Гнутый листовой профиль

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к производству холодногнутых листовых профилей проката. Для удешевления гнутого листового профиля при использовании в качестве кровельного покрытия он содержит на боковых кромках сплошные продольные гофры заданной высоты и ширины. Профиль изготавливают из стали с временным сопротивлением разрыву на более 470 МПа и толщиной S = 0,7 - 1,5 мм. Высоту одного из гофров выбирают больше высоты другого гофра на (0,8 - 1,5) S, а ширину - на (2 - 3)S. На межгофровом участке выполнен замкнутый поперечный гофр с высотой, равной (8 - 12) S, смещенный относительно средней по длине линии профиля на заданное расстояние. Поперечное сечение всех гофр - треугольное и угол наклона к плоскости профиля грани поперечного гофра, расположенной ближе к торцевой кромке, равен 60 - 65^o, а угол между гранями этого гофра - прямой. 1 ил.

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при изготовлении листовых гнутых профилей с гофрами жесткости.

Гофрированные листовые профили, изготавливаемые методом холодной гибки на специальных станах, содержат сплошные или замкнутые (иногда - те и другие) гофры с различной конфигурацией поперечного сечения: полукруглые, трапециевидные, треугольные и т.д. Гофры могут разделяться плоскими участками, ширина которых определяется параметрами гофров и расстоянием между ними. Листовые гнутые профили находят самое широкое применение, в том числе в качестве покрытия крыши (кровли) различных зданий. Многочисленные виды таких профилей приведены, например, в книге И.С. Тришевского и др. "Холодногнутые гофрированные профили проката". Киев, Техника, 1967, с. 9 - 14.

Известен несимметричный профиль высокой жесткости (гнутый листовой), ширина узких плоских краевых участков которого выбирается в зависимости от глубины замкнутых гофров и толщины профиля ( авт. св. СССР N 1360851, кл. B 21 D 5/06, 1987).

Известен также листовой гофрированный профиль, содержащий отбортовки на боковых кромках, направленные в разные стороны под определенным углом и с высотой, определяемой высотой гофров ( патент России N 1750780, кл. B 21 D 5/06, 1992).

Недостатком известных листовых гнутых профилей является нецелесообразность их применения для покрытия крыш (кровли) из-за излишнего расхода металла и крепежа.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является листовой гнутый профиль, приведенный в справочнике под редакцией И.С.Тришевского "Гнутые профили проката". М.: Металлургия, 1980, с. 220 (профиль 700х80х3 мм для заднего борта автосамосвала).

Этот профиль содержит на боковых кромках сплошные гофры заданной высоты и ширины и характеризуется наличием сплошного продольного гофра на середине профиля, причем поперечное сечение всех гофров - трапециевидное.

Недостатком описанного профиля также является нецелесообразность его применения для кровельного покрытия из-за повышенного расхода металла и крепежа.

Действительно, этот профиль имеет излишние толщину и высоту гофров при его использовании в качестве покрытия. Кроме того, в этом случае весьма затруднительна поперечная стыковка профилей "внахлест" (что предотвращает протекание влаги под крышу), так как размеры околокромочных гофров одинаковы, а толщина профиля 3 мм, и он изготовлен из стали 09Г2.

Технической задачей изобретения является удешевление гнутого листового профиля при его использовании в качестве кровельного покрытия (за счет применения более дешевого металла при минимальном его расходе) и сокращение затрат на монтаж кровли (за счет уменьшения количества крепежа), а также улучшение эксплуатационных свойств (повышение герметичности кровли).

Для решения этой задачи на гнутом листовом профиле, содержащем на боковых кромках сплошные продольные гофры заданной высоты и ширины, при его изготовлении из стали с σ_в≅ 470 МПа толщиной S=0,7 - 1,5 мм высота одного из гофра больше высоты другого гофра на (0,8 - 1,5) S, а ширина - на (2 - 3) S и на межгофровом участке выполнен замкнутый поперечный гофр с высотой, равной (8 - 12) S, смещенный относительно средней по длине линии профиля на заданное расстояние, при этом поперечное сечение всех гофров - треугольное, и угол наклона к плоскости профиля грани поперечного гофра, расположенной ближе к торцевой крышке, равен 60 - 65^o, а угол между гранями этого гофра - прямой.

Все приведенные зависимости получены при обработке опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность найденного технического решения заключается в оптимизации параметров околокромочных гофров, что обеспечивает герметичную поперечную (по этим гофрам) стыковку профилей "внахлест" с минимальным расходом металла при достаточной жесткости (несущей способности) кровли и выполнение на профиле дополнительного поперечного гофра с параметрами, предотвращающими трещинообразование при его формообразовании, наличие которого позволяет также "внахлест" без использования крепежа (листы каждого вертикального ряда в плоскости наклонной кровли упираются в поперечные гофры).

На чертеже показан заявляемый гнутый листовой профиль.

