Технология изготовления квадратной трубы

Профильные изделия являются одними из наиболее востребованных во многих промышленных и хозяйственных отраслях.

Организация предприятия, производящего профильный металлопрокат, – решение разумное, но требуемое весомых вложений, даже в случае устройства небольшого цеха (запускать сразу мощную линию бессмысленно).

Первое, что стоит сделать предпринимателю – ознакомиться с технологией производства и изучить потребности потенциальных покупателей в регионе.

Современные предприятия выпускают профильные трубы различных типов, форм и назначения

Что такое профильная продукция и какой она бывает?

Профильные трубы изготавливаются для сборки металлоконструкций различных габаритов и назначения: каркасов, ангаров, временных и постоянных теплиц. Стандартный металлопрокат с круглым сечением для таких целей не подходит, так же, как и не годятся профильные трубы для водо- и газопроводов.

Чтобы убедиться в целесообразности выпуска профильных труб, стоит ознакомиться с широким перечнем сфер применения данных изделий:

• профильные трубы стандартной конфигурации. Сфера использования расширена на конструирование строительных лесов, трубопроводов, защиту кабельного оборудования, формирование систем орошения или ограждения.
• магистральные профили. Используются при строительстве крупногабаритных трубопроводов с частыми перепадами давления в качестве опорных сегментов (данные трубы чаще всего изготавливаются по ТУ производителя и под индивидуальный заказ).
• профильный металлический прокат с повышенной устойчивостью к химическим соединениям. Востребован в пищевой, фармацевтической и химической отраслях.
• машиностроительные профили. Применяются в производстве автомобильных поршней, валов, цилиндров, подшипников.

Различны также виды сечения профильных изделий. Оно бывает овальным, плоскоовальным, квадратным, прямоугольным, многоугольным. По отдельному заказу предприятие может иметь возможность производства профилей с сечением в форме треугольника, шестиугольника и т.д.

В сфере строительства востребованы трубы квадратного и прямоугольного сечения

Существует несколько способов изготовления профилей. В зависимости от практикуемого метода производства будут отличаться свойства изделия:

1. Горячекатаные профильные изделия бесшовного типа: используются в средах, требующих повышенных показателей прочности. Обычно антикоррозийны, устойчивы к любым агрессивным кислотам и веществам.
2. Холоднокатаные профили либо же стандартные: более упругие конструкции, способные выдерживать значительные перепады давления.
3. Холоднокатаные профили электросварного типа: прочные и долговечные конструкции, но только при соблюдении норм эксплуатации.

Массовое производство труб, различных по назначению, требуют корректировки в списке требуемого оборудования. Ниже представлена схема производства стандартных профильных труб, которую следует варьировать в соответствии с разработанным бизнес-планом.

Технология изготовления профильной трубы

Теоретически создание профилей с квадратной или прямоугольной формой сечения требует наличие одного лишь станка – вальцовочного, способного обеспечить достаточные для формования условия. Данный способ производства подразумевает закупку обыкновенных стальных труб с круглым сечением и доработку их на вальцовочном стане.

Одним из способов получения профильных труб является прокатка круглых изделий на вальцовочном станке

Полученный металлопрокат будет визуально полностью соответствовать представлениям потребителя о прямоугольных профилях, но в технологическом плане подобные изделия будут считаться выполненными непрофессионально. Способ вальцовки из готовых круглых труб подойдет тем предпринимателям, которые не планируют запускать линию профилей для масштабных задач (таких, как постройка каркасов для ангаров или даже жилых домов).

Важно! Деформированные на вальцовочном стане профили могут применяться только в качестве основы для выносной рекламы (штендеров-мимоходов), для удовлетворения нужд частного строительства, мебели и декоративных интерьерных элементов.

Покупательским спросом данные изделия пользоваться будут, но они совершенно не будут подходить для организации тех конструкций, к которым предъявляются более высокие нормы безопасности и надежности.

Если планируется выпуск более качественных изделий (что значительно расширяет варианты сбыта готовых изделий), то наиболее приемлемым вариантом для организованных предприятий будет производство профильной трубы по полному циклу, включающему в себя множество последовательных этапов.

Изготовление профильных труб по полному циклу

Технология производства профильных электросварных изделий в условиях полного цикла подразумевает наличие следующих операций:

• обработка штрипса;
• формирование и сварка круглой заготовки под профиль;
• профилирование круглой трубы;
• контрольная проверка качества;
• термическая обработка.

Полный цикл производства труб начинается с обработки штрипса — стальной полосы нужной ширины

Основой для создания заготовок под прокат будет металлический штрипс – листы стали требуемого сорта (обычно применяется низколегированная или углеродистая), поставляемые на производственный участок в рулонах.

Предприятия по изготовлению профилей налаживают поставки листового металла напрямую с металлургических заводов, что позволяет не только снизить себестоимость продукции, но и обеспечить контроль качества над каждой единицей товара.

Полезный совет! Штрипс отличается не только сортом и качеством стали, но и толщиной. Наличие у предприятия заготовок различной толщины дает возможность изготавливать трубы всех уровней надежности и расширить сортамент предлагаемой продукции.

