ЛИСТОВОЙ ГНУТЫЙ ПРОФИЛЬ Российский патент 2009 года по МПК B21D13/10 B21D5/06 

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству листовых гнутых профилей.

Листовые гнутые профили изготавливаются на профилегибочных станах путем последовательного формообразования гофров волнистой формы с последующей осадкой их для получения ребристого профиля в последних клетях.

Известны листовые гофрированные профили, типа ребристых плит, с продольными гофрами и боковыми стенками, перпендикулярными основаниям гофров и с радиусами закруглений между боковыми стенками и вершинами гофров.

Конструкции таких профилей описаны в справочнике Производство и применение гнутых профилей проката / Под редакцией докт. техн. наук, проф. И.С.Тришевского. М.: Металлургия, 1975 г., глава VI, параграф №5, с.216-227.

Недостатком такого гофрированного профиля, типа ребристых плит, является его низкая продольная жесткость.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является листовой гнутый профиль с продольными гофрами, стенки которых наклонены в сторону оснований гофров, с радиусами закруглений между боковыми стенками и вершинами гофров, а ширина оснований гофров меньше ширины их вершин (патент РФ №2281178, кл. B21D 13/10).

Недостатком известного листового гнутого профиля является его низкая жесткость при заданной высоте профиля, обусловленная не рациональной геометрией гофров. Это приводит к применению дополнительных элементов для увеличения общей жесткости конструкции.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение жесткости листового гнутого профиля.

Для решения этой задачи у предлагаемого листового гнутого профиля со сплошными гофрами, стенки которых наклонены в сторону оснований гофров, и с радиусами закруглений между боковыми стенками и вершинами гофров, а ширина оснований гофров меньше ширины их вершин, согласно изобретению основания боковых стенок гофров выполнены примыкающими друг к другу или с зазором, равным 0,1…3,0 толщины листа, высота гофров h_r составляет 0,6…2,6 их максимальной ширины, радиусы закруглений R составляют 0,2…7,0 толщины листа, стенки наклонены под углом 10°…60° к их вертикальной осевой линии, а расстояние между гофрами t составляет 1,0…11,0 максимальной ширины гофров b_r.

Приведенные соотношения параметров профиля получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в новой форме гофров, а также оптимизации их параметров.

Техническим результатом изобретения является увеличение продольной (по направлению гофров) жесткости листового гнутого профиля, благодаря максимальному увеличению горизонтальных участков гофров, воспринимающих изгибающие нагрузки. Разработка формы листового гнутого профиля и определение его основных параметров были проведены методом математического моделирования. Окончательно геометрия и конфигурация профиля были уточнены при опытной проверке.

Листовой гнутый в поперечном сечении представляет собой ряд чередующихся сквозных гофров. Боковые стенки наклонены в сторону оснований гофров и расположены по отношению к осевой линии гофра под углом α=10…60°, между стенками и основаниями находятся участки с радиусами закруглений, равными 0,2…7 толщины листа. Радиус закруглений следует выбирать исходя из пластического состояния деформируемого металла, а также расположения линии сгиба относительно волокон прокатки. Высота гофров h_r составляет 0,6…2,6 их максимальной ширины b_r, где b_r - максимальная ширина гофра, а расстояние между гофрами t составляет 1…11 максимальной ширины гофров b_r.

Основания боковых стенок гофров выполнены примыкающими друг к другу или с зазором, равным 0,1…3,0 толщины листа.

Наличие плоских боковых поверхностей листового гнутого профиля улучшает его потребительские свойства. Упрощается сборка профиля с различными конструкционными элементами, например швеллерами, уголками и теплоизоляционными плитами.

