Как сделать сферу из металла: Способ изготовления полусфер из листового металла

alexxlab | 09.05.2023 | 0 | Разное

«Ротационное вытягивание полусферы из листового металла » — Яндекс Кью

Проектировщики и инженеры техники

17200 участников сообщества

Павел Самута

Дизайн

Технологии, промышленный дизайн, машиностроение…  · 27 авг 2021  · pavel-samuta.livejournal.com

Ротационное вытягивание полусферы из листового металла — широко распространенный способ обработки металлов, он применяется для изготовления тонкостенных полых деталей в форме разных тел вращения.

Вытяжка ротационная — формоизменение вращающейся круглой листовой заготовки в осесимметричную оболочку или заготовки в виде такой оболочки в оболочку другой фо.рмы и толщины. Осуществляется за счет последовательного смещения материала под действием сосредоточенной нагрузки со стороны инструмента, движущегося относительно заготовки по траектории, представляющей собой винтовую линию на поверхности вращения соответствующей формы. В процессе формообразования форму оболочки обычно задают с помощью жесткой оправки. Требуемую траекторию движения инструмента относительно заготовки обеспечивают вращением оправки с заготовкой и подачей инструмента в плоскости, параллельной оси вращения, по кривой (или прямой), которая соответствует образующей оболочки.

При ротационной вытяжке изделие оформляется по оправке. Форма изделия копирует форму оправки. Заготовка прижимается к оправке прижимной бабкой и вращается вместе с ними. Давильный ролик движется от центра заготовки к периферии, изменяя форму заготовки на некоторый угол. Затем ролик движется в обратном направлении. Заготовка постепенно приближается к форме оправки и обжимается на ней. При вытяжке длинных деталей применяют поддерживающие ролики.
На давильно-раскатных станках можно получать детали диаметром до 4000 мм, длиной 8000 — 30000 мм, с толщиной стенок до 0,25—3 мм.

На ручных токарно-давильных станках формовка производится мышечной силой рабочего. Используются для выпуска уникальных изделий или особо малых серий. Для средних и больших серий применяют давильно-обкатные (раскатные) станки с числовым программным управлением.
Гидравлика или электроприводы, управляемые контроллером согласно программе, загруженной в центральный блок ЧПУ, позволяют с большой точностью контролировать силу и направление прижима, равно как и направление движения ролика, включая самые сложные криволинейные траектории.
Такие станки обеспечивают абсолютную идентичность изделий в серии, что особо важно для деталей реактивных двигателей и другой высокотехнологичной продукции
Диапазон возможных изготовляемых деталей на раскатном станке огромен: от металлической посуды до осветительных приборов из различных видов металла, таких как медь, серебро, олово, алюминий, сталь, нержавеющая сталь.

vk.com/video-84959142_456239109

3 оценили

  ·

700

Комментировать пост…Комментировать…

Как рисовать существ из жидкого металла

Полезный трюк по работе с референсом от Стивена Белледина, рисовавшего для Wizards of the Coast.


Как нарисовать существо с металлической кожей, чтобы оно не было похожим на машину и выглядело достоверно? Рассказывает американский иллюстратор Стивен Белледин, работавший с Wizards of the Coast, Sabertooth Games, Alderac Entertainment Group, Fantasy Flight Games и другими.

Оригинал статьи здесь. Далее повествование от лица Стивена.

В прошлом году мне предложили нарисовать Щепку (Sliver) для игры Magic: the Gathering. Вы спросите: «Что такое Щепка?». Это такое странное существо, характерное исключительно для MTG, и чем описывать, я лучше вам его покажу. Щепки обычно выглядят как-то так:


Конечно, так они выглядят не всегда. Чаще всего на голове у них длинный, острый клюв без каких-либо отличительных черт, щупальца или колючки вместо волос, змееподобное тело, которое заканчивается двойным хвостом, и одна-единственная рука с шипом на конце.

Существует множество видов Щепок с самой разной внешностью, однако конкретно эта особь должна была выглядеть так, словно ее кожа сделана из хрома, но не напоминала машину. Важно было сохранить ее фантастический, инопланетный, органичный вид, к которому так привыкли игроки.

