RU2790251C1

RU2790251C1 - Method of fabrication of a d-shaped section from a flat metal strip

Info

Publication number: RU2790251C1
Application number: RU2022109931A
Authority: RU
Inventors: Максим Николаевич Карпов; Евгений Николаевич Зуб; Михаил Сергеевич Чупахин
Original assignee: Максим Николаевич Карпов
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2023-02-15

Abstract

FIELD: pressure treatment of sheet blanks and fabrication of a hollow closed D-shaped section with two longitudinal welds sealing two channels.

SUBSTANCE: The U-shaped groove is formed, the double °bend is formed, the sheet is bent at 90 relative to the initial position, the edge of the workpiece is bent and the D-shaped surface is formed with rollers. Then the D-shaped surface is bent until it closes with a double bend, laser welding is carried out to seal the channel. Then, a rectilinear section of the workpiece with a U-shaped groove is bent to close into a rectangular contour. Laser welding is carried out to seal the channel, after which the profile shape is calibrated by applying normal forces to it with rollers.

EFFECT: The present invention enables to ensure a high accuracy of the geometric dimensions of the profile and an increase in the manufacturability of the process.

1 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки давлением листовых заготовок и может быть использовано для изготовления полого замкнутого профиля D-образной формы с двумя продольным сварными швами, герметично замыкающими две полости. Данный профиль используется для изготовления осредняющей напорной трубки Пито (ОНТ Пито) в качестве зонда для счетчика-расходомера (патент RU 207837 опубл. 18.11.2021).The invention relates to the field of pressure treatment of sheet blanks and can be used for the manufacture of a hollow closed D-shaped profile with two longitudinal welds, hermetically closing two cavities. This profile is used to manufacture an averaging Pitot pressure tube (Pitot ONT) as a probe for a flowmeter (patent RU 207837 publ. 11/18/2021).

Уровень техникиState of the art

Известен способ производства С-образного гнутого профиля (RU 2118213, B21D 5/06, оп. 27.08.1998), включающий последовательную подгибку полосовой заготовки на заданные радиусы изгиба R₁ между отбортовкой и полкой и R₂ между спинкой и полкой. При подгибке сохраняются заданное расстояние между центрами окружностей радиусами R₁ и R₂ и величины радиусов R₁ и R₂ постоянными во всех проходах за счет перехода металла в зону изгиба с краевых участков полосы. Данный способ рассматривает способ изготовление профиля сложной формы, включающего округлую часть, но с иными геометрическими характеристиками, неподходящими под форму профиля D-образной формы с двумя продольным сварными швами.A known method for the production of a C-shaped bent profile (RU 2118213, B21D 5/06, op. 08/27/1998), including sequential bending of the strip blank to the specified bending radii R ₁ between the flanging and the shelf and R ₂ between the back and the shelf. When bending, the specified distance between the centers of circles with radii R ₁ and R ₂ and the values of the radii R ₁ and R ₂ are kept constant in all passes due to the transition of the metal into the bending zone from the edge sections of the strip. This method considers a method for manufacturing a profile of a complex shape, including a rounded part, but with other geometric characteristics that do not fit the shape of a D-shaped profile with two longitudinal welds.