Первым этапом в обработке штрипса будет его размотка и порезка на сегменты необходимой ширины. Чтобы нарезать рулон листовой стали на ровные продольные отрезки, необходимо использование специальной резочной установки.

Она рассчитана на нарезку металлических полос толщиной от 5 см (у разных станков свои показатели, также они зависят от толщины штрипса).

Для удобства проведения дальнейших действий полученные отрезки свариваются в единую непрерывную ленту.

Полученную после нарезки и сварки ленту наматывают на постоянно вращающийся барабан. Данный производственный принцип реализуется для того, чтобы вальцы не простаивали, и осуществляли прокат профиля непрерывно. На барабан наматывается резерв будущих заготовок, который также должен периодически обновляться.

Дальнейшим действием будет передача металлической ленты на формовочный стан. Здесь, в нескольких клетях, вальцы формируют заготовку, круглую в сечении.

Заготовка имеет бесконечную протяженность, формовочный станок продолжает производить ее до тех пор, пока не заканчивается лента в барабане.

Обычно этот этап происходит без нагрева, с участием холодной листовой стали, но иногда полоса стали подвергается сразу и термической обработке.

Электросварную трубу легко отличить по наличию шва на одной из сторон

Заготовка с открытым швом передается к сварочной установке, где ее края свариваются посредством высокочастотных токов.

Параллельно этому процессу изделие продолжает сдавливаться вальцами, из-за чего по всей длине шва, и снаружи, и изнутри трубы происходит отхождение лишнего расплава – грата, который тут же удаляется резцами. Заготовки, прошедшие этап сварки, охлаждаются эмульсионными составами.

Принцип проката и контроля профильной трубы

Охлажденная заготовка переходит на стадию профилирования, которое проводится в несколько циклов:

1. Прокат отправляется через вальцы для придания максимально идентичной круглой формы по всей длине изделия;
2. Круглая труба переходит на профилирующий станок для обжимки с четырех сторон: в результате получается металлопрокат с требуемой формой сечения.

Второй технологический этап необходим лишь в том случае, если запланирован выпуск труб с прямоугольным (квадратным, многоугольным) сечением. Для плоскоовальных или овальных профилей достаточен прокат через первые, контрольные вальцы. После этого заготовка режется на отрезки заданной мерной либо немерной длины, в процессе чего подвергается непрерывному охлаждению.

Наиболее «слабым местом» в электросварных конструкциях считается сварной шов, который в обязательном порядке подвергается на предмет герметичности. Изготовление не считается завершенным, а металлопрокат – допущенным к реализации, если не были произведены следующие методы проверки:

1. Вихретоковая дефектоскопия. Дефектоскоп работает по принципу того, что на электромагнитные характеристики любого металла, в том числе и стали, влияют различные степени напряжений, вызываемые дефектами шва, внутренние раковины и другие нежелательные факторы.
2. Визуальный осмотр. Специалист контроля качества осматривает шов с целью обнаружения повреждений, полученных вследствие неисправности формующих и профилирующих вальцов, дефектов электросварки. Специалист также может выявить визуальные недочеты, которые дефектоскоп определить не в состоянии: неровности, механические повреждения.

В продажу пускают только те трубы, которые прошли контроль качества

Данные методы контроля могут использоваться как параллельно, так и в единичном порядке. Кроме осмотра готовых изделий, обязательно проведение систематической профилактики всего оборудования производственного цеха с целью избежать массовой отбраковки изделий.

Для улучшения прочностных показателей стали готовое изделие на завершающей стадии цикла подвергается повторному нагреванию. Необходимо это по той причине, что при деформировании сталей в них образуются внутренние напряжения.

Раскаленное изделие оставляют до полного остывания, после чего передают в фасовочный отдел. Прокат, прошедший этот этап, имеет несколько более высокую себестоимость. Этим и объясняется отсутствие данного процесса на некоторых предприятиях.

Включать этап дополнительной закалки в производственный цикл или нет – зависит от концепции планируемого предприятия.

Оборудование для производства профильных труб

Количество закупаемого оборудования напрямую зависит от того, какой уровень качества рассчитывает получать компания и какие существуют возможные каналы сбыта. Нет смысла приобретать высокопроизводительное оборудование, если единственный доступный на данный момент вариант продажи изделий – мебельные или рекламные компании, небольшие строительные предприятия.

Основные критерии выбора аппаратной составляющей – примерный стартовый капитал и объемы выпускаемой продукции. Для молодого предприятия будет достаточно линии малой, в крайнем случае – средней мощности.

Стандартной линией, на которой будет осуществляться прокат профильных труб, будут следующие аппаратные части:

• станки для разматывания, подготовки и обработки металлических листов (обычно – консольный разматыватель);
• прокатный стан для формовки в круглую трубу;
• узел для сварки заготовки;
• узел для среза кромки сварного шва;
• охлаждающий участок;
• профилировочный стан в многоугольную трубу;
• отрезной нож для нарезки готовых профилей.

