листовой гнутый профиль

Формула изобретения

Листовой гнутый профиль, преимущественно из стали с пределом прочности при растяжении _В 630 МПА толщиной S=0,7-2,5 мм, с продольными и сплошными гофрами, выполненными с трапециевидным поперечным сечением и с радиусами закруглений между стенками и горизонтальными участками гофров, отличающийся тем, что стенки наклонены в сторону оснований гофров и под углом 20-25° к их вертикальной осевой линии, а ширина оснований гофров меньше ширины их вершин, при этом высота гофров h_г составляет 0,8-1,4 их максимальной ширины, радиусы закруглений R=(3,5÷4,0)S, а расстояние между гофрами t=(1,4÷2,8)h_г.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении холодногнутых листовых профилей.

Такие профили изготавливаются на профилегибочных станах путем последовательного формообразования гофров, причем, продольные сплошные (сквозные) гофры имеют самую различную конфигурацию поперечного сечения, которая обусловлена конкретным назначением данного профиля. Одним из распространенных видов листовых гофрированных профилей являются профили с трапециевидными гофрами.

Некоторые типы гофрированных профилей, изготавливаемых на современных станах, приведены, например, в справочнике под ред. И.С.Тришевского «Производство и применение гнутых профилей проката», М., «Металлургия», 1975, с.494-508.

Известен листовой гофрированный профиль, содержащий полукруглые (волнистые) гофры и отбортовки по боковым кромкам, направленные в разные стороны под определенным углом (см. пат. РФ №1750780, кл. В 21 D 5/06 от 21.01.91 г.). Недостатком этого профиля является его малая жесткость в поперечном направлении.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является гнутый листовой профиль с трапециевидным гофром 1000×30×2 мм, приведенный в ГОСТ 9234 «Профили стальные гнутые листовые с трапециевидным гофром».

Этот профиль из стали толщиной S=2 мм содержит сплошные продольные гофры и характеризуется тем, что гофры выполнены с трапециевидным поперечным сечением и с радиусами закругления между стенками и горизонтальными участками гофров, причем, основание гофров шире их вершины. Недостатком такого профиля также является малая его поперечная жесткость, что вынуждает либо увеличивать толщину профиля и высоту его гофров (что приводит к увеличению металлоемкости, т.е. повышает расход металла для достижения требуемой жесткости профиля), либо требует применения дополнительных элементов, усиливающих поперечную его жесткость.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств гнутых листовых профилей и снижение их металлоемкости за счет повышения жесткости (несущей способности) этих профилей.

Для решения этой задачи у листового гнутого профиля, изготавливаемого преимущественно из стали с пределом прочности при растяжении _в 630 МПа, толщиной S=0,7...2,5 мм, с продольными сплошными гофрами, выполненными с трапециевидным поперечным сечением и с радиусами закруглений между стенками и горизонтальными участками гофров, эти стенки наклонены в сторону оснований гофров и под углом 20...25° к их вертикальной осевой линии, а ширина оснований гофров меньше ширины их вершин, при этом высота гофров h_г составляет 0,8...1,4 их максимальной ширины, радиусы закруглений R=(3,5...4,0)S, а расстояние между гофрами t=(1,4...2,8)h _г.

Вышеприведенные соотношения между основными параметрами профиля получены экспериментальным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в принципиально новой форме гофров и оптимизации их параметров.

Действительно, у известного листового профиля ширина вершины гофров меньше ширины их оснований, а у предлагаемого - наоборот. В результате этого, во-первых, увеличивается контактная площадь горизонтальных участков профиля, что снижает напряжения в металле при нагрузке на профиль при его эксплуатации. Во-вторых, как показали опытные испытания (см. ниже), при потере устойчивости гофрами (вследствие больших нагрузок) характер их «осаживания» у известного и предлагаемого профилей совершенно различен.

Смятие гофров известной конфигурации начинается с изменения угла наклона их стенок к горизонтали, что быстро ведет к перекосу и «сплющиванию» гофров. Гофры же предлагаемой конфигурации при уменьшении их высоты в какой-то момент начинают «упираться» друг в друга закругленными участками своих вершин, в результате чего смятие гофров плавно замедляется, а профиль выдерживает значительно большую вертикальную нагрузку.

