Медные купола для реставрирующегося храма

Задача:

Один из самых трудоемких и интересных проектов. Необходимо было спроектировать и изготовить металлокаркасы куполов, покрытые медным листом толщиной 2 мм, а также транспортировочные конструкции для перевозки и дальнейшего золочения. Сложность состояла в значительной размере одного из куполов – общая высота которого составляла почти 5 метров, диаметр более 2.5 метров и высоких требованиях к точности изготовления.

Что и как было сделано:

Большой купол:

На основе имеющихся чертежей и эскизов мы спроектировали купола, барабаны, а также транспортировочные конструкции в сборе.  В проекте нужно было учесть все возможные детали и нюансы изготовления – рассчитать точный раскрой медных листов, обеспечить отсутствие контакта меди со сталью (поскольку это гальваническая пара) с помощью прокладок из нержавеющих труб и полос, учесть толщины сварных швов и особенности сварки меди. Кроме того, конус и барабан вместе с закладными элементами под их установку на купол уже были изготовлены и требовалось точно подогнать все размеры под них. Барабан также должен быть изготовлен с высокой точностью для гарантированной посадки на имеющееся на кровле закладное основание из швеллера. Все стальные конструкции по требованию ТЗ были покрыты цинковым составом.

Для соблюдения точных размеров и формы купола, основные элементы несущей конструкции изготавливались из листовых деталей, вырезанных на лазерном станке ЧПУ. Транспортировочная конструкция рассчитана на прочность и спроектирована исходя из массы купола и необходимости строповки в 4 угловых точках.

Малый купол:

Изготовление малого купола, несмотря на более скромные размеры, осложнялось тем, что он имел круглую форму. И если для большого купола было достаточно сделать раскрой и прокатать вырезанные медные элементы облицовки на вальцах для придания нужной формы, то в данном случае каждый элемент облицовки или «лепесток» имел двойную кривизну.

Согнуть металл, как и любой другой материал в двух направлениях можно только подвергнув его значительному воздействию, под которым возникнут пластические деформации. Для этой цели как правило используют прессование.  Для придания заданной формы медному листу раньше использовали так называемый метод выстукивания. Медный лист клали на подготовленную деревянную подложку – матрицу, и стучали специальными молотками, постепенно проминая материал и приводя его к форме подложки. Такой метод применяется и сейчас, но он достаточно долгий, трудозатратный и не дает гладкой поверхности. Если речь идет про любой другой более твердый металл – сталь или нержавейка, то остается только холодное или горячее прессование в специальной оснастке, состоящей из матрицы и пуансона. Оснастка делается из высокопрочных сталей, очень дорога и имеет смысл только для больших партий изделий.

В нашем случае стояла задача придать нужную форму шестнадцати сегментам облицовки купола и при этом уложиться в бюджет. Для решения этой задачи мы разбили сегменты еще на 4 элемента по высоте и спроектировали оснастку – матрицу и пуансон из прочной ФСФ, и пресс для ее использования. Чтобы убедиться в том, что все сработает, нами был проведен расчет в программном комплексе – решен ряд упруго-пластических задач, с учетом геометрии, физико-механических свойств меди и материала пресс-форм. По результатам расчеты было установлено, что процесс прессования реализуем, были определены необходимые усилия пресса, скорректирована оснастка, сформулированы некоторые технологические рекомендации.

Практика показала, что все расчеты были верны – нам удалось получить детали нужной формы за минимальный бюджет. В процессе работы был еще ряд других проблем, связанных со сваркой и подгонкой элементов, но в конце концов они все были успешно решены и купол был изготовлен точно по проекту.

Выводы:

Такие работы бывают не частно, но благодаря им можно значительно усилить навыки и компетенции специалистов и компании в целом в какой-либо одной узкой области, а иногда даже разработать совершенно новые технологии изготовления. Поэтому мы всегда рады подобным проектам. Какой бы сложной не казалась задача на первый взгляд, ее всегда можно решить, если не ограничиваться взглядом с одной стороны, а прибегнуть к комплексному поиску решения.