Характеристика розглядаємого процесу

З. НАУКОВА ЧАСТИНА

Корпуси виробів ракетно-комічної техніки в більшості випадків відносяться до балочних конструкцій, тому їх оболонки мають силовий набір: подовжній (стрингери, лонжерони) і поперечний (шпангоути, нервюри). Деталі силовою набору звичайно виготовляються з тих же матеріалів, що обшивки і обичайки щоб уникнути додаткових внутрішніх термічних напружень пре аеродинамічному нагріві; в тих випадках, коли основні силові елементи виготовляються з більш міцних матеріалів, підбираються пари матеріалів з близькими значеннями коефіцієнта лінійного розширення.

Шпангоути є сполучними елементами для зварювання циліндрових, конічних і сферичних днищ в типових конструкціях баків, контейнерів і інших вузлів, виконуючи при цьому роль елементів жорсткості і опор. Тому, забезпечення точності їх стикувальних діаметральних розмірів, при мінімальних витратах, в процесі пластичної формозміни є актуальною проблемою.

Діаметр шпангоутів знаходиться в діапазоні від декількох сотень до декількох тисяч міліметрів. Для виготовленні шпангоутів застосовуються пресовані і катані профілі. Сортамент пресованих профілів з алюмінієвих сплавів, наприклад, складає близько 20 тисяч найменувань. За формою поперечного перетину профілі поділяться на профілі з однозв'язним контуром (профілі, які не мають порожнини) і профілі з порожниною. Профілі без порожнини складають близько 85 % від всього сортаменту. Серед них в основному застосовуються тонкостінні профілі. До таких виносять профілі, товщина стінок яких відноситься до ширини як 1:10.

Вибір типу профілю проводиться залежно від оболонок, що сполучаються. Для процесу згинання тонкостінних профілів характерні зміна форми поперечного перетину і радіусу залишкової кривизни за рахунок пружного розвантаження. Це приводить до того, що кромки шпангоута і зварюваних з ним оболонок виявляються зміщеними відносно одна одної. Зварювання шпангоутів проводиться у стик, тому і зсув зварюваних кромок строго регламентується. При складанні на стапелі підігнути шпангоути з значним перегином до заданого радіусу не удасться, тому до шпангоутів пред'являються підвищені вимоги до точності виготовлення. Допуск на величину діаметра не перевищує 0,2 товщина стінки. Ще більш жорстко регламентується зміна і розворот поперечного перетину шпангоутів, оскільки в результаті цих відхилень утворюється порушення контуру вузла в місці з’єднання оболонки і шпангоута. Навантаження таких вузлів внутрішнім тиском викликає небезпечні напруги в зварних швах.

Для виготовлення шпангоутів методами згинання профілів застосовуються ротаційне згинання, або згинання-прокатування, згинання-намотування і згинання у штампах на пресах. При згинання-прокатування робочими елементами є профільовані ролики. Вигин здійснюється за трьох, чотирьох і більше роликовимисхемами. Процес виготовлення деталі э вільним продуктивним і універсальним.Універсальність ротаційного вгинання полягає в тому, що можливе отриманнядеталей і різною кривизною контуру шляхом регулювання положення робочих роликів. Причому, це положення для одного і того ж радіусу вигину може змінюватися, залежно від результатів згинання першої заготівки даної партії. Перспективними є ротаційні згинальних машин з програмним керуванням, якідозволяю збільшувати продуктивність устаткування і значно поліпшититочність виготовлення деталей. При цьому способі величина пружногорозвантаження кожної заготівки перед згинанням визначається експериментальним шляхом

Разом з тим, згинанню-прокатуванню характерні істотні недоліки, які значно звужують область вживання даного способу для виготовлення шпангоутів з профілів. При ротаційному згинанні неможливе отримання деталей без прямих кінців, згинання несиметричних щодо площини вигину профілів супроводжується крученням. Крім того даний спосіб не забезпечує виправлення можливих змін форми поперечного перетину.

Застосовують і ротаційні машини для згинання з двома роликами, які мають один ролик з еластичним поліуретановим покриттям. Формоутворення відбувається при вдавлюванні жорсткого ролика в еластичний. При згинанні за даною схемою заготівка виходить практично без прямих кінців. Проте область вживання даного способу обмежується заготівками з простим і відносно невеликим поперечним перетином. Згинання профільних заготівок за схемою згинання-намотуванням дозволяє одержувати деталі із замкнутим контуром, з комбінацією прямолінійних і криволінійних ділянок. Для згинання з намотуванням несиметричних профілів на верстат СПО-40 встановлюється пристрій, що запобігає деформаціям закрутки профілю в процесі згинання. Верстат має систему контактного нагріву, що дозволяє одержувати деталь з високими показниками по точності. Як основні недоліки даного способу згинання можна відзначити наступні: устаткування для виготовлення шпангоутів повинне займати великі виробничі площі, важко забезпечити високу точність при виготовленні оправок внаслідок того, що вони виконуються у вигляді секторів, підгонка яких може здійснюватися тільки у бік зменшення їх радіусу кривизни.

Разом з ротаційними методами згинання широко застосовується згинання у спеціальних штампах. Робочі елементи штампу (матриця і пуансон) виконують за формою зігнутого профілю. Штампове оснащення менш універсальне в порівнянні з роликовими машинами. При виготовленні шпангоутів великих габаритів по діаметру, згинання здійснюється по ділянках. Вартість спеціальних штампів значно вище ш вартість роликового оснащення, тому їх вживання обґрунтовано в тих випадках, коли забезпечується істотне зменшення доводочних робіт, або вони виключаються взагалі. Доводочні роботи мають на меті: виправлення форми поперечного перетину; усунення гофрів при втраті стійкості; усунення спіральності і закручування; доведення шпангоутів по кривизні до заданого кресленням радіусу

Для зменшення доводочних робіт не рідко застосовують калібрування у штампах після ротаційного згинання, проте при виготовленні деталей із сталевих профілів як найкращі результати одержують при згинанні у штампах з подальшим калібруванням. В цьому випадку штампи для згинання і калібрувальні штампи, які відрізняються радіусом кривизни робочих частин, встановлюють на сусідні преси і використовують для доведення деталей по кривизні.

З усіх перелічених вище способів згинання при виготовленні шпангоутів найбільш часто застосовується згинання у штампах і ротаційне згинання.

На величину теоретичного значення згинаючого моментувпливають такі фактори, як розподіл деформацій і напружень по перетину заготівки і її довжині, розташування нейтрального шару, зміна форми поперечного перетину. Вказані фактори, у свою чергу, визначаються прийнятоюсистемою допущень.