Для резки готовых труб в промышленных условиях понадобится специальный станок

Важно! Если планируется участок оцинковки в производственном цехе, обязательным будет также оснащение линии специальной ванной для оцинковки изделий.

Производственные линии могут быть как полностью автоматизированные, так и с обязательным использованием ручной силы. Автоматизированные линии имеют более высокую стоимость, но и большую производительность.

Стандартные линии оснащены только прямоугольными валами.

Для увеличения мощности предприятия и, соответственно, прибыли, придется покупать дополнительные валы, позволяющие придавать профилю квадратную или многоугольную форму.

Кроме закупки оборудования, необходимо учитывать первоначальные расходы на металлический прокат, арендную плату и заработную плату для персонала.

В производственном цеху на одной линии профильной трубы могут работать два человека – оператор станка и подсобный рабочий.

Приглашать придется не только рабочий персонал непосредственно в цех, но и технолога, по возможности – лаборантов, следящих за соответствием выпущенных изделий нормативам.

Такой вид строительного металлопроката, как профильная труба, является актуальным в условиях современной промышленности. Даже небольшое, но грамотно оборудованное и имеющее хорошую репутацию предприятие, может иметь стабильный доход и постоянных заказчиков в самых разнообразных производственных сферах.

Технология изготовления профильных труб

Профилированные трубы не применяются для монтажа трубопроводов в связи с недостаточной устойчивостью к внутренним нагрузкам и меньшей пропускной способностью по сравнению с круглыми, зато используется в промышленности, строительстве зданий различного назначения и частной застройке.

Металлопрофиль отличается от обычных труб не только внешним видом, но и назначением, техническими характеристиками и технологией изготовления.

Что такое профильная труба

Профильными называют полые трубы, поперечное сечение которых выполнено в форме квадрата, прямоугольника или овала. Более редкие трубы с треугольным или многоугольным сечением обычно изготавливают по индивидуальному заказу.

Профилированные трубы используют для изготовления мебели, спортивного оборудования, ограждений, возведения каркасов для промышленных и коммерческих зданий, жилых домов и надворных построек. Из профильных собирают строительные леса, опоры для трубопроводов, рекламные конструкции.

Повсеместное применение профильных труб обусловлено массой достоинств этого вида металлопроката. По способности выдерживать нагрузкам металлопрофиль не уступает деревянному брусу. При этом он дешевле, удобнее в монтаже, легче, не боится воды и не горит.

Для решения различных задач производятся трубы с различными техническими характеристиками: толщиной стенки, формой и размерами сечения.

Стальные трубы с прямоугольным и квадратным сечением используют для возведения несущих конструкций. Металлопрофиль других форм сечения чаще применяют для изготовления мебели и элементов декора.

Технологии производства

Производители металлопроката изготавливают профильные трубы двумя способами: вальцовкой круглой трубы, когда она переделывается из обычной в профилированную и производство полного цикла, представляющее собой изготовление профильной трубы из листового материала.

Профиль из круглой трубы

Чтобы изготовить металлопрофиль из круглой трубы, достаточно одного лишь вальцовочного станка. Необходимое оборудование доступно по цене и компактно и используется как трубопрокатными компаниями, так и частными лицами. Технология, называемая холодной деформацией, не требует больших временных и энергетических затрат.

Производство состоит всего из двух этапов: закупки заготовки и ее доработки. Сварной или бесшовной трубе придают нужную форму, пропуская ее между вальцами станка.

Получаемая таким образом профилированная труба обладает достаточной прочностью для изготовления мебели и элементов декора, строительства беседки или теплицы. Для возведения серьезных объектов, требующих высокой прочности, такие трубы не подходят.

Полный цикл производства

Для сооружения конструкций, к прочности которых предъявляются высокие требования, используют только профильные трубы, полученные в условиях полного цикла.

Такой металлопрокат дороже, но гораздо надежнее, чем профилированный из круглой трубы.

Для изготовления профильной трубы используется штрипс – листовой материал из низколегированной или углеродистой стали. Из штрипса делают круглую заготовку, которую затем профилируют.

Линия полного цикла включает несколько станков, основные из них:

• профилегибочный,
• сварочный,
• вальцовочный,
• линия нарезки.

При полном цикле производства трубы проходят контроль качества. Дополнительно проводят оцинковку и термическую обработку.

Этапы производства металлопрофиля

Основные этапы полного цикла производства следующие:

• обработка штрипса,
• изготовление круглой заготовки,
• профилирование трубы,
• нарезка,
• контроль качества,
• термообработка.

Обработка штрипса

Сырье для профилированных труб на линию производства поставляют с металлургических заводов в виде рулонов – штрипсов.

Рулоны разматывают, нарезают на станке продольной резки на полосы нужной ширины. Затем из нарезанных сегментов сваривают непрерывную ленту, которую наматывают на барабан.

Это делается для обеспечения непрерывности производства – создается технологический резерв материала, чтобы предотвратить простои в работе вальцовочного станка.

Изготовление заготовки

Металлическая лента передается на формовочный стан, где из нее формируется заготовка с круглым сечением.