Задача показалась мне довольно простой, поэтому я принялся за сбор референсов, в которые входило всё: от доспехов до насекомых, от ящериц до металлических скульптур. Я даже пересмотрел некоторые кадры из Терминатора 2. Все собранные референсы использовались при создании набросков.



Оказалось, что рисовать Щепок довольно сложно, даже без их металлической кожи. Основная сложность для меня заключалась в том, что я не понимал, как заставить их единственную руку хорошо смотреться в кадре. Довольно легко нарисовать ее просто висящей под «подбородком», но совсем другое — правдоподобно передать скрывающуюся в ней угрозу.

На обоих набросках выше я пытался решить эту проблему (с переменным успехом). Кроме того, я надеялся разобраться с металлической кожей. Ребята из Wizards of the Coast остановили свой выбор на первом наброске. После этого я приступил к покраске.

Финальная картина получила название «Первая избранная Щепка», ее ширина — 14 дюймов, а высота — 11, выполнена она маслом по ДВП (древесно-волокнистая плита).


И хотя я мог бы рассказать о процессе более подробно, вместо этого я хочу сосредоточиться на референсах для металла. Как я уже говорил, я пользовался разным материалом, но чаще всего обращался к сферическому пейзажу, который создал в Photoshop. Уверен, что пока вам многое непонятно, поэтому постараюсь объяснить все «как» и «почему».

С тех пор, как я начал работать в жанре фэнтези, у меня накопилась куча рандомных металлических и отражающих предметов для референсов. Главным среди них оказался простой серебряный рождественский шар. Это мой самый фотографируемый объект (сейчас он остро нуждается в замене, так как помутнел за годы использования).

Я в первую очередь использую зеркальную сферу как референс потому, что она отражает окружение и имеет предсказуемый объем. Поэтому каждый раз, когда мне нужно рисовать металл, я фотографирую свой рождественский шар при том же освещении, что и на остальных референсах.

Конечно, основная проблема в том, что на фотографии шара обычно видно искаженное отражение меня, моей камеры и окружения (обычно это мой подвал или задний двор). Это не всегда подходит для рисунка. В действительности, отражения на металле должны соответствовать окружающей среде, и иногда его нужно искусственно воссоздать. Для решения этой проблемы я использую Photoshop.

Сперва выясняю, что именно хочу отразить на металле (обычно это просто окружающая среда, в которой находится предмет). Затем создаю нужное изображение. Обычно оно не идеально. Я не всегда рисую фотореалистичные изображения, а просто стараюсь передать общие формы, цвета и освещение. Разумеется, чем сильнее отражает объект, тем реалистичнее должно быть изображение, но, как правило, я не делаю четкие, зеркальные финалки, и это позволяет рисовать быстрее и менее аккуратно.

В любом случае, когда рисунок (квадратный по пропорциям) закончен, я открываю Photoshop и делаю две вещи. Во-первых, использую функцию «сферизация» (spherize), которая создает сферическую версию изображения.

Во-вторых, накладываю изображение на 3D-сферу как текстуру, и максимально выравниваю освещение.


Сферический референс.


Сферический референс с освещением.

Так у меня получаются два изображения в правильном сферическом искажении, как с освещением, так и без. Следует отметить, что освещенная версия является неточной, так как программа не воспринимает фотографию как отражающую поверхность. На зеркальные объекты тени так не ложатся, однако такая картинка все равно дает ценные подсказки о том, где их нужно расположить. Эти две сферы, оригинальное изображение окружающей среды и моя фотография рождественского шара дают мне всю необходимую информацию для дальнейшего рисования.

Окей, теперь у меня есть сферические фотографии. Что с ними делать? Как они могут быть полезнее, чем оригинальное неискаженное изображение? Здесь нам потребуется немного вычислений в уме и понимание глубины пространства. Я начинаю размышлять о том, как сфера и объект расположены в трех измерениях, в пространстве, под каким углом и т.

д. Я думаю о сфере с точки зрения квадрантов, а о рисунке — с точки зрения планов. Отсюда все сводится к определению положения каждой плоскости в пространстве, которую я рисую, а затем поиску соответствующего ей квадранта сферы. При рисовании плоскостей я ориентируюсь на эти квадранты.


