Способ получения конструкционногоэлемента типа биоструктура

О П И"С А Н И- Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 07.01,8(71) заявител ПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЭЛЕМЕНТА ТИПА БИОСТРУКТУРА Изобретение относится к прокатке, а именно получению элементов конструкций зданий, промышленных сооружений, крупных машин и станков и т. п.Предъявляемые промышленностью требования к конструкционным элементам в отношении прочности при минимальном весе наилучшим образом реализуется в элементах типа биоструктура т, е. в таких элементах, которые по своей структуре напоминают природные конструкционные элементы, например, стебли растений, кости животных и т. д. и образованы жестким трубчатым каркасом, заполненным легким пористым веществом,Известен способ получения крыла самолета, по конструкции аналогичного биоструктуре, включающий изготовление оболочки крыла, заполнение полости в оболочке пустотелыми шариками, поверхность которых покрыта тугоплавким припоем, и разогрев шаров в оболочке до их взаимного припаивания к оболочке 1.Этот способ сложен и трудоемок, не гарантирует высокого качества структуры изза трудности контроля закрытых паяных соединений и ограничен в выборе материалов. Кроме того, полученный по этому способу конструкционный элемент лишь приближенно напоминает естественную биоструктуру пз-за резкости перехода от оболочки к заполнителю, формы ячеек заполнителя и, следовательно не реализует всех потенциальных возможностей этого вида 5 структуры, в частности, в отношении прочности к весу.Известен также способ получения конструкционного элемента типа биоструктура, включающий формирование элемента из 1 О пенометаллического материала и последующий нагрев 2.В случае применения в качестве пеноматериалов полимеров, например пенопла,стов, этот способ менее трудоемок по срав нению с описанным, однако полученный таким образом конструкционный элемент еще далек по своим характеристикам от аналогичных природных биоструктур из-за резкого перехода от оболочки к наполнителю и 20 значительных расхождений прочностныххарактеристик заполнителя и оболочки. Эти характеристики можно было бы улучшить, если бы в качестве пеноматериала применить пенометалл, аналогичный металлу об шивки. Однако это приводит к еще большему усложнению и без того трудоемкой технологии. Кроме того, неясно, как это можно сделать в случае изготовления таких широко применяемых конструкционных элезп менто, как уголки, швеллеры и т. п., имею 793671щпе значительную длину прн небольшомпоперечном сечении.Целью настоящего изобретения являетсяупрощение технологии изготовления конструкционных элементов типа биоструктураи улучшение качественных показателей изделий, в частности, отношения прочности квесу,Поставленная цель достигается тем, чтопрн получении конструкционного элементатипа биоструктура способом, включающим формирование элемента пз пснометаллического материала и последующий нагрев, согласно изобретению формуют элемент с припусками на обработку, а нагревпроизводят только поверхностного слоя доего размягчения, например, токами высокойчастоты, и в этом состоянии элемент подвергают дополнительной обработке давлением, например, прокатке, доводящей дозаданных размеров,Способ поясняется технологической схемой изготовлення конструкционного элемента.В соответствии с изобретением сначалаполучают заготовку 1 будущего элементаиз пеномсталла любым известным способом,например, путем введения в жидкий металл(алюминий) термостойких солей, гидратовкальция, бария, лития или смешанного ли Отиево-алюминиевого гидрата, за счет распада молекул гидритов выделяется водород,который в толще алюминия создает порыдиаметром от 0,4 до 6 мм, Для фиксирования пену охлаждают холодной водой. 35После этого заготовку полают, например,с помощью приводных валков 2 в ппдуктор 3, где поверхность заготовки по мереее подачи последовательно нагревается токами высокой частоты до 500 в 6 С до 40размягчения или сплавления материала заготовки на заданную глубину (примерно наглубину припуска на обработку и несколько больше). Глубину нагрева задают частотой переменного тока, питающего индуктор.Немедленно после индуктора заготовкуподвергают прокатке на валках 4. В результате такой обработки верхний размягченный слой заготовки уплотняется, воздух из 50пор выдавливается, и на выходе из валковприпуск выбирается, а верхний застывающий слой превращается в прочную цельно..;столическую скорлупу 5, плавно перехолящую в пористую сердцевину, которая в результате обработки также несколько уплотняется, приобретая предварительно напряженное состояние. Путем выбора формы и количества валков 4, таким образом, можно получить профили практически любых применяющихся сейчас в строительстве сечений.Вместо прокатки можно применять и другие вилы обработки давлением, например шта м новку.Г 1 оследняя выгодна для сравнительно небольших деталей для машиностроительной промышленности, например станин машин, колонн и т. п.Как видно нз этого описания, предлагаемый способ значительно проще известных и позволяет получить конструкционные элементы практически любой формы и размеров.При этом конструкционные элементы в максимальной степени соответствуют естественным биоструктурам.Они имеют прочную скорлупу пли оболочку, плавно и постепенно переходящую в пористую легкую, но прочную и жесткую сердцевину. Толщину скорлупы легко изменять глубиной нагрева поверхности заготовки и величиной усилия обработки давлением.Формула изобретенияСпособ получения конструкционного элемента типа биоструктура, включающий формирование элемента пз пеномсталлического материала и последующий нагрев, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и улучшения отношения прочности к массе путем приближения к естественной биоструктуре, формуют элемент с припусками на обработку, производят нагрев поверхностного слоя до его размягчения и в этом состоянии элемент подвергают дополнительной обработке давлением с доведением до заданных размеров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Муслин Е, С. Машины ХХ века, МНаука, 1971, с, 26,2, Там же, с, 27 (прототип),793671 оставитель Г, Ростов орректор О, Гусева хред А. Камышников актор Б. федотов Типография, пр. Сапунова,Заказ 201/11 Изд. Ме 162 Тираж 889 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5