При прохождении клетей и вальцов формовочного станка из ленты получается непрерывная труба, имеющая незакрытый шов.

На этом этапе пропускают через формовочный стан холодную полосу стали или проводят сразу и термическую обработку.

Трубу передают в сварочную установку, где шов закрывается, и получается заготовка. Сварка производится печным способом, в защитном газе или высокочастотными токами. Шов может быть прямым или спиральным.

Во время сварки вальцы станка сжимают края шва для повышения прочности стыка, в результате образуется грат – излишки расплавленного металла, вдавленные внутрь трубы и на ее внешнюю поверхность. Грат снимается резцом, после чего заготовку охлаждают эмульсионным составом.

Важно! Процесс охлаждения заготовки эмульсионным составом продолжается и на этапе профилирования, и при нарезке.

Профилирование трубы

В зависимости от формы сечения, которое необходимо получить, профилирование трубы проходит в один или два этапа.

1. Заготовку пропускают через калибровочные вальцы, выравнивающие заготовку. После калибровки она имеет одинаковое сечение по всей длине. Если необходима труба овального или плоскоовального сечения, то на этом ее профилирование заканчивается.
2. Если необходима треугольного, квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения, заготовку пропускают через профилирующий станок. Вальцы этого станка обжимают круглую трубу до нужной формы.

Нарезка

Готовую непрерывную трубу нарезают по заданным размерам, не прекращая процесс охлаждения.

Для дополнительной защиты готовых профильных труб используют холодную или горячую оцинковку:

1. Первый метод заключается в нанесении на металлопрофиль слоя порошковой или полимерной краски.
2. Второй метод отличается тем, что готовую трубу предварительно очищают, окунают в ванну с расплавленным цинком, а затем охлаждают и сушат.

Контроль качества

К профильным трубам, изготовленным в условиях полного цикла, предъявляют жесткие требования. Обязательным этапом производства металлопрофиля является проверка качества.

Особенно тщательно контролируют герметичность шва, так как слабым местом сварных труб является именно шов.

Применяется два метода проверки:

• визуальный осмотр,
• вихретоковая дефектоскопия.

Специалист осматривает шов и выявляет нарушения шва, вызванные дефектом сварки, и повреждения, полученные из-за неправильной работы вальцов.

Второй метод проверки – аппаратный. Работа дефектоскопа основана на сравнении электромагнитных характеристик металла на всех участках шва.

На эти характеристики влияет химический состав материала и наличие физических дефектов. Дефектоскоп помогает выявить места непровара шва и раковины, не замеченные при визуальном осмотре.

Процесс производства считается завершенным, а изделие допускается к реализации только после проведения проверки качества.

Термообработка

Для повышения прочности и увеличения срока эксплуатации профильных труб в производственный цикл включают термическую обработку. Готовый металлопрофиль нагревают и оставляют до полного остывания. Это позволяет снять напряжения, неизбежно возникающие в металле при принудительном деформировании труб в ходе профилирования.

Этот этап не считается обязательным и отдельные производители им пренебрегают, чтобы снизить себестоимость производства.

Технология изготовления квадратных металлических труб

Металлическая труба квадратная прочная, эстетичная, долговечная, пластичная, отличается небольшой массой. Изделия просты в монтаже, для скрепления профилей и дополнительных деталей применяются сварочный метод и резьбовые соединительные элементы. Трубы с квадратным сечением используются при возведении жилых и общественных зданий, спортплощадок, телевизионных вышек и т.д.

Металлические квадратные трубы

Что такое квадратная труба

Профильная труба с сечением квадратной конфигурации производится в соответствии со стандартами (ГОСТ 8639-82) либо техническими условиями заказчиков. Изделия имеют 4 ребра жесткости равных размеров.

Профиль отличается небольшой массой, экономичен при производстве. Пластичным изделиям с полостью внутри придается любая (даже сложная) конфигурация.

В работе используется трубогиб разных видов под уровни сложности и объемы производства.

По характеристикам прочности профиль аналогичен со стальным брусом. Показатели обеспечиваются правильной формой, наличием ребер жесткости, придающим изделиям долговечность, износостойкость, способность выдерживать перегрузки. Изделия отличаются высокими показателями точности при выполнении узловых соединений.

Трубы изготавливаются из стальных сплавов с разным химическим составом (08кп, 10пс, 20, Ст2сп, Ст2пс, Ст4сп, Ст4пс, Ст4кп). Длина изделий составляет 5-9 м либо корректируется в соответствии с пожеланиями заказчика.

Стандарты и параметры

Конфигурация, линейка размеров, масса, механические показатели выполняются в соответствии с требованиями сортамента ГOCT 8639-82.

Техтребования к организации производственного процесса зафиксированы в ГOCT 13663-86. Правила нанесения маркировки и логистика выполняются по нормативам ГOCT 10692-80.

Стандарты распространяются на трубы с квадратным сечением электросварные, горячедеформированные и холоднодеформированные.

В соответствии с нормативами сформирован сортамент продукции. В таблице отражаются стандартизированные данные:

• внешние габариты;
• толщина стенок;
• показатели сечения;
• масса 1 м (погонного) и т. д.

