профилированный элемент из легкого сплава, присоединяемый при помощи замкового соединения к другому профилированному элементу

Формула изобретения

1. Тянутый калиброванный профилированный элемент из легкого сплава, выполненный с возможностью присоединения своей боковой стороной к другому профилированному элементу и содержащий либо, по меньшей мере, одно продольное рельефное утолщение (1), либо, по меньшей мере, одну продольную канавку (2) дополняющего поперечного сечения, либо упомянутое утолщение и упомянутую канавку, отличающийся тем, что поперечное сечение упомянутого утолщения и поперечное сечение упомянутой канавки имеют коническую форму и снабжены зубчиками (3) с отрицательным зазором.

2. Профилированный элемент по п.1, отличающийся тем, что он содержит продольную кромку (4), способствующую введению утолщения (1) в канавку (2).

3. Способ соединения боковыми сторонами двух профилированных элементов по одному из пп.1 или 2, согласно которому вводят утолщение (1) первого профилированного элемента в канавку (2) второго профилированного элемента и формируют замковое соединение двух профилированных элементов путем приложения давления против упомянутого (1).

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что давление прикладывают при помощи гибочного пресса.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что давление прикладывают при помощи роликовой профилегибочной машины.

6. Настил, в частности поднимающийся борт грузового автомобиля, реализованный при помощи соединения профилированных элементов в соответствии с одним из п.1 или 2.

7. Балка, реализованная при помощи соединения профилированных элементов в соответствии с одним из пп.1 или 2.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к тянутым калиброванным профилированным элементам, изготовленным из легкого сплава, в частности из алюминиевого сплава, которые могут быть присоединены своими боковыми сторонами при помощи замкового соединения к одному или к двум другим профилированным элементам. Эти профилированные элементы предназначены, в частности, для изготовления несущих конструкций, например балок или настилов в зданиях, или промышленных, или железнодорожных транспортных средствах, или же поднимающихся бортов промышленных транспортных средств.

Предшествующий уровень техники

Ширина профилированных элементов, используемых для формирования несущих конструкций больших размеров, ограничивается возможностями волочильных прессов. Таким образом, необходимо соединять их боковыми сторонами несколько профилированных элементов для получения требуемой площади поверхности. Такое соединение может осуществляться механическим способом, например, при помощи болтов или заклепок, или при помощи сварки. Выполнение такого соединения в указанных двух случаях является дорогостоящим, поскольку связано с ручной работой и, кроме того, сопряжено с увеличением веса конструкции. Кроме того, любые технологии сварки как с использованием металлического припоя, так без его использования, могут привести к снижению механической прочности, которое можно устранить только с помощью последующей достаточно дорогостоящей термической обработки, которую иногда невозможно осуществить, принимая во внимание размеры собранной детали.

В европейском патентном документе ЕР 0825062 (Peter Maier Leichtbau) описано соединение боковыми сторонами профилированных элементов, предназначенных, в частности, для изготовления поднимающихся бортов грузовых автомобилей и содержащих на одной своей боковой поверхности продольное рельефное утолщение, а на другой боковой поверхности имеющих канавку, предназначенную для вхождения в нее упомянутого рельефного утолщения соседнего профилированного элемента. При этом фиксация упомянутого утолщения в соответствующей канавке осуществляется при помощи сварки с использованием металлического припоя.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы обеспечить возможность реализации несущих конструкций при помощи соединения боковыми сторонами тянутых калиброванных профилированных элементов, изготовленных из легкого сплава, используя для этого технологию соединения, достаточно простую и быстро реализуемую, а также экономичную как с точки зрения времени осуществления операции соединения, так и с точки зрения отсутствия необходимости значительных капиталовложений, при условии обеспечения высокой механической прочности и практически полной безопасности реализуемого соединения.

Сущность изобретения

Объектом предлагаемого изобретения является тянутый калиброванный и изготовленный из легкого сплава профилированный элемент, который может быть присоединен своей боковой стороной к другому профилированному элементу и который содержит либо, по меньшей мере, одно продольное рельефное утолщение, либо, по меньшей мере, одну продольную канавку дополняющего это утолщение поперечного сечения, либо и упомянутое утолщение, и упомянутую канавку, отличающийся тем, что как поперечное сечение упомянутого утолщения, так и поперечное сечение упомянутой канавки имеет коническую форму и предусматривает наличие зубчиков с отрицательным зазором.

Объектом предлагаемого изобретения также является способ соединения боковыми сторонами двух профилированных элементов этого типа, содержащий введение упомянутого утолщения первого профилированного элемента в упомянутую канавку второго профилированного элемента и замковое соединение между собой двух этих профилированных элементов путем приложения давления к этому утолщению, в частности, при помощи гибочного пресса или роликовой профилегибочной машины.

Краткое описание фигур чертежей

Фиг.1 представляет собой схематический вид в поперечном разрезе, перпендикулярном его длине, настила поднимающегося борта грузового автомобиля, в котором используется соединение в соответствии с предлагаемым изобретением.

Фиг.2 представляет собой схематический вид также в поперечном разрезе, перпендикулярном его длине, профилированного элемента в соответствии с предлагаемым изобретением, используемого для изготовления несущей балки.

Фиг.3 представляет собой схематический вид в разрезе, иллюстрирующий в увеличенном масштабе зону соединения двух уже соединенных между собой профилированных элементов в соответствии с предлагаемым изобретением.