Известен способ изготовления полого профиля из листового металла (DE 4442434, B21D 51/02, приоритет 29.11.1994). Данный способ рассматривает изготовление профиля сложной формы с подачей листового металла, прокатывание листовой металлической полосы в полый профиль, сваривание кромок, расположенных непосредственно в кромке полого профиля. Данный способ не решает задачу изготовления профиля с поверхностью округлой формы, так как рассматривается изготовление прямоугольного полого профиля.A known method for manufacturing a hollow profile from sheet metal (DE 4442434, B21D 51/02, priority 29.11.1994). This method considers the manufacture of a profile of complex shape with the supply of sheet metal, rolling a sheet metal strip into a hollow profile, welding edges located directly in the edge of the hollow profile. This method does not solve the problem of manufacturing a profile with a rounded surface, since the manufacture of a rectangular hollow profile is considered.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Технический результат, на который направлено предлагаемое изобретение заключается в обеспечении высокой точности геометрических размеров при изготовлении профиля D-образной формы по всей длине, повторяемости геометрических параметров, повышении технологичности процесса, качественной формовкой элементов профиля в рабочем процессе, а также в соблюдении геометрии округлой части профиля, обеспечивающей правильность обтекания потоком текучей среды зонда при эксплуатации расходомера. Сечение D-образной части профиля является кривой, полученной сопряжением окружностей, имеющих соотношение радиусовThe technical result to which the present invention is directed is to ensure high accuracy of geometric dimensions in the manufacture of a D-shaped profile along the entire length, the repeatability of geometric parameters, improving the manufacturability of the process, high-quality molding of profile elements in the working process, as well as observing the geometry of the rounded part of the profile , which ensures the correct flow of fluid around the probe during operation of the flowmeter. The section of the D-shaped part of the profile is a curve obtained by conjugation of circles having a ratio of radii

Технический результат изобретения обеспечивается тем, что способ изготовления замкнутого полого профиля D-образной формы из плоской металлической полосы, криволинейная поверхность которого в перпендикулярном сечении профиля представляет собой кривую, полученную сопряжением окружностей, имеющих соотношение радиусовThe technical result of the invention is ensured by the fact that the method of manufacturing a closed hollow D-shaped profile from a flat metal strip, the curved surface of which in the perpendicular section of the profile is a curve obtained by conjugation of circles having a ratio of radii

включает формовку базовой П-образной канавки, затем формовку роликами двойного изгиба, загиб листа на 90 градусов относительно первоначального положения листовой заготовки, подгибку края заготовки и роликами радиусами d и D, размеры которых определяются неравенством (1) затем последовательно формируют D-образную поверхность, сечение которой определяется кривой, полученной сопряжением окружностей, имеющих соотношение радиусов согласно неравенству (1), затем осуществляют подгиб D-образной поверхности профиля до замыкания с двойным изгибом для формирования D-образного замкнутого контура А, осуществляют лазерную сварку для герметизации канала В, затем осуществляют подгиб прямолинейного участка заготовки с П-образной канавкой для замыкания в замкнутый прямоугольный контур Б, осуществляют лазерную сварку для герметизации канала Г. Окончательно четырьмя роликами калибруют форму профиля приложением нормальных усилий к криволинейной поверхности большого радиуса D, поверхностям радиусов d и прямолинейного участка прямоугольного контура Б.includes forming a basic U-shaped groove, then forming with double-bending rollers, bending the sheet by 90 degrees relative to the initial position of the sheet blank, bending the edge of the blank and rollers with radii d and D, the dimensions of which are determined by inequality (1), then sequentially form a D-shaped surface, the cross section of which is determined by a curve obtained by conjugation of circles having a ratio of radii according to inequality (1), then the D-shaped surface of the profile is bent until it is closed with a double bend to form a D-shaped closed contour A, laser welding is carried out to seal the channel B, then bending a straight section of the workpiece with a U-shaped groove for closing into a closed rectangular contour B, laser welding is carried out to seal the channel D. Finally, four rollers calibrate the profile shape by applying normal forces to a curved surface of large radius D, surfaces of radii d and straight linear section of a rectangular contour B.

Технический результат изобретения обеспечивается также тем, что формовку прямоугольного контура Б профиля осуществляют с учетом соотношения геометрических размеров профиля L и Н в соответствии с неравенством:The technical result of the invention is also ensured by the fact that the molding of the rectangular contour B of the profile is carried out taking into account the ratio of the geometric dimensions of the profile L and H in accordance with the inequality:

Сущность изобретения иллюстрируется графически.The essence of the invention is illustrated graphically.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1. Общий вид профиля зонда D-образной формы из патента RU 207837.Fig. 1. General view of the D-shaped probe profile from patent RU 207837.

Фиг. 2. Полоса в подающих валках и ограничительных роликах.Fig. 2. Strip in feed rolls and limit rollers.

Фиг. 3. Формование базовой П-образной канавки.Fig. 3. Forming the basic U-groove.