Профиль с размерами LxBxS содержит два продольных гофра 1 с треугольным поперечным сечением, расположенных на боковых кромках 2 и выполненных с разными высотой (h и H) и шириной (b₁ и b₂). На плоском межгофровом участке 3 профиля выполнен поперечный замкнутый гофр 4 также треугольного сечения с высотой h_n и с длиной l_n, вершина 5 которого удалена от средней линии xx на расстояние l. Такое расположение гофра обеспечивает надежную герметичность кровли и сокращает расход металла при взаимном перекрытии листов. Малая плоская грань 6 этого гофра наклонена под углом α = 60-65° к плоскости профиля и расположена ближе к торцевой его кромке 7, причем угол между гранями 6 и 8 гофра 4 - прямой.

Ширина b_n поперечного гофра, зависящая, очевидно, от величины h_n и α, должна быть такой, чтобы величина отношения суммы ширины плоских граней 6 и 8 (Σlr) и b_n не превышала величины относительного удлинения δ материала профиля, т.е. Σlr/bn ≅ δ.

Это объясняется тем, что формообразование замкнутого гофра осуществляется исключительно за счет локальной вытяжки деформируемого металла, т.е. при определенных (критических) параметрах гофра неизбежно трещинообразование из-за исчерпания ресурса пластичности стали.

Высота h_n поперечного гофра и угол α наклона его малой грани к плоскости профиля выбраны, исходя из необходимости обеспечения надежного закрепления отдельных профилей на наклонном скате крыши при минимально возможной локальной вытяжке металла, что предотвращает трещинообразование.

Опытную проверку найденного технического решения производили при изготовлении на профилегибочном агрегате 0,5 - 2,5·300 - 1500 АО "Магнитогорский меткомбинат" предлагаемых профилей различными параметрами гофров и их конфигурацией.

Опытное профилирование показало, что увеличение высоты поперечного гофра сверх 12 S и превышение величины отношения Σlr/bn l_г/b_n на 0,03 - 0,05 (по сравнению с фактической величиной δ₅ листовой заготовки) приводило к отбраковке до 35% профилей по трещинам. Качественные профили получались при максимальных величинах углов α = 60-65° и β = 30-25°, т.е. можно принять оптимальную величину угла между плоскими гранями поперечного гофра γ = 90°, что облегчает изготовление формирующих выступов на профилегибочных валках.

Опытная сборка кровли с использованием предлагаемого гнутого профиля показала, что наиболее приемлема треугольная форма поперечного сечения всех гофров: боковые гофры при этом наиболее плотно "садятся" друг в друга (при продольной и поперечной стыковке профилей), а плоская малая грань поперечного гофра служит достаточно надежным упором для вышележащего листа. При этом было отмечено, что уменьшение угла α (менее 60^o) приводит к ухудшению надежности закрепления вышележащих профилей на нижележащих и требует дополнительного крепежа. Уменьшение же величины угла β (менее 25^o) приводит к увеличению ширины b_n поперечного гофра, что ухудшает его формообразование и повышает расход профилирующего инструмента.

Найденные опытным путем соотношения параметров продольных гофров: H-h = (0,8 - 1,5) S и b₂ - b₁ = (2 - 3) S, также являются оптимальными, так как при уменьшении разностей (H-h) и (b₂-b₁) затруднялся монтаж профилей, а при их увеличении ухудшалась герметичность кровли.

Сравнительные испытания известного гнутого листового профиля 700х80х3 мм (см. выше) при монтаже кровли показали, что расход металла при этом возрастает в 2 - 3 раза, а крепежа - в 3 - 4 раза, причем герметичность кровли оказалась недостаточной.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость заявляемого объекта для решения поставленной задачи и его технико-экономические преимущества перед известным гнутым листовым профилем.

Пример конкретного выполнения.

Гнутый листовой профиль изготовлен из стали с σ_в≅ 470 МПа толщиной S = 1,0 мм имеет габариты LxB (чертеж) = 600х400 мм. На профиле выполнены два продольных сплошных гофра с треугольным поперечным сечением с размерами: H = 30, h = 29, b₂ = 32,5 и b₁=30 мм, т.е. H - h = S и b₁ - b₁ = 2,5 S. На плоском межгофровом участке профиля выполнен замкнутый поперечный гофр также треугольного сечения с размерами: h_n = 10 S = 10 мм и h_n = 300 мм, удаленный от средней линии xx профиля на l = 100 мм.

Малая плоская грань этого гофра, расположенная ближе к торцевой кромке профиля, наклонена к его плоскости под углом α = 62°, а угол между гранями гофра γ = 90°.

Формула изобретения

Гнутый листовой профиль, содержащий выполненные на боковых кромках сплошные продольные гофры заданной высоты и ширины, отличающийся тем, что при изготовлении его из стали с временным сопротивлением разрыву не более 470 МПа и толщиной S = 0,7 - 1,5 мм высота одного из гофр больше высоты другого гофра на (0,8 - 1,5)S, а ширина - на (2 - 3)S, на межгофровом участке выполнен смещенный относительно средней по длине профиля линии на заданное расстояние замкнутый поперечный гофр с высотой, равной (8 - 12)S, при этом все гофры выполнены с треугольным поперечным сечением, угол наклона к плоскости профиля грани поперечного гофра, расположенной ближе к торцевой кромке профиля, равен 60 - 65^o, а угол между гранями этого гофра 90^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1