К примеру, плоскости на плечевых пластинах Щепки соответствуют квадранту сферы в правом верхнем углу, потому что они одинаково расположены и наклонены. Когда с их отрисовкой покончено, я добавляю отражения на каждую перекрытую пластину и немного отражения земли на их нижнюю часть, чтобы подчеркнуть форму, придать больше объема и усилить изгиб. Однако изгибающаяся часть сферы по-прежнему является моей отправной точкой.


А вот здесь, из-за того, как отклоняется рука, за основу берется нижний левый угол сферы. Та плоскость, которая указывает на мускулатуру, слегка повернута вверх, отражая небо над головой. Затем плоскости поворачиваются таким образом, чтобы снова отразить землю, и, наконец, линию деревьев и снова небо.


И хотя на первых двух примерах показаны сравнительно небольшие площади, использующие ограниченные участки сферы, важно отметить, что размер плоскости не соответствует пропорциональному квадранту сферы. Ниже на мышцах туловища создаются повторяющиеся отражения, для отрисовки которых приходится использовать большую часть сферы.


Так что по существу, соотношения частей трехмерного предмета со сферой требуют немало размышлений. С каждой новой плоскостью тела Щепки мне приходилось возвращаться к сфере и по возможности экстраполировать то, что должно в ней отражаться. Кроме того, я должен был думать о том, как голова отражается в плоскостях предплечья и плеча, и как рука отражается в плоскостях туловища.

Надо признать, что рисунок не точный на 100%. Иногда строгое соблюдение того, что на самом деле должно отражаться в различных перекрывающихся областях, создает визуальный беспорядок. Решением в таких случаях является упрощение некоторых частей для прояснения крупных форм. Однако для меня все всегда начинается со сферы.

Некоторым это может показаться довольно первобытным способом. Можно, например, создать не просто сферу, но и другие 3D-объекты, такие как конус или цилиндр, чтобы еще больше уточнить референс. Или, может, лучше было бы взять сферу, повторно нарезать в Photoshop соответствующие отражающие области и трансформировать их в различные плоскости поверх наброска, чтобы получить более детальный референс для дальнейшей покраски или базы под покраску. Для этого потребуется много работы, но результат может оказаться более точным и надежным.

Для других путем наименьшего сопротивления будет 3D-скульптинг такого же существа и рендеринг его хромированной кожи в какой-нибудь другой 3D-программе. Вы можете использовать любой из этих способов (или множество других, о которых я не упоминал или не знаю). Главное в рисовании ориентироваться на реалистичный металл, тогда он получится правдоподобным и лучше впишется в окружающий мир.

Несколько дополнительных примечаний:

1. Чем сильнее отполирован металл, тем четче в нем будут отражения (что очевидно). Но это означает, что отражения источников света тоже будут четкими, не рассеянными. Лампочка на зеркальной поверхности сохранит форму лампочки. Однако чем шероховатее поверхность, тем более расплывчатой станет форма этой лампочки в оражении. Свет будет выглядеть более рассеянным и менее интенсивным.

2. Чем сильнее отполирован металл, тем шире диапазон отраженной светотени. Если поверхность более шероховатая или матовая (например поверхность холодильника из нержавеющей стали), тем диапазон меньше.

Я думаю об этом так: чем сильнее отполирован металл, тем точнее изображение отражений. Чем менее он отполирован, тем более явно он передает характеристики материала и тем сильнее видна поверхность объекта. Если бы я решил нарисовать Щепку из матовой нержавеющей стали, я бы заменил референс на что-то вроде такого:


Хотя кажется, что подобный референс из-за присущей ему размытой передачи цветов не особо полезен, он по-прежнему ценен для сохранения визуальной целостности и логики отражения.

3. Помните о том, что отражение — индикатор положения глаз наблюдателя. Убедитесь, что ваша сфера (или любая другая фигура) соответствует перспективе остального изображения. Если угол зрения неправильный, то отражения будут выбиваться из окружающей картины.

Как научиться рисовать любые материалы?

Несекретные материалы, или как рисовать металлы, органику, камень

Metal Sphere – Etsy.de

Etsy больше не поддерживает старые версии вашего веб-браузера, чтобы обеспечить безопасность пользовательских данных. Пожалуйста, обновите до последней версии.