Увеличение угла между боковыми стенками и осевой линией гофра более 60 градусов приводит к снижению несущей способности профиля, а уменьшение угла на величину менее 10 градусов ведет к относительному увеличению массы профиля. Если отношение высоты гофров h_r составляет менее 0,6, то непроизводительно возрастает масса гнутого профиля, а при отношении более 2,6 профиль становится трудновыполнимым методом прокатки. Для получения радиусов закруглений R между боковыми и горизонтальными участками гофров менее 0,2 толщины листа требуются специальные технологические приемы, значительно усложняющие процесс прокатки, а при R, большем 2,6 толщины листа, трудно обеспечить стабильность геометрии гофра. Если расстояние между гофрами t превышает 11,0 значений максимальной ширины гофров b_r, то несущая способность гнутого профиля резко падает. Расстояние между гофрами t не может быть меньше максимальной ширины гофров b_r, а при t, равном 1,0b_r, гофры плотно примыкают друг к другу. После прокатки листовых гнутых профилей из высокоуглеродистых сталей основания боковых стенок гофров примыкают друг к другу с зазором, равным 0,1…3,0 толщины листа. Это связано с упругим пружинением металла при гибке и не ведет к снижению несущей способности гнутого профиля.

Предлагаемый листовой гнутый профиль (поперечное сечение) представлен на фиг.1; на фиг.2 конфигурация его гофра.

Поперечное сечение профиля толщиной S состоит из гофров 1, содержащих плоские горизонтальные вершины 2 и межгофровые участки 3, сопряженные наклонными стенками 4, а расстояние между сквозными гофрами по ширине профиля - t. Гофры имеют высоту h_r, ширину вершины b_r и угол наклона боковых стенок к осевой линии гофра - α. Переходы 5 и 6 между стенками и основаниями выполнены с радиусами закруглений R. Краевые участки 7 профиля могут быть плоскими (см. фиг.1) или же с отбортовками (не показаны); полная ширина профиля - В.

Для опытной проверки предлагаемого технического решения в условиях ЛПЦ-7 ОАО «ММК" были изготовлены гофрированные профили из разных марок сталей с толщиной листа 0,3…1,2 мм, и с конфигурацией гофров, показанной на фиг.1, с различными параметрами. Изготовление гнутых профилей производилось методом поэлементной гибки.

Контрольные испытания показали, что момент сопротивления W_x у предлагаемых профилей почти в 2 раза выше, чем у ближайшего аналога.

Таким образом, опытная проверка подтвердила правильность заявляемого технического решения для выполнения поставленной задачи и его технико-экономические преимущества перед известным объектом.

Пример конкретного выполнения.

Листовой гнутый профиль изготовлен из стали 08кп ГОСТ 16523-70 толщиной S=0,45 мм и имеет вид, показанный на фигуре.

Параметры профиля:

R=6,67×S=6,67×0,45=3 мм; h_r=0,713×b_r=0,713×28=20 мм; α=54°; t=1,4×h_r=1,4×20=28 мм; В=1200 мм.

Число гофров: четыре.

Изобретение относится к прокатному производству, в частности к производству листовых гнутых профилей. Листовой гнутый профиль имеет сплошные гофры, стенки которых наклонены в сторону оснований гофров. Имеются радиусы закруглений между стенками и горизонтальными участками гофров. Ширина оснований гофров меньше ширины их вершин. При этом основания боковых стенок гофров выполнены примыкающими друг к другу или с зазором и находятся в определенном соотношении: высота гофров с их максимальной шириной, радиусы закруглений - с толщиной листа, а расстояние между гофрами - с их максимальной шириной. При этом стенки наклонены под определенным углом к их вертикальной осевой линии. Увеличивается жесткость гнутого профиля и улучшаются его потребительские свойства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Листовой гнутый профиль со сплошными гофрами, стенки которых наклонены в сторону оснований гофров, и с радиусами закруглений между стенками и горизонтальными участками гофров, а ширина оснований гофров меньше ширины их вершин, отличающийся тем, что основания боковых стенок гофров выполнены примыкающими друг к другу или с зазором, равным 0,1…3,0 толщины листа, высота гофров h_r составляет 0,6…2,6 их максимальной ширины, радиусы закруглений R составляют 0,2…7,0 толщины листа, стенки наклонены под углом 10…60° к их вертикальной осевой линии, а расстояние между гофрами t составляет 1,0…11,0 максимальной ширины гофров b_r.

2. Профиль по п.1, отличающийся тем, что основания боковых стенок гофров примыкают друг к другу с зазором, равным 0,1…3,0 толщины листа.