Описание вариантов осуществления изобретения

Изготовленные из легкого сплава тянутые калиброванные профилированные элементы в соответствии с предлагаемым изобретением, предназначенные для формирования несущих конструкций больших размеров, обычно представляют собой полые многокамерные профилированные элементы типа тех, которые схематически представлены на фиг.1 и 2. Эти профилированные элементы, как известно, содержат, по меньшей мере, одно продольное утолщение (1), выполняющее функцию охватываемой детали соединения, или, по меньшей мере, одну также продольную канавку (2), выполняющую функцию охватывающей детали подобного соединения, в которую входит упомянутое утолщение в процессе осуществления этого соединения. Указанные профилированные элементы могут содержать одно или несколько упомянутых утолщений (1) и/или одну или несколько канавок (2) в зависимости от того, с одним или с двумя другими профилированными элементами их требуется соединить. Можно также предусмотреть для профилированных элементов, которые соединяются с другим профилированным элементом только с одной стороны, чтобы они имели одно или несколько неиспользуемых утолщений (1) или одну или несколько неиспользуемых канавок (2) для обеспечения стандартизации производства, устраняя таким образом необходимость использования множества фильер, в частности, в том случае, когда соединяют профилированные элементы одного и того же поперечного сечения.

Отличительная особенность предлагаемого изобретения заключается в форме поперечного сечения упомянутого утолщения (1) и дополняющего его поперечного сечения канавки (2), схематически представленных на фиг.3. Действительно, как утолщение, так и канавка имеют коническое сечение с некоторой совокупностью зубчиков (3). Наклон конуса предпочтительно составляет величину в диапазоне от 5% до 20%. В то же время, зазор между утолщением (1) и канавкой (2) является отрицательным. Это означает, что коническое сечение утолщения (1) является несколько более широким, чем коническое сечение канавки (2). Этот отрицательный зазор предпочтительно имеет величину в диапазоне от 2% до 10% от ширины канавки (2).

Для соединения двух профилированных элементов утолщение (1) размещают против канавки (2). Для облегчения введения утолщения (1) в канавку (2) профилированный элемент, снабженный конической канавкой с зубчиками, предпочтительно содержит наклонную поверхность подхода, например, кромку (4), как это показано на фиг.3. Введение утолщения (1) в канавку (2) начинают, создавая, в случае необходимости, первое усилие давления и смещая при необходимости охватываемый профилированный элемент. Затем осуществляют окончательное сдавливание для обеспечения полного проникновения упомянутого утолщения до дна упомянутой канавки, используя упругость металла и создавая давление, распределенное против утолщения (1).

После снятия давления упомянутый отрицательный зазор и зубчики (3) обеспечивают предельно жесткую фиксацию двух соединенных между собой профилированных элементов благодаря заклиниванию между двумя коническими поверхностями. При этом точность формы, обеспечиваемая калиброванным волочением профилированных элементов, изготовленных из алюминиевого сплава, и высокая механическая прочность, обеспечиваемая при помощи термической обработки в состоянии Т5 или Т6, гарантируют жесткость связи при помощи заклинивания.

Давление, необходимое для осуществления такого соединения, должно быть точно калиброванным, поскольку слишком малая величина давления будет приводить к некорректному монтажу с дефектами стыковки и выравнивания, а слишком большое давление будет создавать опасность повреждения зубчиков (3) и, следовательно, приводить к ослаблению заклинивания в соединении и созданию зазора между поверхностями. Это давление может быть реализовано при помощи станков, как правило имеющихся в цехах металлических конструкций, таких, например, как гибочный пресс или роликовая профилегибочная машина, что в большинстве случаев исключает необходимость дополнительных капиталовложений. Гибочный пресс содержит монтажный стол, гидравлические или пневматические силовые цилиндры и брус, передающий усилие, которое может иметь величину вплоть до 1 тонны на линейный метр. В том случае, когда используют роликовую профилегибочную машину, предлагаемое соединение осуществляется при поступательном движении либо с использованием одной группы роликов, но при выполнении двух проходов, либо с использованием двух последовательно расположенных групп роликов.

Соединение профилированных элементов в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет обеспечить жесткое соединение двух или нескольких профилированных элементов без потери механических свойств в зоне соединения и дает возможность сформировать в результате несущую конструкцию, однородную по прочности по отношению к усилиям, воздействию которых она подвергается.

В случае настилов, типа схематически представленных на фиг.1, одного единственного соединения двух профилированных элементов достаточно для того, чтобы обеспечить требуемую механическую прочность. Таким образом можно реализовать поднимающийся борт для грузового автомобиля, имеющий длину 1700 мм и ширину 2400 мм путем соединения их боковыми сторонами девяти профилированных элементов длиной 2400 мм и шириной 188 мм. Такой поднимающийся борт способен противостоять усталостной нагрузке на изгиб под воздействием нагрузки в 15000 N, приложенной к консольному концу длиной 1700 мм по отношению к зоне его крепления на автомобиле.

При использовании профилированных элементов в соответствии с предлагаемым изобретением можно также реализовать несущие балки путем соединения боковыми сторонами профилированных элементов типа профилированного элемента, который схематически показан на фиг.2, и представляет собой центральный профилированный элемент, соединяемый с двух сторон с другими профилированными элементами. На балке длиной 5 м, образованной двумя профилированными элементами этого типа, имеющими ширину 200 мм, и нагруженной в ее средней части усилием, составляющим 70000 N, не обнаружено никакого скольжения одного профилированного элемента по отношению к другому.

По сравнению с соединением, выполненным с использованием сварки MIG, время, затрачиваемое на осуществление операции соединения, существенно снижается, а также отпадает необходимость в выполнении разного рода дополнительных операций, таких, например, как абразивная зачистка, механическая обработка или очистка соединения.

Выполненное с надлежащей точностью соединение в соответствии с предлагаемым изобретением обеспечивает высокую безопасность при сохранении легкости конструкции.