Заявляемый листовой гнутый профиль (поперечное сечение), а также конфигурация его гофров, показаны на чертеже (а, б).

Поперечное сечение профиля толщиной S состоит из трапециевидных гофров 1, содержащих плоские горизонтальные вершины 2 и межгофровые участки 3, сопряженные наклонными стенками 4, а расстояние между сплошными гофрами по ширине профиля - t. Гофры имеют высоту h _г, ширину вершины b_г и угол наклона стенок к горизонтали - , причем ширина вершины больше ширины основания гофра, т.е. b_г>b_o. Места сопряжений 5 и 6 вершин и плоских участков гофров с их стенками закруглены радиусами R. Краевые участки 7 профиля могут быть плоскими (см. чертеж - а) или же с отбортовками (не показаны); полная ширина профиля - В.

Опытную проверку предлагаемого листового профиля осуществляли на моделях (в лабораторных условиях) и непосредственно на самих профилях, изготовленных на стане «0,5-2,5» ОАО «Магнитогорский меткомбинат».

С этой целью во всех случаях профили с различным соотношением вышеприведенных параметров, изготовленные из стальной заготовки толщиной 0,7...2,5 мм с _в 630 МПа, подвергали осадке на прессе с записью диаграмм «усилие - деформация». Наибольшую жесткость (сопротивление вертикальной нагрузке) показали листовые профили с предлагаемыми гофрами. Отклонения от оптимальных величин соотношений их параметров уменьшали величину предельной (до смятия гофров) нагрузки, а также изменяли характер деформации гофров.

Так, при увеличении угла до 26...40° нагрузка смятия гофров уменьшалась на 3...95%, а при <20° - гофры при их осадке не всегда «упирались» друг в друга участками 5, что ускоряло их смятие (т.е. при одинаковой нагрузке оно происходило по времени более быстро).

При h_г:b_г<0,8 снижалась жесткость профилей, а при h_г:b_г>1,4 - ускорялась потеря устойчивости гофрами. Аналогичным образом влияло увеличение R более 4S и уменьшение: R<3,5S. Большая величина t>2,8 h _г также снижала несущую способность профиля, а при t<1,4h _г заформовка гофров на профилегибочном стане.

Профиль 1000×30×2 мм, взятый в качестве ближайшего аналога, показал при испытаниях несущую способность, меньшую в среднем на 80% по сравнению с заявляемым профилем, имевшим такую же высоту гофров и сформованном из одинаковой заготовки.

Преимущества нового профиля были особенно ощутимы при динамических испытаниях, когда гофрированные листы обоих видов служили поддоном (подкладкой) под грузом, сбрасываемым с высоты. При одинаковой высоте сброса заявляемый профиль, во-первых, выдерживал до своего полного смятия груз, больший, в среднем, в 2,5 раза, чем известный профиль. Во-вторых, первый из них сохранял в целости даже стеклянные сосуды с водой, используемые в качестве груза (до определенных пределов высоты и веса).

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущества перед известным объектом, выбранным в качестве ближайшего аналога.

Технико-экономический анализ, выполненный в цехе гнутых профилей ММК, показал, что металлоемкость заявляемого профиля будет меньше, чем у известного, не менее чем в 2 раза (за счет возможности использования более тонкой заготовки). Следует считать перспективным возможность использования этого профиля при десантировании различных грузов в качестве демпферного поддона (например, взамен тормозных парашютов).

Пример конкретного выполнения

Листовой гнутый профиль шириной В=1050 мм выполнен из стали толщиной S=1,6 мм с _в=500 МПа и содержит четыре трапециевидных гофра (см. чертеж), стенки которых наклонены к вертикали уу под углом =23°. Основные параметры профиля: t=210 мм; h _г=t:2,1=210:2,1=100 мм; b_г=h_г:1,1=100:11 9,1 мм; R=3,75 S=3,75·1,6<6 мм.