Воспользуйтесь всеми преимуществами нашего сайта, включив JavaScript.

Найдите что-нибудь памятное, присоединяйтесь к сообществу, делающему добро.

( 1000+ релевантных результатов, с рекламой Продавцы, желающие расширить свой бизнес и привлечь больше заинтересованных покупателей, могут использовать рекламную платформу Etsy для продвижения своих товаров. Вы увидите результаты объявлений, основанные на таких факторах, как релевантность и сумма, которую продавцы платят за клик. Узнать больше. )

  • Можно ли сделать полый металлический шар настолько большим, что он будет плавать?

    Фото: Андрей Онуфриенко/Getty Images

    Физика и математика

    Теоретически да. Но это не очень практично. И это может означать, что вы суперзлодей.

    Давайте проясним: вам не следует пытаться захватить мир. Однако, если вы все равно собираетесь это сделать, новая книга Райана Норта «Как захватить мир 9»У 0151 действительно есть несколько интересных идей о том, как получить силу суперзлодея. Если вы идете по пути злодея, вам определенно понадобится собственная база. Хотя в книге содержится несколько идей, меня больше всего заинтриговала перспектива гигантской парящей металлической сферы.

    Вы могли заметить, что металл не парит в воздухе, по крайней мере, обычно. Но что, если вы соорудите что-то вроде воздушного шара с металлической оболочкой вместо резиновой? Это может быть не совсем практично, но может ли это сработать? Да. Да, мог.

    Как вещи плавают?

    Начнем с чего-то простого: воздушный шар для вечеринки, наполненный гелием. Давайте представим, что струна уравновешена некоторым весом, так что она идеально плавает. Он не поднимается и не падает, а просто парит, ожидая, пока гости полюбуются на него. Но что заставляет его оставаться там? Ответ — сочетание гравитационной силы и окружающего воздуха.

    Представьте, что вы можете очень внимательно посмотреть на воздух и увидеть, чем он является на самом деле — набором молекул, в основном азота и немного кислорода. Эти молекулы подобны шарам, движущимся во всех направлениях. Когда что-то встает у них на пути, например, стена или резина воздушного шара, они сталкиваются с этим и отскакивают назад. Так как молекула изменяет движение во время этого отскока, должна быть сила от стены, толкающая молекулу. (Силы всегда представляют собой взаимодействие между двумя объектами, которыми в данном случае являются молекула и стена.) Поскольку стена давит на молекулу, она должна отталкивать стену с равной, но противоположной силой.

    Иллюстрация: Ретт Аллен

    Самые популярные

    Конечно, это только одно столкновение. Этих столкновений со стенкой на самом деле будет много (поскольку молекул воздуха много). Общая сила, действующая на стену со стороны воздуха, зависит от количества столкновений, а количество столкновений зависит от размера стены. У большей стены явно будет больше столкновений.

    Итак, вместо того, чтобы говорить об общей силе, действующей на стену, проще посмотреть на силу ( F ) на единицу площади ( A ). Мы называем это давлением ( P ). В данном случае это давление воздуха.

    Иллюстрация: Ретт Аллен

    Но подождите! Давление также зависит от массы молекул, их скорости и количества молекул в газе (что является его плотностью). Нам не нужно слишком беспокоиться о массе молекул воздуха, если мы не изменим газ. (Если ваш план по захвату мира включает в себя изменение атмосферы с азотно-кислородной на что-то другое, это, вероятно, не супер отличный план.) А их скорость напрямую связана с температурой воздуха, поэтому вы можете ускорить их, нагревая воздух.

    Плотность воздуха является наиболее важным фактором. Предположим, ваш воздушный шар имеет диаметр 10 сантиметров, что кажется забавным размером для вечеринки. Плотность воздуха в верхней части шара ниже, чем в нижней, что создает разницу давлений. Около уровня моря атмосферное давление составляет около 10 5 ньютонов/метр 2 (14,7 фунтов на квадратный дюйм). Таким образом, движение от дна баллона к его верху вызовет изменение давления на 1,176 Н/м 2 .

