Области применения профильного металлопроката
Стали являются одним из основных и, пожалуй, наиболее универсальным видом конструкционных материалов. Широкая сырьевая база, высокая прочность при умеренной массе и хорошей долговечности, позволяют использовать стальной прокат практически во всех областях промышленного производства и строительной индустрии.
После остывания стальной отливки в форме, ее формуют на огромных прокатных станах в брусок или круг. Затем последовательно прокатывают на ряде клетей, придавая требуемую форму. Если нужна арматура, катанка или проволока, то начальная форма проката – круг. Если необходим лист или профильный прокат, тогда формуют лист необходимой толщины и ширины. Круг, как полуфабрикат, можно использовать для изготовления бесшовных труб или применить в машиностроении для обработки резанием.
Наиболее универсальным видом металлопроката является листовой прокат. Вначале лист формуют горячим прокатом, придавая требуемую толщину и ширину, затем, если это требуется, производят холодный прокат для окончательной подгонки толщины и повышения чистоты поверхности. Обычно лист является сырьем для машиностроения и исходным материалом для производства других видов проката.
Простейшей продукцией, полученной из листа, является стальная горячекатаная лента. Горячекатаная лента используется в качестве крепежного элемента в строительстве или в качестве сырья для штамповочных цехов машиностроительных предприятий. Холоднокатаная тонкая лента с высоким качеством отделки называется штрипс, и используется для штамповки небольших изделий или в качестве крепежного элемента (например, в упаковке промышленного оборудования). Реже штрипс используют для высечки небольших деталей корпусов различных приборов.
Более сложным прокатом, полученным из стального листа, является стальной уголок. Различают равнополочный и неравнополочный стальной уголок. В отличие от листа, уголок имеет меньшую массу при той же прочности на изгиб и кручение, но и места он занимает несколько больше. Что связано с наличием продольного ребра жесткости вдоль всего изделия. Уголок используют для сборки несущих каркасов небольших строений и корпусов устройств, для которых малые размеры важнее минимизации массы. Например, корпусов бытовых электроприборов.
Если сформовать на профиле два продольных ребра жесткости под углом 90* одно к другому, то получим швеллер. Производство швеллера подразумевает несколько большую деформацию металла, чем в случае уголка, поэтому, швеллер чаще производят горячим прокатом. Холоднокатаный швеллер имеет толщину стенки не более 2-3 мм. При усложнении формы профиля происходит увеличение поперечного сечения профиля, что благоприятно сказывается на жесткости и прочности профиля, но, приводит к увеличению размеров несущей конструкции, что осложняет компоновку узлов и агрегатов внутри конструкции. Чаще всего, швеллер изготавливают сравнительно массивным, и используют для жестких, недорогих конструкций. В строительстве швеллер применяют там, где более сложные и массивные профили не требуются, например, для возведения легких высотных конструкций или для сборки каркасов верхних этажей.
Иногда швеллер применяют в качестве монорельса, например, для электросталей и небольших мостовых кранов.
Для достижения максимальной жесткости, при том же поперечном сечении профиля, и придания дополнительных возможностей, вместо швеллера используют профильный трубы. От швеллера они отличаются наличием четвертой стенки, замыкающей швеллер в трубу. Различают два основных вида профильных труб: квадратного и прямоугольного сечения. Их области применения схожи, основное различие состоит в геометрии размещения и направлении максимальной прочности к поперечным нагрузкам.
Профильные трубы широко используются для сборки легких конструкций, для которых важна жесткость при минимальной массе. Например, лафеты артиллерийских орудий или рамы металлообрабатывающих станков.
Еще более сложным видом профиля является двутавр. В отличие от предыдущих вариантов, при производстве двутавра происходит, не столько деформация изгиба, сколько деформация течения металла, поэтому, двутавр производят только горячекатаным. Двутавр разработан специально для строительства, из него собирают жесткие каркасы крупных зданий и сооружений. Более сложные профили практически не используются.
Из простых стальных профилей можно отметить шестигранник, квадрат и многогранные профили большого сечения. Они редко применяются в качестве конструкционных элементов, но, они составляют солидную долю сырья машиностроительных предприятий.