Швеллер - распространённый вид объёмного металлического профиля, который находит широкое применение в промышленности и в строительстве. В частности, такой прокат часто используют в качестве опорных элементов под оборудование и металлоконструкции каркаса зданий. Этому способствует высокая жёсткость поперечного сечения швеллера. Разберемся, в чем же заключаются основные отличия между швеллером горячекатаным и гнутым швеллером.
Швеллер горячекатаный производится путем пропускания разогретого стального слитка (или заготовки) через систему валков прокатного стана. Этот процесс позволяет получить профиль с высокой точностью размеров и отличными прочностными характеристиками. Важно отметить, что горячекатаные профили, благодаря технологии производства, обладают большей толщиной металла в углах, что обеспечивает им повышенную устойчивость к нагрузкам.
В отличие от горячекатаного, гнутый швеллер материал изготавливается из стального листа методом холодной гибки на профилегибочном оборудовании. Гнутый профиль это, по сути, согнутый в нужную форму стальной лист. Этот способ позволяет получать швеллеры различной конфигурации, в том числе и нестандартных размеров, а также использовать оцинкованный металл.
Классификация и общая характеристика швеллерных профилей
Сортамент швеллеров определяется:
Материалом. Основная доля применения приходится на стальные швеллеры, но аналогичная продукция выпускается также из цветных маталлов, например, алюминия и его сплавов.
Способом производства. Стальные швеллеры изготавливаются прокаткой (горячей и холодной), а также профилированием из листового проката (оба вида деформирования могут быть горячим и холодным). Алюминиевые/дюралюминиевые швеллеры производят преимущественно горячим прессованием (экструдированием).
Видом поперечного сечения: равнобокие П-образные швеллеры характеризуются одинаковой высотой полок, неравнобокие – разной. В У-образных швеллерах полки по отношению к дну располагаются не перпендикулярно, а под углом.
Описываемая продукция отечественного производства выпускается в соответствии с техническими требованиями разных стандартов. Так, ГОСТ 8240-97 распространяется на стальные горячекатаные швеллеры общего назначения, ГОСТ 19425-74 – на стальные швеллеры специального применения, ГОСТ 8278-83 и ГОСТ 8281-80– на гнутые неравнополочные швеллеры. В последнее время активно внедряются облегчённые экономичные профили с уменьшенной толщиной стенок (ТУ 14-2-1185-97).
Особенностями всех видов швеллерного профиля считаются:
Высокая жёсткость в продольном и поперечном направлениях;
Удобство при выполнении монтажно-сварочных работ, что связано с наличием горизонтальных участков – вертикального (дно) и горизонтального (полки);
Сравнительно небольшой вес поперечного сечения погонного метра.
Выбор типоразмера швеллера производят по высоте полки и виду профиля, дополнительно указывают особые характеристики. Например, маркировка «Швеллер 12ПЭ» соответствует экономичному П-образному профилю с уменьшенной толщиной стенки.
Основное отличие в технологических параметрах швеллеров заключается в способе их получения – прокаткой или гибкой (профилированием).
Горячекатаные швеллеры
Горячая прокатка – это процесс деформирования, который происходит при температуре выше температуры рекристаллизации материала заготовки. Механические свойства горячекатаных металлов, как правило, однонаправлены, и остаточные напряжения, вызванные деформацией, являются обычным явлением.
В результате последовательного обжатия металла в нескольких клетях прокатного стана полуфабрикат постепенно приобретает нужную форму. С целью снижения деформирующих усилий, а также нагрузок на прокатные валки последние постоянно охлаждаются. Неравномерное охлаждение вызывает множество остаточных напряжений, характерных для форм с неоднородным поперечным сечением. Поэтому в местах перехода от полок ко дну швеллера формируются остаточные напряжения, которые не всегда могут сниматься последующей термообработкой.
Концентратором напряжений являются также наружные грани перехода от полок ко дну швеллера. Если по внутреннему сечению места переходов оформляются радиусами, то внешние стенки сопрягаются с дном под прямым углом, что снижает прочность швеллерной конструкции, особенно, если на неё воздействуют динамические и ударные нагрузки, а также вибрации. Указанные обстоятельства предопределяют повышенные значения коэффициентов запаса прочности, которые приходится закладывать конструкторам.
Преимущество горячекатаных швеллеров – низкая стоимость товара, что определяется высокой производительностью прокатных станов и малыми отходами производства. Кроме того, прямые участки позволяют сэкономить на размерах зон, предназначенных под соединение металлоконструкций между собой.
Гнутые швеллеры
В качестве заготовок тут используется горяче- или холоднокатаный листовой/полосовой прокат. Выбор определяется:
Конечными механическими характеристиками изделия;
Толщиной полосы;
Шириной полосы;
Качеством поверхности готового швеллера;
Маркой материала.
Гнутые швеллеры из толстолистового проката со значительной шириной полок получают в горячем состоянии.
Процесс профилирования заключается в том, что исходную полосу заправляют в зазор между валками профилегибочного стана и постепенно обжимают металл до обеспечения необходимого угла наклона полок (он, в отличие от прокатных швеллеров, не обязательно может быть прямым). Далее следует размерная резка полуфабриката на комбинированных пресс-ножницах. В зависимости от объёмов производства они могут устанавливаться на отдельном участке или встраиваться в состав линии профилирования.
В процессе гибки на внутренней поверхности перехода от дна к полкам образуются напряжения сжатия, а на внешних – напряжения растяжения. Однако, в отличие от катаных швеллеров, величиной этих напряжений можно управлять. Самый простой способ – разумное увеличение угла гиба (это, кстати, снижает и риск трещинообразования, особенно для малопластичных материалов).
Гнутые швеллеры характеризуются следующими достоинствами:
Меньшими энергозатратами на производство (установочная мощность прокатного стана намного превышает аналогичный показатель для профилегибочной линии);
Улучшенным качеством поверхности готового изделия;
Простотой переналадки профилегибочного стана на новый типоразмер швеллера;
Снижением концентрации напряжений и равномерностью их значений по длине продукта.
Некоторым ограничением может стать увеличение размеров зоны, необходимой для соединения гнутого швеллера со смежной деталью, поскольку боковые участки радиусного перехода использованы быть не могут.
Основное различие между этими двумя типами швеллеров заключается в их прочности и несущей способности. Горячекатаный профиль, благодаря равномерному распределению металла по сечению, выдерживает значительно большие нагрузки, чем гнутый. Поэтому он чаще используется в несущих конструкциях, требующих высокой надежности.
Гнутый швеллер, в свою очередь, более легкий и экономичный в производстве. Он хорошо подходит для использования в конструкциях, не подверженных высоким нагрузкам, например, в качестве направляющих, элементов каркаса или декоративных деталей. Также, гнутый швеллер позволяет использовать различные марки стали, в том числе и с защитными покрытиями, такими как цинк.
Выбор между горячекатаным и гнутым швеллером зависит от конкретных задач и требований проекта. Если необходима высокая прочность и надежность, следует отдать предпочтение швеллеру горячекатаному. Если же важны легкость, экономичность и возможность получения нестандартных форм, то гнутый швеллер будет оптимальным решением. При выборе следует учитывать наличие нужного типа горячекатаных профилей и размера у компании, предлагающей услуги по резке и доставке товара. Всегда можно заказать необходимый объем металлопроката, уточнив длину и другие параметры в сети металлобаз Металл ДК в Москве.