    Давайте используем это изменение давления для расчета некоторых сил. Я собираюсь сделать что-то немного странное — я собираюсь использовать воздушный шар в форме куба. (Если это вас пугает, я понимаю.) Однако это будет гораздо более простой расчет, и то же самое работает со сферическим воздушным шаром, имеющим размеры Д х Д х Д.

  • Вот шар:

    квадратный шар

    Иллюстрация: Ретт Аллен

    (Я показываю силы только от давления воздуха.)

    Начнем с четырех вертикальных граней куба-воздушного шара. Поскольку они вертикальные, давление внизу отличается от давления вверху. Возможно, но не тривиально, вычислить общую силу, действующую на эти грани — к счастью, в этом нет необходимости. Глядя на силы с левой стороны воздушного шара, мы видим, что они прямо противоположны силам с правой стороны воздушного шара. Когда эти левые и правые силы складываются вместе, они нейтрализуются. То же самое произойдет и с двумя другими вертикальными гранями куба (передней и задней). Так что нам не о чем беспокоиться.

    А дно воздушного шара? Эта поверхность находится на постоянной высоте (поскольку это горизонтальная поверхность), поэтому легко рассчитать силу атмосферного давления. Нам просто нужна площадь A, равная L 2 . Это дает силу толкания вверх:

    Иллюстрация: Ретт Аллен

    Самый популярный

    нажатие вниз и давление на вершине немного меньше. Это дает следующую результирующую силу в вертикальном направлении:

    Помните, что изменение давления зависит от разницы в высоте. Мы можем записать это изменение давления следующим образом:

    Иллюстрация: Ретт Аллен

    В этом выражении ρ a — это плотность воздуха на дне воздушного шара (приблизительно 1,2 кг на метр 3 ), g — гравитационное поле (9,8 ньютона на килограмм). Для шара-куба изменение высоты (Δy) равно L.

    Самый популярный

    Сложив все вместе, мы получим:

    Иллюстрация: Rhett Allain

    Да, я заменил объем куба L на L 1 9 9 3 3. Мы получаем толкающую вверх силу на этот куб из-за изменения давления воздуха. Поскольку при этом используются плотность воздуха и объем вытесненного воздуха, мы можем сказать, что чистая направленная вверх сила воздуха равна весу вытесненного воздуха. Мы часто называем это силой плавучести. (Но помните, это из-за воздуха — вот почему мне нравится F воздух .)

    Это работает для объекта любой формы, где V — это объем. Обратите внимание, что эта общая сила от воздуха зависит только от столкновений между молекулами воздуха и поверхностью. Неважно, из чего сделан воздушный шар и чем он наполнен. Имеет значение только объем.

    Тогда почему воздушный шар для вечеринок взлетает, а баскетбольный мяч примерно такого же размера падает? Это связано с тем, достаточно ли толкающей вверх силы плавучести, чтобы преодолеть силу гравитации, которая тянет объект вниз.

    Подставим несколько цифр. Предположим, что и баскетбольный мяч, и воздушный шар имеют диаметр 20 см. Рассчитав объем и подставив в уравнение F air , я получаю силу толкания вверх 0,049 ньютона. Это , крошечный .

    Но резиновая оболочка воздушного шара тонкая, поэтому сила гравитации не очень велика. А если наполнить его гелием, газом, который имеет меньшую плотность, чем воздух, то можно компенсировать массу тонкой поверхности шара и достичь равновесия. Если вы можете получить массу резины плюс газообразный гелий, равный выталкивающей силе вверх, воздушный шар будет плавать.

    Неважно, что вы положили в баскетбольный мяч; все равно упадет. Резиновая оболочка баскетбольного мяча намного толще и тяжелее стенки воздушного шара. Крошечная выталкивающая сила по существу незначительна по сравнению с гравитационным притяжением объекта с такой массой, и она не может его преодолеть. Итак, мяч падает.

    Строительство вашего плавучего убежища

    Теперь давайте поработаем над вашим логовом суперзлодея. Райан Норт утверждает, что если сделать полую металлическую сферу достаточно большой, то можно превратить ее в секретную плавучую базу, которую можно использовать, пока вы пытаетесь захватить мир. Или, может быть, вы просто хотите потусить там, я не знаю.

    Возможно ли это?