Фиг. 4. Формовка двойного изгиба роликами.Fig. 4. Forming a double bend with rollers.

Фиг. 5. Загиб части листа под углом 90°.Fig. 5. Bend part of the sheet at an angle of 90°.

Фиг. 6. Первый этап подгиба листа.Fig. 6. The first stage of sheet bending.

Фиг. 7. Окончательный подгиб края листа с малым радиусом.Fig. 7. Final hem of the edge of the sheet with a small radius.

Фиг. 8. Формовка закругления листа большим радиусом.Fig. 8. Forming the rounding of the sheet with a large radius.

Фиг. 9. Закругление листа малым радиусом.Fig. 9. Rounding the sheet with a small radius.

Фиг. 10. Предварительный подгиб листа для замыкания в D-образный закругленный контур А.Fig. 10. Pre-folding the sheet for closing in a D-shaped rounded contour A.

Фиг. 11. Замыкание листа в D-образный закругленный контур А.Fig. 11. Closing the sheet into a D-shaped rounded contour A.

Фиг. 12. Замыкание D-образного замкнутого контура А в герметичный продольный канал В лазерной сваркой.Fig. 12. Closing the D-shaped closed circuit A into a sealed longitudinal channel B by laser welding.

Фиг. 13. Предварительный подгиб листа в прямоугольный контур Б.Fig. 13. Pre-folding the sheet into a rectangular contour B.

Фиг. 14. Окончательный подгиб листа в прямоугольный контур Б с замыканием его в герметичный продольный канал Г лазерной сваркой.Fig. 14. Final bending of the sheet into a rectangular contour B with closing it into a sealed longitudinal channel G by laser welding.

Фиг. 15. Окончательная калибровка получаемого профиля D-образной формы.Fig. 15. Final calibration of the resulting D-shaped profile.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Способ изготовления профиля D-образной формы осуществляют следующим образом.The method for manufacturing a D-shaped profile is carried out as follows.

Плоская металлическая полоса 1 разматывается из рулона и направляется в подающие валки 2 и ограничительные ролики 3, в которых она выставляется для точной подачи на формующие ролики (фиг. 2).The flat metal strip 1 is unwound from the roll and is directed to the feed rolls 2 and limit rollers 3, in which it is set for precise feeding onto the forming rollers (Fig. 2).

Далее осуществляют формование П-образной канавки подведением ролика 5 на ответном ролике 4. П-образная канавка служит в дальнейшем для точной базировки плоской металлической полосы 1 в процессе изготовления профиля (Фиг. 3). Размер данной канавки формируется исходя из общих габаритных размеров конечного профиля.Next, the U-shaped groove is formed by bringing the roller 5 on the return roller 4. The U-shaped groove further serves to accurately locate the flat metal strip 1 in the process of manufacturing the profile (Fig. 3). The size of this groove is formed based on the overall dimensions of the final profile.

После получения окончательной формы П-образной канавки, взамен ролика 5, отформованный профиль прижимается к ролику 4 удерживающим роликом 8, что обеспечивает точность позиционирования на станке. Дальше происходит формовка двойного изгиба роликами 6 и 7 на полосе 1 (Фиг. 4).After obtaining the final shape of the U-shaped groove, instead of roller 5, the molded profile is pressed against roller 4 by holding roller 8, which ensures positioning accuracy on the machine. Next, a double bend is formed by rollers 6 and 7 on strip 1 (Fig. 4).

Затем происходит фиксация полосы 1 роликами 9 и 11. Пошаговым изменением угла ролика (10) от 0° до 90° вокруг ролика 9 происходит загиб части полосы 1 на угол 90° (Фиг. 5).Then strip 1 is fixed by rollers 9 and 11. By stepwise changing the angle of roller (10) from 0° to 90° around roller 9, part of strip 1 is bent at an angle of 90° (Fig. 5).

После загиба части полосы 1 на угол 90°, для получения округлой части профиля, имеющей в перпендикулярном сечении кривую, полученную сопряжением окружностей, имеющих соотношение радиусов согласно неравенству (1), производят подгибку роликами в следующей последовательности.After bending a part of the strip 1 at an angle of 90°, to obtain a rounded part of the profile, having a curve in a perpendicular section obtained by conjugation of circles having a ratio of radii according to inequality (1), bending is performed by rollers in the following sequence.

