2.4.2 Детали из профилей

Конструктивно-технологические характеристики деталей из профилей. Как и детали из листа, в конструкции планера применяются большое число деталей из профилей.

1) Назначение деталей. По назначению можно выделить следующие основные классы деталей из профилей.

• детали внутреннего набора (каркаса) (ненагруженные и малонагруженные детали каркаса, детали средненагруженных силовых узлов наборной конструкции, профили, детали поясов, стойки, стрингеры, подкосы и т.п.).

• детали оборудования (детали кронштейнов и каркасов).

2) Характеристика исходных полуфабрикатов.

2.1) Марка материала. Профили изготавливаются из деформируемых металлов и сплавов.

2.2) Вид полуфабриката. Металлургическая промышленность выпускает профили, изготовленные прокаткой (катанные), прямым выдавливанием (прессованные). Профили могут быть изготовлены на предприятии изготовителе деталей гибкой из листа или сваркой из полос (например, сварные профили из титановых сплавов).

2.3) Геометрия полуфабриката. Форма поперечного сечения и размеры профилей определяются сортаментом в соответствии с нормативно-технической документацией. В настоящее время форма поперечного сечения профилей самая разнообразная. Профили по форме поперечного сечения могут быть очень разнообразными. Сортамент поперечных сечений насчитывает более тысячи различных форм. Наиболее широко применяются профили: уголкового, таврового, двутаврового, швеллерного, таврошвеллерного, зетового, корытообразного поперечного сечений.

Максимальные размеры профилей могут достигать: длины до 20 000 мм; высоты полок или ширины стенок до 200 мм; толщины полок и стенок до 20,0 мм.

2.3) Физико-механические свойства полуфабриката в состоянии поставки. Подавляющее большинство материалов для профилей в исходном состоянии имеют предел прочности до 500 МПа, предел текучести до 400 МПа. Профили из алюминиевых и магниевых сплавов, чаще всего, поставляются в термоупрочненном состоянии. Для высокопрочных сталей и титановых сплавов предел прочности и предел текучести составляют – до 800 МПа и до 600 МПа, соответственно (как правило, в не термоупрочненном состоянии). Относительное удлинение от 3 до 20%.

2.4) Технологические характеристики обрабатываемости во многом зависят от марки материалов и состояния поставки и приведены в приложении А1.

2.5) Состояние поверхности полуфабриката. На поверхностях профилей не допускаются трещины, расслоения, надрывы, следы коррозии, царапины, вмятины, забоины, окалина и загрязнения. Допускаются продольные риски, образующиеся при производстве профилей выдавливанием.

2.6) Шероховатость поверхности полуфабриката. Регламентируется нормативной документацией. В процессе обработки исходная шероховатость боковых поверхностей профилей изменяется очень редко.

2.7) Вид покрытия поверхностей полуфабриката. При поставке профили для защиты их от коррозии применяются различные консервационные покрытия, главным образом на основе различных минеральных масел.

3) Конструкция деталей.

3.1 Общая форма. Общая форма деталей из профилей характеризуется формой поперечного сечения и формой полок и стенок.

Форма поперечного сечения во многом определяется формой полуфабриката. Детали из профилей по общей форме (или форме продольной оси профиля) полок или стенок могут быть:

• прямолинейными;

• криволинейными с кривизной в одной плоскости:

• с постоянной однозначной кривизной;

• с переменной однозначной кривизной;

• со знакопеременной кривизной;

• криволинейными с кривизной в нескольких плоскостях;

• закрученные.

3.2) Основные типовые элементы деталей. Детали из профилей могут иметь в своём составе следующие элементы: контуры, отверстия и окна; кромки (ребра), торцевые поверхности (торцы); вырезы; пазы и прорези; стенки; полки; бульб; подсечки; малки; скосы; скругления; пазы; местные изгибы; зоны радиусных переходов (зоны сопряжения или изгиба).

Контур - замкнутая линия, определяющая геометрию полки или стенки. В общем случае контур имеет форму: прямую (прямолинейную); дуги окружности (“радиусную”); криволинейную (кривую); комбинированную (комбинацию прямых, радиусных и криволинейных участков).

Отверстие – внутренний контур круглой формы в плане.

Окно – внутренний контур некруглой формы в плане.

Стенка – элемент детали, расположенный в основной плоскости (для профилей стенкой чаще всего считается вертикально расположенный элемент сечения).

Полка – элемент детали, расположенный под углом к стенке, как правило, горизонтально.

Паз – прямоугольное отверстие или углубление, длина которого, как правило, больше ширины.

Прорезь – паз, проходящий через всю ширину детали и выходящий за пределы контура.

Подсечка – элемент, предназначенный для обеспечения соединения профилей внахлест с профильными и листовыми деталями с сохранением гладкости обшивки.

Бульб – местное утолщение на конце полки или стенки, предназначенное для повышения местной устойчивости полки или стенки.

Малка – угол между поверхностью борта и плоскостью, нормальной к стенке детали.

Скос – обрезанный участок полки или стенки на конце профиля под некоторым углом к внешнему контуру стенки или полки.

Скругление – обрезанный угол полки или стенки по радиусной кривой.

Комбинация общей формы и форм элементов определяют комплекс геометрических характеристик детали. Опыт показывает что, что можно выделить типовые комбинации, для которых применимы схожие технологические процессы. В соответствии с технологическим классификатором детали из профиля подразделяют на:

• мелкие детали со сложным контуром;

• прямолинейные короткие детали (диной до 500 мм) с подсечками, отверстиями, скосами и вырезами и без них;

• прямолинейные длинные детали (длиной более 500 мм) с подсечками, отверстиями, скосами и вырезами и без них;

• криволинейные детали с малой кривизной и с углом изгиба стенки до 180º (типа стрингер и пояс нервюры);

• криволинейные детали с большой кривизной и с углом изгиба стенки до 360º (типа пояс шпангоута).

3.3) Компоновка (расположение) элементов. Расположение элементов самое разнообразное и определяется конструкцией узла или агрегата.

4) Размеры деталей.

4.1) Габаритные размеры деталей из профиля могут достигать: длины до 15 000 мм, ширины до 2 500 мм, высоты всей детали до 2 500 мм и более (для профилей изогнутых в двух плоскостях), высоты полок или стенок до 150 мм, при толщине полки или стенки до 20 мм.

4.2) Размеры элементов. Элементы деталей могут иметь размеры от нескольких миллиметров до нескольких сотен миллиметров.

5) Предельные отклонения размеров. Предельные отклонения для разных элементов деталей из профилей определяются техническими условиями на деталь и могут быть различны. Например, отклонение контура от теоретического – от ± 0,15 мм до ± 1,5 мм; отклонение поверхности деталей от поверхности контрольных устройств от ± 0,3 мм до ± 3 мм в зависимости от толщины и высоты полок; на прямолинейность контуров 1…1,5 мм на 1 метр длины.

6) Физико-механические свойства материала готовой детали. Профильные детали из конструкционных материалов имеют предел прочности от 300 МПа (для нетермообрабатываемых металлов) до 700…800 МПа, реже более 1000 МПа (для термообрабатываемых). Относительное удлинение до 3…10 % (в зависимости от марки материала) и твердости до HRC 40 (для термообработанных сталей).

7) Шероховатость поверхностей. Шероховатость наружных поверхностей профиля остается в состоянии поставки. Шероховатость торцевых поверхностей после обработки Ra 12,5… Ra 3,2.