    Самые популярные

    Давайте сделаем сферический объект и посмотрим, плавает ли он. Помните, что для плавания предмета его вес должен быть равен весу вытесненного воздуха. Этот объект будет состоять из двух частей — внешней оболочки и внутреннего газа. Внутренний газ будет иметь радиус R и плотность ρ~1~. Оболочка имеет толщину t при плотности ρ 2 .

    Первая (и простая) вещь, которую нужно рассчитать, это сила плавучести. Это просто зависит от объема всей сферы, которая имеет радиус R + t. Но если мы собираемся получить эту базу суперзлодеев, она будет работать только с тонкой оболочкой. Это означает, что мы можем просто сказать, что радиус всего этого такой же, как радиус внутренней части (R).

    Иллюстрация: Rhett Allain

    Здесь я использую уравнение для объема сферы, откуда и берутся 4/3. Не волнуйтесь, мы можем ввести некоторые цифры позже.

    Теперь о весе этой сферы. Это будет зависеть от объема газа, плотности газа, а также объема и плотности материала оболочки.

    Иллюстрация: Ретт Аллен

    Самые популярные

    Здесь я использовал небольшой трюк. По объему оболочки я предположил, что она тонкая. Это означает, что объем можно оценить как площадь поверхности баллона, умноженную на толщину. (Есть лучшая формула для объема раковины, но она становится немного запутанной.) 93) и заполните его газом, плотность которого чуть меньше плотности воздуха, например 1,0 вместо 1,2 кг/м 3 .

    (Можно сделать и с самим воздухом, просто уменьшив количество воздуха в сфере. Дышать внутри сферы все равно можно, но будет тяжелее, как это бывает, когда стоишь в разреженном воздухе на вершине горы.)

    Чтобы выяснить, насколько большим он должен быть, чтобы плавать, я написал короткую программу на Python.

    Выходит в диаметре более 4 километров, или 2,5 мили. Это серьезно большая база. Было бы действительно сложно держать что-то подобное в секрете, но это было бы действительно круто. 93 и используйте оболочку толщиной всего 3 см. В этом случае вы получите сферу диаметром 1,2 км (0,75 мили). Это немного лучше.

    Самые популярные

    В этих расчетах предполагается, что плотность воздуха линейно уменьшается с высотой. Но когда вы поднимаетесь очень высоко, воздух становится очень разреженным — его плотность почти достигает нуля, когда вы достигаете открытого космоса.

    Может ли строительство вашего логова прямо на краю земной атмосферы позволить вам создать парящую сферу более управляемого размера? Боюсь, что нет. Так как воздух в верхней части сферы толкает вниз , а воздух на дне толкает вверх , выталкивающая сила действительно зависит от того, как плотность изменяет , а не от фактического значения плотности. На сверхбольших высотах плотность не может опускаться ниже нуля, поэтому изменение плотности не может быть таким большим. Это означает, что вы не можете сделать базу суперзлодея на краю космоса. Вам нужно быть низкорослым злодеем.

    Но вполне возможно заставить вашу базу парить на уровне облаков, которым удается парить, несмотря на то, что они состоят из воды. Облака затруднят обнаружение вашей штаб-квартиры, особенно если вы замаскируете свою базу, чтобы она выглядела как одна из них.

    Итак, в конце концов, эта плавучая база возможна, но, возможно, не очень практична. Это нормально. Надеюсь, всегда будет трудно захватить мир.


    Еще больше замечательных историй WIRED

    • 📩 Последние новости о технологиях, науке и многом другом: получайте наши информационные бюллетени!
    • Бесконечный охват человека Facebook в Вашингтоне
    • Конечно, мы живем в симуляции
    • Большая ставка, чтобы убить пароль навсегда
    • Как блокировать спам-звонки и текстовые сообщения
    • Конец бесконечного хранилища данных может освободить вас
    • 👁️ Исследуйте ИИ, как никогда раньше, с нашей новой базой данных
    • ✨ Оптимизируйте свою домашнюю жизнь с помощью лучших решений нашей команды Gear, от роботов-пылесосов до доступных матрасов и умных динамиков

    Ретт Аллен — адъюнкт-профессор физики Университета Юго-Восточной Луизианы. Он любит преподавать и говорить о физике. Иногда он разбирает вещи и не может собрать их обратно.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *