Листовой гофрированный профиль

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к листовым гнутым профилям. Листовой гофрированный профиль содержит продольные или поперечные гофры заданных размеров, изготовлен из холоднокатаной заготовки в виде волнистого листа определенной толщины радиуса гофра и высоты гофра. Вершины смежных гофров противоположно направлены, имеют общие боковые поверхности. При этом отношение толщины к радиусу гофра и отношение высоты гофра к радиусу гофра находятся в пределах, приведенных в формуле изобретения. Улучшаются потребительские свойства гофрированных листов за счет повышения их жесткости и расширяется область применения. 1 ил.

 

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

Такие профили изготавливают методом холодной формовки в валках профилегибочного многоклетевого стана. Наличие продольных или поперечных гофров на листах значительно повышает их жесткость (несущую способность), что приводит к экономии металла при использовании гофрированных листов в различных изделиях (емкостях, контейнерах, вентиляционных трубах и т.п.). Некоторые виды гофрированных листовых профилей приведены, например, в книге под ред. И.С.Тришевского «Производство гнутых профилей (оборудование и технология)», М., «Металлургия», 1982, с.263, рис.XVIII.1.

Известен листовой гофрированный профиль, на боковых плоских кромках которого дополнительно выполнены сплошные одиночные гофры, количество которых определяется числом замкнутых гофров по ширине профиля, расположенных в шахматном порядке, выдавленных в одном направлении и одинаковых по ширине и высоте со сплошными гофрами (см. а.с. СССР №1557779, кл. B21D 5/06 от 11.04.88). Недостатком этого профиля является относительно невысокая его жесткость, обусловленная наличием периодических (замкнутых) гофров.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является листовой гофрированный профиль, приведенный в справочнике под ред. И.С.Тришевского «Производство и применение гнутых профилей проката», М., «Металлургия», 1975, с.509, №№20-(4…14).

Этот профиль (волнистый лист) содержит продольные гофры заданных размеров и характеризуется тем, что при толщине профиля S=0,8…2,0 мм высота его гофров h составляет 35 мм, а величины отношений S/R=0,02…0,05 и h/R=0,92 (R - радиус гофра). Недостатком известного профиля является относительно невысокая его жесткость (при необходимом количестве металла на его изготовление), а также суженная область его применения.

Технической задачей настоящего изобретения является улучшение потребительских свойств гофрированных листов за счет повышения их жесткости (несущей способности) и расширение области их применения.

Для решения этой задачи предлагаемый листовой гофрированный профиль содержит продольные или поперечные гофры заданных размеров и у сформованного из холоднокатаной заготовки волнистого листа с противоположно направленными вершинами смежных гофров, имеющих общие боковые поверхности, величина отношения толщины листа S к радиусу R гофра находится в пределах: , а величина отношения высоты h гофра к R: , при этом S=0,5…3,0 мм, R≥5 мм, h≥3 мм.

Приведенные геометрические параметры профиля получены опытным путем и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в создании таких параметров гофров, которые приводят при профилировании к появлению остаточных растягивающих напряжений на вершинах гофров и сжимающих напряжений на их смежных боковых поверхностях, что и было установлено при металлографических исследованиях полученных волнистых листов (см. ниже).

Предлагаемый профиль схематично показан на чертеже (вид поперечного сечения гофров).

Вершины 1 гофров образованы дугами окружностей радиуса R, которые находятся с толщиной S профиля, равной 0,5…3,0 мм, в соотношении:

,

а боковые поверхности 2 гофров - общие для смежных гофров 3 и 4 с противоположно направленными их вершинами. Гофры симметричны горизонтальной оси хх, делящей их высоту h пополам, а величина отношения h/R находится в пределах 0,2…0,6, причем R≥5 мм, h≥3 мм.

Ширина (длина) В профиля равна n·в, где n - общее количество гофров, в - ширина (длина) гофра.

Опытную проверку заявляемого профиля осуществляли в ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью определяли величины сопротивления профилей с различными S, R и h их продольному (для профилей с продольными гофрами) или поперечному (для поперечных гофров) изгибу. Кроме того, на образцах, отрезанных от готовых профилей, определяли наличие остаточных напряжений и состояние металла (растянутое или сжатое) на вершинах и боковых элементах гофров.

Наилучшие результаты (требуемая жесткость профилей, минимальная разница между сжимающими и растягивающими напряжениями, а также минимум или отсутствие остаточных напряжений) получены для волнистых листов с рекомендуемыми их параметрами; отклонения от них ухудшали достигнутые показатели.

Так например, при происходило смятие гофров изгибаемых листовых профилей, а при и S=0,5…3,0 мм уменьшалась величина радиуса R, что увеличивало разность между сжимающими и растягивающими напряжениями и приводило к трещинообразованию по вершинам гофров. При величине уменьшалась высота гофров и, следовательно, жесткость профилей, а при жесткость практически не возрастала, но неоправданно увеличивались габариты профилей и расход металла.

Для толщин S≠0,5…3,0 мм приходилось выбирать другие соотношения S/R и h/R, что повышало остаточные напряжения в гофрах и снижало работоспособность профилей, а при R<5 мм и h<3 мм жесткость профилей была недостаточной.

Сравнительные испытания несущей способности предлагаемых профилей и выбранных в качестве ближайшего аналога (см. выше) показали, что жесткость первых из них при одинаковой толщине S была (для профилей равной ширины) меньше на 8…12%, но расход металла на их изготовление сокращался в 1,4…1,7 раза. Два сложенных вместе заявляемых профиля с гофрами противоположного направления (поперечными и продольными) при меньших габаритах по высоте и с толщиной S, меньшей, чем у известного профиля почти в два раза (т.е. S=0,5…1,0 мм), имели жесткость (сопротивление изгибу в любом направлении - продольном или поперечном), большую в 1,5…1,9 раза.

Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что предлагаемые гофрированные профили имеют более широкий диапазон применения, чем известные, а при использовании их в одинаковых объектах заявляемые профили имеют более высокие потребительские свойства.

По данным, полученным в ОАО «ММК», применение предлагаемых гофрированных профилей в различных изделиях сокращает производственные затраты не менее, чем на 30%.

Пример конкретного выполнения

Гофрированный профиль, показанный на чертеже, имеет толщину S=1,8 мм. При этом S/R=0,18, т.е. R=S:0,18=1,8:0,18=10 мм и h/R=0,4, т.е. h=R·0,4=10·0,4=4 мм.

Полная высота профиля - 2h=2·4=8 мм.

Ширина гофра в=8 мм; гофры - продольные и при их числе n=50 ширина профиля B_n=n·в=50·8=400 мм.

Листовой гофрированный профиль, содержащий продольные или поперечные гофры заданных размеров, отличающийся тем, что он изготовлен из холоднокатаной заготовки в виде волнистого листа толщиной S=0,5…3,0 мм, с радиусом гофра R≥5 мм и высотой гофра h≥3 мм, вершины смежных гофров противоположно направлены, имеют общие боковые поверхности, причем отношение толщины S к радиусу гофра R находится в пределах 0,10≤S/R≤0,25, а отношение высоты гофра h к радиусу гофра R - в пределах 0,2≤h/R≤0,6.