Полоса 1 продолжает движение по ролику 14 через базирующие ролики, удерживающие горизонтальную часть полосы, далее подводится ролик 13 до касания, и пошаговым подводом ролика 12 осуществляется первый этап подгиба полосы 1 в требуемый радиус (Фиг. 6). После выхода из зоны ролика 12 пошаговым подводом с поворотом оси ролика 15 происходит окончательный подгиб края полосы 1 вокруг ролика 13 с образованием плоской отбортовки (Фиг. 7). Ролики 12 и 13 имеют скругления рабочей поверхности, отвечающие соотношению радиусов (1).The strip 1 continues to move along the roller 14 through the base rollers holding the horizontal part of the strip, then the roller 13 is brought up to touch, and the step-by-step approach of the roller 12 carries out the first stage of bending the strip 1 to the required radius (Fig. 6). After leaving the zone of roller 12 by step-by-step approach with rotation of the axis of roller 15, the final bending of the edge of strip 1 around roller 13 occurs with the formation of a flat flanging (Fig. 7). Rollers 12 and 13 have working surface roundings corresponding to the ratio of radii (1).

Далее полоса 1 движется по ролику 17 с дополнительной базировкой роликами вертикальной нижней части полосы до и после ролика 17, подводится ролик 16 до касания и потом пошаговым подводом ролика 18 и обкаткой по ролику 16 осуществляется формовка центрального радиуса D-образного профиля полосы 1 (Фиг. 8). Ролики 16 и 18 имеют скругления рабочей поверхности отвечающие соотношению радиусов согласно формуле (1).Next, the strip 1 moves along the roller 17 with additional basing by the rollers of the vertical lower part of the strip before and after the roller 17, the roller 16 is brought up to touch and then the step-by-step approach of the roller 18 and rolling along the roller 16 is used to form the central radius of the D-shaped profile of the strip 1 (Fig. 8). Rollers 16 and 18 have working surface roundings corresponding to the ratio of radii according to formula (1).

После этого полоса 1 продолжает движение по ролику 19 с дополнительной базировкой вертикальной нижней части полосы до и после ролика 19, подводится ролик 21 до касания и затем пошаговым подводом ролика 20 осуществляется закругление полосы 1 радиусом d вокруг ролика 21 (Фиг. 9).After that, the strip 1 continues to move along the roller 19 with additional basing of the vertical lower part of the strip before and after the roller 19, the roller 21 is brought up to touch, and then the step-by-step approach of the roller 20 rounds off the strip 1 with a radius d around the roller 21 (Fig. 9).

Полоса 1, продолжая движение по ролику 19 базируется роликами 23 и 24 с дополнительной базировкой вертикальной нижней части полосы до и после ролика 19. Пошаговым подводом ролика 22 осуществляется предварительный подгиб полосы 1 на максимальный угол до гарантированного зазора с роликом 24 (Фиг. 10). Далее взамен роликов 22 и 24, роликом 25 пошаговым изменением угла с 45° до 0° полоса 1 замыкается в контур А, содержащий округлую часть, полученную сопряжением окружностей, имеющих соотношение радиусов согласно неравенству (1) (Фиг. 11).Strip 1, continuing to move along roller 19, is based on rollers 23 and 24 with additional basing of the vertical lower part of the strip before and after roller 19. Step-by-step approach of roller 22 pre-bends strip 1 to the maximum angle up to a guaranteed gap with roller 24 (Fig. 10). Further, instead of rollers 22 and 24, with roller 25, by stepwise changing the angle from 45° to 0°, strip 1 closes into contour A, containing a rounded part obtained by conjugation of circles having a ratio of radii according to inequality (1) (Fig. 11).

Ролики 22, 24 и 25 имеют скругления рабочей поверхности, отвечающие соотношению радиусов согласно формуле (1).Rollers 22, 24 and 25 have working surface roundings corresponding to the ratio of radii according to formula (1).