По индивидуальному заказу производитель может изменять характеристики. Мастера выполняют профили требуемых размеров, отраженных в диаметрах, толщине, сечении и т.д. Однако необходимо придерживаться соблюдения последовательности технологического процесса и соотношения размерных характеристик.

При изготовлении труб с квадратным сечением методом холодного деформирования внешние габариты должны выполняться в интервале от 10 до 120 мм. Утвержденная линейка параметров толщины стенок варьируется с пределах 1-8 мм.

При производстве труб методом горячей деформации внешние размеры ограничены пределами от 60 до 180 мм, нормативные показатели толщины стенок варьируются от 4 до 14 мм.

При сварочном методе наружные габариты ограничены 10-100 мм, толщина стенок варьируется от 1 до 5 мм. Края изделий по нормативам прямые либо скругленные.

Преимущества

Преимущества металлических изделий с квадратным сечением заключаются в следующих характеристиках:

• универсальности;
• прочности;
• доступной цене;
• пластичности и небольшой массе;
• широкой линейке размеров;
• простой установке;
• жесткости, стойкости к механическим воздействиям.

Универсальность изделий позволяет применять профили в разных сферах строительства, ремонта конструкций, капитальных сооружений. Изделия используются в создании несущих каркасов и декорировании строений.

Небольшой вес и пластичность профиля позволяют сгибать изделие с помощью трубогиба. Для работы сконструированы устройства рычажного типа, гидравлические, с электроприводом. Оборудование выбирается в зависимости от масштаба строений, сложности задач, бюджета на строительство.

Невысокая стоимость обеспечила изделиям широкое распространение. Металлическая продукция экономически выгодна, быстро окупается.

Надежность и прочность конструкций из квадратных труб позволяют выдерживать большие нагрузки длительное время.

Широкий ассортимент профиля позволяет подобрать либо заказать необходимый размер и прокладывать изделия на сложных строительных участках производства или жилого помещения.

Простой монтаж обусловлен монолитной структурой трубы. Параметры конструкции упрощают перевозку и установку на месте.

Стальные трубы с квадратным сечением отличаются большим периодом эксплуатации. Изделия служат более 20 лет при соблюдении стандартов производства, установки и при высоком качестве сырья.

Прошедший обработку металл и прочная квадратная форма сечения обеспечивают стойкость к механическим повреждениям. Изделия оцинкованные приобретают стойкость к коррозии и появлению плесени от воздействия влаги.

Трубы отличаются стойкостью к перепадам температурных режимов (низких, высоких), могут служить в качестве альтернативы арматурным элементам. Изделия используют даже при возведении мостовых сооружений и башен.

Область применения

Трубы с квадратной конфигурацией сечения за счет геометрических показателей, механической устойчивости отличаются широким спектром применения в разных областях строительства. Профили из стали за счет прочности используются при создании металлоконструкций, каркасов зданий, производственых цехов.

В промышленных масштабах профили используются при создании:

• каркасов для мебели (кровати, столешницы, стулья, стеллажи);
• опор для теплиц (прямые и изогнутые трубы);
• каркасов кузовов автомобильного транспорта, грузовых прицепов;
• опор и дизайнерских элементов лестниц, оград, защитных решеток (для конструкций, использующихся на открытом пространстве, применяется оцинкованный материал, противостоящий коррозии);
• входных блоков, арочных и навесных сооружений, козырьков (каркас и элементы декора);
• игровых площадок;
• дизайнерских элементов в оформлении решеток для каминов, печных конструкций.

Особенности производства профиля

Квадратной формы профили изготавливают из обеспечивающей прочность углеродистой стали, добавляются также медные сплавы, латунь, нержавеющая сталь.

По технологии изготовления профили разделяются на изделия, выполненные:

• сварочным способом;
• бесшовным методом по технологии горячей деформации;
• бесшовным способом холодного деформирования.

Сварные профили изготавливаются из стали листовой. Материал нарезают на вытянутые полосы. Для создания непрерывных соединений элементов применяется электросварка.

Затем ленту помещают в станок для формовки, элементы оборудования (вальцы) с помощью давления помогают сформировать круглый профиль.

Стыки запаиваются, заготовки подаются на следующий прибор, на котором с помощью вальцов профилю придается квадратная форма.

При использовании бесшовного метода листовой металл не рекомендован. В производственном процессе необходимы заготовки цилиндрической формы. Профили нагреваются, после достижения необходимой пластичности заготовку помещают под пресс (прошивочный).

На приборе выравниваются внутренние поверхности профиля. Затем заготовку помещают в специальное оборудование с вальцами, которые давлением изменяют профиль, растягивают стенки, придавая соответствующую толщину, диаметр.

Технологический процесс выполняется с нагретой либо остывшей заготовкой. Необходимо учитывать внутренние напряжения, образующиеся в трубах холодной деформации, разновидность профиля необходимо провести через термическое воздействие.

После создания изделий с необходимыми параметрами их помещают в станок с калибрующими вальцами для придания сечению квадратной формы. Изделия осматривают с помощью лазерного либо дефектоскопического оборудования, нарезают.

Помогите развитию канала — ставьте лайки, делайте репосты, подписывайтесь на наш канал и Вы не пропустите еще множество полезных статей! И заходите к нам на сайт посвященный самостоятельному монтажу различных труб.

Труба квадратная – производство и применение

Труба (как круглая, так и квадратная) – это популярный конструкционный материал, который применяется во многих сферах человеческой деятельности. Однако для того чтобы наиболее эффективно использовать трубы квадратного сечения, важно иметь представление о том, какие они бывают и по каким технологиям производятся.

Квадратные трубы производятся как стандартных, так и индивидуальных размеров

Технологии производства квадратных труб

Квадратные трубы по способу производства подразделяются на несколько категорий:

• изготовленные с использованием электросварки;
• бесшовные, полученные по технологии горячего деформирования;
• бесшовные, изготовленные методом холодного деформирования.

Каждая из указанных категорий стальных труб квадратного сечения предполагает использование специальных технологий, в особенностях которых также следует разобраться.

Автоматическая линия производства профильных труб

Использование электросварки

Сырьем для производства сварных труб квадратного сечения служит листовая сталь. Для того чтобы получить из листового металла изделие с квадратным профилем, необходимо выполнить следующие технологические операции.

• Стальной лист, который изначально находится в рулоне, разматывается и нарезается на узкие полосы, которые и являются заготовками для будущих труб.
• Для получения непрерывной ленты стальные ленты свариваются друг с другом.
• Полученная лента подается на формовочный станок, рабочими элементами которого являются вальцы. За счет их давления из стальной полосы формируется круглая труба.
• Стык, пролегающий вдоль сформированной круглой трубы, заваривается. Для этого может использоваться сварка при помощи или неплавящегося электрода в среде защитного газа, или индукционных токов, или плазмы и лазера, или пучка электронов. Последний способ, который является очень дорогостоящим в реализации, применяется крайне редко.
• Полностью готовая круглая труба подается на другой формовочный станок, где при помощи специальных вальцов из нее формируется изделие квадратного профиля.
• После получения трубы квадратного профиля ее качество проверяется при помощи дефектоскопического оборудования, работающего с использованием вихревых токов.
• Если не возникает претензий к качеству готового изделия, его нарезают на отрезки требуемой длины.
• Затем каждую трубу подвергают визуальному контролю, задачей которого является выявление дефектов на ее внешней поверхности.
• Нарезанные и проверенные на соответствие качественным характеристикам изделия упаковываются и передаются на склад готовой продукции.

Производство электросварных труб из стальной полосы (штрипса)

Бесшовная технология

В отличие от вышеописанной технологии, сырьем для производства металлических труб квадратного сечения служит не листовой металл, а цилиндрическая заготовка, которую называют штангой. Сам технологический процесс получения из такой заготовки квадратного профиля состоит из следующих этапов.

• Заготовка цилиндрической формы подвергается значительному нагреву, что необходимо для того, чтобы сделать металл более пластичным. Сразу после нагрева, когда металл приобретает требуемую пластичность, заготовка поступает на прошивочный пресс.
• На прошивочном прессе из цилиндрической заготовки выпрессовывается ее внутренняя часть, и она превращается в пустотелую гильзу, надетую на оправку.
• Вместе с оправкой заготовка поступает на оборудование, рабочими элементами которого являются многочисленные вальцы. При помощи таких вальцов, которые воздействуют на заготовку давлением, стенки гильзы растягиваются. В результате формируется круглая труба, которая соответствует требуемым параметрам по наружному диаметру и толщине стенки. Данный этап технологического процесса может осуществляться с горячим изделием или с уже остывшим до температуры, находящейся ниже точки рекристаллизации. Поскольку в холоднодеформированных стальных трубах в процессе производства возникают значительные внутренние напряжения, изделия необходимо обязательно подвергать последующей термической обработке.
• После окончательного формирования круглой трубы с заданными параметрами из ее внутренней части извлекается оправка. Она подается на оборудование с калибровочными вальцами, которые и формируют из нее изделие с квадратным профилем.
• Готовые трубы, уже имеющие квадратное сечение, проверяются на предмет наличия наружных дефектов, разрезаются на отрезки требуемой длины, упаковываются и передаются на склад готовой продукции.

Станок для производства бесшовной квадратной трубы из круглой

Кустарный способ

При необходимости квадратные стальные трубы можно изготовить и самостоятельно в домашних условиях, используя в качестве заготовки изделия круглого сечения. Рабочими элементами недорогого оборудования для такой переделки являются вальцы требуемого размера.

Следует иметь в виду, что холоднодеформированные трубы квадратного сечения, произведенные в кустарных условиях, не будут соответствовать оговоренной в стандартах прочности, так как они не подвергаются окончательной термической обработке.

Прокатка трубы через вальцы

Какие параметры квадратных труб оговариваются в стандартах

Согласно требованиям стандарта, из перечня стальных труб квадратного профиля формируется так называемый сортамент изделий. Это таблица, в которой содержится информация о всех нормируемых параметрах подобной продукции:

• наружных размерах;
• толщине стенки;
• площади поперечного сечения;
• массе одного погонного метра.

Параметры квадратной трубы

Обратившись к такой таблице, можно не только оптимально подобрать стандартное изделие для решения конкретных задач, но и точно рассчитать массу отрезка трубы определенной длины.

Таблица 1. Параметры выпускаемых стальных квадратных труб согласно изменениям от 01-09-2010

По согласованию с заказчиком производитель может отклоняться от параметров, оговоренных в сортаменте. Однако в обязательном порядке необходимо придерживаться технологии изготовления подобной продукции. По сути, производитель, если этого требует заказчик, может изготовить трубы любых размеров, на которые рассчитано имеющееся в его распоряжении оборудование.

Стандартом, кроме основных параметров труб квадратного сечения, также оговаривается соответствие технологии производства геометрическим размерам изделий. Так, согласно ГОСТу, производители квадратных профилей должны соблюдать следующие требования.

• По технологии холодного деформирования производятся трубы квадратного профиля, наружные размеры которых находятся в интервале 10–120 мм. При этом толщина стенки таких изделий должна составлять от 1 до 8 мм.
• Технология горячего деформирования применяется для производства труб с наружными размерами 60–180 мм и толщиной стенки 4–14 мм.
• Способ изготовления квадратных профилей при помощи сварки может использоваться для производства изделий с наружными размерами 10–100 мм и толщиной стенки 1–5 мм.

Таблица 2. Предельно допустимые по ГОСТу отклонения от размеров

Края стальных труб в соответствии с требованиями стандарта не обязательно должны быть строго прямыми, они могут быть и скругленными. Важно только, чтобы радиус такого скругления не превышал удвоенной толщины стенки трубы.

Сферы применения труб квадратного сечения

Форма сечения позволяет квадратным трубам отлично противостоять изгибающим нагрузкам. При этом такие трубы выдерживают меньшее внутреннее давление, если сравнивать их с изделиями круглого сечения. Именно эти факторы и являются причинами, которые определяют целесообразность применения именно квадратных стальных профилей в качестве основных элементов несущих конструкций.

Квадратные трубы мы видим ежедневно, проходя по междуэтажным лестницам

Незаменима труба квадратного сечения в тех случаях, когда необходимо совместить прочностные характеристики изделия и его привлекательный внешний вид.

Использование стальных квадратных профилей удобно еще и по той причине, что для их соединения между собой и с другими элементами металлических конструкций совершенно не обязательно применять сварку – для этого подходят и резьбовые крепежные элементы.

Самодельный фаркоп конструктивно проще сделать из квадратной трубы

Особенно часто металлические трубы квадратного сечения применяются при изготовлении:

• мебельных каркасов (для этого активно используются не только квадратные, но и прямоугольные профили);
• несущих конструкций для теплиц (в данном случае применяются прямые и гнутые трубы квадратного сечения, при этом для получения требуемого изгиба можно использовать как простейшее ручное приспособление, так и мощное промышленное оборудование);
• рамных конструкций транспортных средств и автомобильных прицепов (использование для таких целей именно труб целесообразно потому, что они при своей высокой прочности на изгиб отличаются незначительным весом);
• несущих и декоративных элементов лестничных конструкций, заборов и ограждений (для изготовления лестниц, заборов и ограждений, эксплуатируемых на открытом воздухе, используются оцинкованные профильные трубы, которые хорошо противостоят коррозии);
• несущих и декоративных элементов козырьков, навесов, арок, целых входных групп.

Таким образом, сфера применения металлических труб квадратного сечения очень широка, что объясняется их технологичностью, выдающимися прочностными и декоративными характеристиками.

Производство профильной трубы – тонкости технологического процесса

Производство профильной трубы имеет ряд нюансов. Осуществляется оно посредством холодного либо горячего деформирования. Это дает возможность предприятиям выпускать бесшовную и сварную трубную продукцию.

Современный рынок профильных изделий изобилует продукцией различных производителей. Потребителям предлагаются конструкции разных размеров, сделанные не только из стали, но и из других материалов.

При необходимости можно приобрести нержавеющие профильные трубы и даже изделия из полимерных составов. Но нас в рамках данной статьи интересуют исключительно стальные трубы.

О тонкостях их изготовления и пойдет речь дальше.

Производство профильных труб сейчас может выполняться по двум основным схемам:

• по полному циклу;
• из круглых труб.

Вторая технология предполагает, что для изготовления профильного изделия используется труба круглого сечения, которую пропускают через специальные вальцы. Оборудование для данной операции имеет сравнительно небольшие размеры. Это позволяет размещать его в небольших по площади производственных помещениях.

Такое оборудование, представляющее собой «компактный» стан для деформирования круглых труб, востребовано многими предприятиями. Состоит оно из комплекта вальцов, через которые пропускается заготовка. По показателю мощности подобные устройства отличаются друг от друга. Наиболее мощные агрегаты дают возможность без проблем профилировать не только сварные, но еще и бесшовные трубы.

Чаще всего на станках для изготовления профильных конструкций осуществляют выпуск неответственных изделий.

Именно таким образом производят трубы для мебельной промышленности, а также продукцию, используемую в качестве декоративных элементов.

Спрос на подобные изделия достаточно высок, но всегда нужно помнить, что они не годятся для применения в конструкциях, к коим выдвигаются высокие требования по надежности.

Профильные изделия, полученные описанным методом холодной деформации, не рассчитаны на эксплуатацию при сколь-либо значительных нагрузках. Обусловлено это их объективно невысоким качеством. Если вам нужна по-настоящему надежная профильная труба, специалисты советуют покупать продукцию, произведенную на промышленных предприятиях по полному технологическому циклу.

Данная технология основывается на применении штрипса, представляющего собой листовой металл, свернутый в рулоны. Доставляют его непосредственно с металлургических комбинатов. Толщина штрипса бывает разной. Это позволяет изготавливать профильные трубы требуемого уровня надежности для использования готовой продукции для различных целей.

В большинстве случаев штрипс, предназначенный для производства квадратных и прямоугольных труб, имеет большую ширину, чем нужно.

В связи с этим его на первом этапе обработки нарезают на отрезки требуемых размеров. Выполняется данная операция на специальной установке продольной резки.

После нее получаются стальные полосы с шириной 5 сантиметров и больше. Их сваривают в одну ленту (она является непрерывной).

Полученную таким образом ленту наматывают на барабан. Подобная схема реализуется для того, чтобы производство происходило непрерывно. Фактически на барабане размещают технологический резерв штрипса, за счет чего вальцы на предприятии не простаивают тогда, когда стальная лента заканчивается.

Ленту подают на стан формовки, который располагает несколькими клетями. В них осуществляется создание круглой по сечению бесконечной заготовки. На данной стадии чаще всего используется холодная сталь, которая не подвергается нагреву. Хотя имеется и технология, предусматривающая нагрев металла.

Все указанные процедуры приводят к формированию трубы с открытым швом. Ее пропускают через сварочную установку, которая производит сваривание круглой конструкции высокочастотными токами. Так как при данном процессе края изделия сжимаются вальцами, снаружи и изнутри трубы происходит выдавливание расплава. Это приводит к образованию грата, который сразу же удаляется при помощи резца.

После этого выполняется охлаждение трубы специальным эмульсионным составом и ее последующее профилирование в несколько этапов:

• сначала заготовка обрабатывается на вальцах, которые обеспечивают идентичность ее сечения по всей длине конструкции;
• затем труба круглого сечения с четырех сторон обжимается на других вальцах, в результате чего на выходе получается готовое профильное (прямоугольное либо квадратное) изделие.

Если же изготавливается плоскоовальная или же овальная конструкция, вторые вальцы не нужны – требуемую форму труба получает уже на первом технологическом этапе.

На финальной стадии готовые профильные трубы режутся пилой по заданным размерам на отдельные отрезки. Дополнительно отметим, что изделие непрерывно охлаждается и в процессе такой резки, и во время операции формирования трубы с тем или иным профилем.

Готовые трубы обязательно проходят процедуру довольно-таки строгого контроля, в ходе которого проверяется состояние получившегося сварного шва. Причем анализ ведется по двум параллельным методикам:

1. Визуально. Осмотр изделий специалистом – обязательный этап контроля качества изготовления профильных труб. Он позволяет установить дефекты труб, которые могут вызываться повреждением вальцов либо их износом.
2. Дефектоскопия (вихретоковая). Методика проверки шва базируется на том, что различные виды напряжений, внутренних раковин и иных дефектов, а также химический состав металла оказывает влияние на его магнитные и электрические характеристики. Анализ всех указанных факторов дает возможность выявить возможные проблемы с готовой продукцией.

Для нивелирования внутренних напряжений, возникающих в стали при ее деформировании, профильные трубы после всех производственных этапов нагревают, а затем оставляют под открытым воздухом до тех пор, пока они не остынут.

Так поступают далеко не на всех предприятиях, стремясь снизить себестоимость продукции.

Но если описанный этап не включается в производственный процесс, готовые профильные конструкции будут иметь существенно меньшую прочность, а следовательно, и долговечность эксплуатации.

Решив наладить собственную производственную линию по изготовлению профильных конструкций, следует обдумать вопрос о том, какую по уровню качества продукцию вы планируете получать.

Если вы будете реализовывать готовые трубы мебельным компаниям, фирмам, занимающимся несложными строительными работами, монтажом оград и заборов, вполне подойдет небольшой по мощности станок.

Он обеспечит выпуск вполне достойных по качеству труб.

• В тех же случаях, когда предприниматель хочет по-настоящему серьезно заняться производством изделий с разными профилями, ему понадобится полноценная производственная линия. В ее состав в этом случае будут входить следующие агрегаты:

• профилегибочная установка;
• линия для получения труб из круглых заготовок;
• сварочная линия, работающая в автоматизированном режиме;
• агрегат для нарезки готовых изделий.