less than 3 mm used in building structures such as coatings of buildings, structures, platforms, partitions, floorings, fences of ventilation systems and other designs.

Известные способы соединения листовых элементов металлоконструкции (МК), осуществляемые традиционными способами соединения листовых элементов (сварка, болтовые и заклепочные соединения и др.), имеют существенные недостатки. Так, при сварке листовых соединений под воздействием высоких температур в околошовных зонах нарушаются защитные покрытия листов и ухудшаются механические характеристики металла, появляются сварочные деформации и напряжения.Known methods of joining sheet metal structural elements (MK), carried out by traditional methods of joining sheet elements (welding, bolt and rivet joints, etc.), have significant disadvantages. So, when welding sheet joints under the influence of high temperatures in the heat-affected zones, the protective coatings of the sheets are broken and the mechanical characteristics of the metal deteriorate, and welding deformations and stresses appear.

Известен способ соединения листовых деталей и устройств (патент РФ №2089317), сущность которого заключается в выполнении лепестков путем надрезки, и последующего вальцевания полученных лепестков, в процессе которого упрочняют один из лепестков, а на другом выполняют вмятины в виде шаровых сегментов, усиливающих зацепление. Способ применяется для соединения листов толщиной 0,5-0,8 мм и выполняется с помощью специальных устройств ручным способом.A known method of connecting sheet parts and devices (RF patent No. 2089317), the essence of which is to make the petals by notching, and then rolling the resulting petals, during which one of the petals is strengthened, and dents in the form of ball segments reinforcing the mesh on the other, are made. The method is used to connect sheets with a thickness of 0.5-0.8 mm and is performed using special devices manually.

Известен способ соединения листов металлоконструкции (патент SU 41666291), который включает надрезку кромками пуансонов контура лепестков и их отгибку, выполняемую синхронно во встречном направлении относительно плоскости контакта листов, после чего отогнутые концы окончательно загибают гибочными пуансонами до соприкосновения загнутых концов с поверхностью соединяемых листов.A known method of joining sheets of metalwork (patent SU 41666291), which includes cutting the edges of the punches of the contour of the petals and bending them, performed synchronously in the opposite direction relative to the plane of contact of the sheets, after which the bent ends are finally bent by bending punches until the bent ends touch the surface of the joined sheets.

Недостатками двух вышеуказанных способов является то, что они могут быть применены лишь для соединения тонких листов и при сравнительно малых растягивающих усилиях, возникающих в соединяемых элементах при их эксплуатации.The disadvantages of the two above methods is that they can be used only for joining thin sheets and with relatively small tensile forces arising in the connected elements during their operation.

Известен способ соединения листовых элементов, применяемый при изготовлении дверных петель (патент SU 1148684), включающий получение лепестков путем вырубки, загибания этих лепестков в петли до соприкосновения с поверхностью листов и соединения частей между собой с помощью сердечника. Этот способ рассматриваем в качестве прототипа предлагаемого способа соединения листовых элементов МК.A known method of connecting sheet elements used in the manufacture of door hinges (patent SU 1148684), including obtaining petals by cutting, bending these petals into loops until they come into contact with the surface of the sheets and connect the parts together using a core. This method is considered as a prototype of the proposed method for connecting sheet elements MK.

Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:

- незамкнутость петель, что не обеспечивает достаточную сопротивляемость растягивающим силам, особенно при использовании в металлоконструкциях, работающих под большими нагрузками, и достаточную герметичность,- the loops are open, which does not provide sufficient resistance to tensile forces, especially when used in metal structures operating under heavy loads, and sufficient tightness,

- шарнирное соединение элементов не обеспечивает достаточную жесткость МК.- the articulation of the elements does not provide sufficient stiffness MK.

Задачей предлагаемого изобретения является создание, на базе совокупности существенных признаков известных способов, нового способа, позволяющего создавать листовые МК, обеспечивающие высокую несущую способность и долговечность, при низких трудовых, материальных и энергетических затратах, а также удобство монтажа и демонтажа.The objective of the invention is to create, on the basis of the essential features of the known methods, a new method that allows you to create sheet MK, providing high load-bearing capacity and durability, with low labor, material and energy costs, as well as ease of installation and dismantling.

Сущность предлагаемого способа соединения листовых элементов заключается в следующем. Соединяемые листовые заготовки размещают в рабочем пространстве штампа, рабочими элементами которого являются два ряда пуансонов, закрепленных в верхней и нижней плитах и оси которых расположены на определенных расстояниях друг от друга. При этом листовые заготовки накладывают друг на друга, зажимают и под действием пуансонов, перемещаемых навстречу друг другу, вначале выполняют надрезы одновременно в обоих листах, затем формируют двухслойные петли, расположенные через шаг вдоль кромок соединяемых листов, причем таким образом, что выпуклости петель направляют в разные стороны относительно плоскости листов. Далее листовые элементы удаляют из штампа, разъединяют их и отправляют к местам сборки, где листы соединяют с помощью сердечника, который протягивают через просветы, образованные петлями. Форма поперечного сечения сердечника может быть различной: круглой, квадратной, прямоугольной, треугольной, овальной и т.д. Величину натяга, а также требования к герметичности определяют в зависимости от эксплуатационных требований к МК. Диаметр сердечника рассчитывают по величине усилия протягивания. Герметичность обеспечивают путем протягивания сердечника через петли, на поверхности которых наносят герметик. В процессе протягивания герметик уплотняют и закупоривают им всевозможные щели.The essence of the proposed method for connecting sheet elements is as follows. The connected sheet blanks are placed in the working space of the stamp, the working elements of which are two rows of punches fixed in the upper and lower plates and whose axes are located at certain distances from each other. In this case, the sheet blanks are superimposed on each other, clamped and under the action of punches moved towards each other, first, incisions are made simultaneously in both sheets, then two-layer loops are formed, located through a step along the edges of the joined sheets, so that the bulge of the loops is directed into different sides relative to the plane of the sheets. Next, the sheet elements are removed from the stamp, they are disconnected and sent to the places of assembly, where the sheets are connected using a core, which is pulled through the gaps formed by the loops. The cross-sectional shape of the core can be different: round, square, rectangular, triangular, oval, etc. The amount of interference, as well as the requirements for tightness, are determined depending on the operational requirements for MK. The diameter of the core is calculated by the magnitude of the pulling force. Tightness is ensured by pulling the core through loops, on the surface of which a sealant is applied. In the process of pulling the sealant is sealed and clogged with them all kinds of gaps.

Отличительным признаком предлагаемого способа является также то, что сердечник может выполнять несколько функций, быть соединительным и несущим элементом, увеличивать жесткость соединения. Концы сердечника и другие части можно использовать для присоединения покрытия к каркасным элементам конструкции без нарушения свойств металлопокрытия.A distinctive feature of the proposed method is also that the core can perform several functions, be a connecting and supporting element, increase the rigidity of the connection. The ends of the core and other parts can be used to attach the coating to the frame structural elements without violating the properties of the metal coating.

Соединение согласно предложенному способу разъемное, что облегчает монтаж и демонтаж МК, транспортировку элементов МК, дает возможность ремонта и замены элементов МК в процессе эксплуатации.The connection according to the proposed method is detachable, which facilitates the installation and dismantling of MK, transportation of MK elements, makes it possible to repair and replace MK elements during operation.

Реализацию заявленного способа поясним с помощью рисунка (Фиг. 1а, б). Соединяемые листовые элементы (1), (2) устанавливают в рабочем пространстве пресса в штампе, зажимают их и под действием пуансонов (3), установленных в верхней и нижней плитах штампа и одновременно перемещаемых навстречу друг другу, надрезают листы кромками пуансонов и формируют петли (4) путем вытяжки определенного поперечного сечения (круглые, прямоугольные, кольцевые, квадратные, овальные и др.). Причем петли формируют вершинами в разные стороны - поочередно вверх и вниз через один шаг. Расстояния между петлями могут быть одинаковыми по всей длине кромок или разными. На фиг. 1a показан конечный момент формирования петель (4) под действием пуансонов (3). После оформления петель листы разъединяют и отправляют на место сборки, где листы вновь соединяют петлями, а в отверстие петель вставляют и протягивают сердечник (5), который может иметь также различную форму поперечного сечения и размеры. Размеры поперечного сечения сердечника могут быть больше размеров поперечных сечений отверстий петель. Разница в размерах позволяет создавать натяг при протягивании сердечника через отверстие и, тем самым, увеличивать жесткость соединения и его герметичность. В целях увеличения герметичности соединения на сердечник (5) или петли перед протягиванием наносят слой герметика. Применение данного способа соединения листов предпочтительнее для листов толщиной менее 3 мм.The implementation of the claimed method will be explained using the figure (Fig. 1a, b). The connected sheet elements (1), (2) are installed in the press working space in the stamp, clamped and under the action of punches (3) installed in the upper and lower plates of the stamp and simultaneously moved towards each other, cut the sheets with the edges of the punches and form loops ( 4) by drawing a certain cross section (round, rectangular, annular, square, oval, etc.). Moreover, the loops are formed with vertices in different directions - alternately up and down in one step. The distances between the loops can be the same along the entire length of the edges or different. In FIG. 1a shows the final moment of the formation of loops (4) under the action of punches (3). After making the loops, the sheets are disconnected and sent to the assembly place, where the sheets are again connected by loops, and a core (5) is inserted and extended into the hole of the loops, which can also have a different cross-sectional shape and size. The dimensions of the cross section of the core may be larger than the dimensions of the cross sections of the holes of the loops. The difference in size allows you to create an interference fit when pulling the core through the hole and, thereby, increase the rigidity of the connection and its tightness. In order to increase the tightness of the connection, a layer of sealant is applied to the core (5) or loops before drawing. The use of this method of joining sheets is preferable for sheets with a thickness of less than 3 mm

Предлагаемый способ соединения листовых металлоконструкций позволяет повысить несущую способность МК, расширить номенклатуру соединяемых элементов и область их применения, улучшить условия транспортировки, монтажа и демонтажа при изготовлении крупноразмерных несущих элементов панелей покрытия, ограждающих конструкций и т.п.The proposed method for connecting sheet metal structures allows to increase the bearing capacity of MK, to expand the range of elements to be connected and the scope of their application, to improve the conditions of transportation, installation and dismantling in the manufacture of large-sized bearing elements of coating panels, enclosing structures, etc.

Claims

1. The method of connecting sheet metal structural elements with a thickness of less than 3 mm, including making cuts along the connection line, forming loops on the sheet blanks and installing a core in them, characterized in that the sheet elements are superimposed and clamped, the cuts are performed simultaneously on two sheet elements through the step, the punches moved towards each other form a double-layer loop with the vertices, alternately directed in different directions relative to the plane of the sheet elements, by drawing e core which is set in the loop and pulled it free or interference fit through the loop.

2. The method according to p. 1, characterized in that the sealant is applied to the loops or core, and the core is drawn through the loops with an interference fit.

3. The method according to p. 1, characterized in that the diameter of the core is determined taking into account the efforts of pulling it through the loop, providing the necessary stiffness, tightness of the connection and bearing capacity.