На следующем переходе ролик 23 устанавливают ниже верхнего края длинного прямолинейного участка нижнего контура профиля, роликом 25 поджимают сформированный D-образный замкнутый контур А полосы 1, лазерной сваркой замыкают контур А в герметичный продольный канал В (Фиг. 12).At the next transition, the roller 23 is installed below the upper edge of the long straight section of the lower profile contour, the formed D-shaped closed contour A of the strip 1 is pressed with the roller 25, the contour A is closed by laser welding into a sealed longitudinal channel B (Fig. 12).

По окончанию сварки полоса 1 удерживается округлой частью и боковинами ролика 27, подводится ролик 28 до касания полосы 1 и далее пошаговым изменением угла ролика 26 от 0° до 45° происходит подгиб полосы 1 до гарантированного зазора с роликом 28 (Фиг. 13). На следующем переходе исключается ролик 28 и изменением угла ролика 26 от 45° до 90° осуществляют подгиб полосы 1 в контур Б прямоугольного сечения. Ролик 26 обеспечивает образование профиля, соответствующего соотношению габаритных размеров (2). Получившийся прямоугольный контур Б замыкается лазерной сваркой в герметичную продольную полость Г (Фиг. 14).At the end of welding, the strip 1 is held by the rounded part and the sides of the roller 27, the roller 28 is brought up to touch the strip 1, and then by stepwise changing the angle of the roller 26 from 0° to 45°, the strip 1 is bent to a guaranteed gap with the roller 28 (Fig. 13). At the next transition, the roller 28 is excluded and by changing the angle of the roller 26 from 45° to 90°, the strip 1 is bent into the contour B of a rectangular section. Roller 26 ensures the formation of a profile corresponding to the ratio of overall dimensions (2). The resulting rectangular contour B is closed by laser welding into a sealed longitudinal cavity G (Fig. 14).

После сварки происходит окончательная калибровка получаемого профиля с помощью роликов 27, 29 и двух роликов 30 (фиг. 15), что обеспечивает высокую точность размеров получаемого профиля.After welding, the final calibration of the resulting profile takes place using rollers 27, 29 and two rollers 30 (Fig. 15), which ensures high dimensional accuracy of the resulting profile.

Окончательно отформованный профиль отрезается по длине запрашиваемой потребителем и может неоднократно изменяться во время протяжки профиля.The final molded profile is cut to the length requested by the consumer and can be repeatedly changed during the profile drawing.

Замкнутый гнутый профиль D-образной формы, изготовленный по предлагаемому способу, характеризуются стабильностью геометрических размеров профиля по всей длине и качественной отформовкой элементов профиля.Closed bent profile D-shaped, made according to the proposed method, are characterized by the stability of the geometric dimensions of the profile along the entire length and high-quality molding of the profile elements.

Claims

1. A method for manufacturing a D-shaped profile from a flat metal strip, the curvilinear surface of which in the perpendicular section of the profile is a curve obtained by conjugation of circles having a ratio of radii

characterized in that the molding of the profile begins with the formation of a base U-shaped groove, the rollers perform the molding of a double bend, the sheet is bent by 90 ° relative to the initial position of the sheet blank, the edge of the blank is bent and the rollers with radii d and D, the dimensions of which are determined by inequality (1) , sequentially form a D-shaped surface, the section of which is determined by a curve obtained by conjugation of circles having a ratio of radii according to inequality (1), then the D-shaped surface of the profile is bent until it is closed with a double bend to form a D-shaped closed contour A, laser welding to seal channel C, then a straight section of the workpiece with a U-shaped groove is bent to close it into a closed rectangular contour B, laser welding is carried out to seal channel D, after which the profile shape is calibrated with four rollers by applying normal forces to the curved surface awns of large radius D, surfaces with radius d and a straight section of a rectangular contour B.

2. A method for manufacturing a D-shaped profile according to claim 1, characterized in that the molding of a rectangular contour B of the profile is carried out taking into account the ratio of the geometric dimensions of the profile L and H in accordance with the inequality: