Масса профильной трубы

При выборе труб нестандартного сечения следует обращать внимание не только на их габаритные параметры, но и учитывать общий вес. Это немаловажно при проектировании сложных конструкций – масса профильной трубы напрямую влияет на характеристики объекта, независимо от его вида или применения. В особенности это важно для строительной сферы и при изготовлении станков и отдельных агрегатов для них. Но сначала необходимо рассмотреть возможные способы изготовления полых стальных изделий.

Производство

Толщина стенки профильной трубы определяется процессом первичной обработки железных заготовок. Они могут представлять собой стальные болванки прямоугольной или круглой конфигурации или листы определенной толщины. Способы производства отличаются технологией и возможностью изготавливать изделия определенных габаритов.

Горячекатаные

Если необходимо получить конструкции с большими размерами и толщиной стенки, превышающей стандартные - лучше всего применять горячекатаный метод производства. На первом этапе цельнометаллическая болванка из углеродистой или легированной стали проходит стадию термической обработки. Ее поверхность подвергается нагреву до температуры плавлений.

Затем с помощью продольного пресса происходит формирование внутренней полости. Для придания трубе нужной конфигурации термоустойчивые вальцы обрабатывают ее внутреннюю, а также наружную поверхность. Во время этого процесса поддерживается постоянная температура изделия. После этого можно провести закалку материала или охладить его с помощью водяных струй.

Используя этот метод изготовления можно получить профильные конструкции со следующими геометрическими параметрами:

• Габаритные размеры – от 60*60 до 180*180 мм.
• Толщина стенок: 4-14 мм.

Максимальные допуски по размерам для горячекатаных бесшовных труб зависят от выбранной точности изготовления. Для нормального показателя они не должны превышать ±1,5%, а для изделий с повышенной точностью изготовления ±1,25%.

Холоднокатаные

Для производства бесшовных профильных труб с лучшими показателями точности рекомендуется использовать технологию холодной обработки металла. Начальные стадии производства совпадают с процессами для горячекатаных процессов. После получения заготовки нужной конфигурации происходит ее охлаждение. Дальнейшая контролируемая деформация выполняется методом волочения – многократной прогонки изделия через специальную форму.

Выполнение этой процедуры может занимать от 30 мин до нескольких часов в зависимости от размеров исходной заготовки и нужной формы изделия. Однако после проведения всех этапов обработки можно добиться максимальной точности размеров по всем геометрическим параметрам.

В итоге получаются профильные трубы с размерами большей точности:

• Габариты – от 10*10 до 120*120 мм.
• Толщина стенок 1-8 мм.

Предельно допустимые значения допусков составляют ±0,3 и ±0,25 мм в зависимости от выбранной точности изготовления.

Сварные

Технология производства этих профильных изделий заключается в механической обработке ранее порезанных стальных листов. Система вальцов выполняет загибы определенной конфигурации. Место стыка краев листа соединяется с помощью сварки. В результате получаются конструкции со следующими параметрами:

• Габариты – от 10*10 до 100*100 мм.
• Толщина стенок: 1-5 мм.

Но как определить массу погонного метра профильной трубы? Для этого нужно знать ее технические параметры.

От чего зависит вес конструкции

Для определения точного веса стального профиля необходимо узнать ряд его важнейших параметров. Прежде всего – геометрические размеры.

К ним относятся – высота (ширина) конструкции, толщина стенки. Согласно этим характеристикам можно определить объем материала, использованного для изготовления 1 м.п. Для этого необходимо воспользоваться простой формулой:

M=(Ro/7850)*0.0157*S*(А+В-2,86*S)

Где М – масса 1 м.п. изделия;

Ro – удельный вес в зависимости от используемого материала;

А и В – размеры сторон;

S – толщина профиля.

Используя эту простую формулу можно оперативно провести расчет массы профильной трубы стандартной формы. Однако помимо этого методика будет работать только для изделий определенной конфигурации. К ним относится квадратный и прямоугольный прокат. Именно поэтому перед проведением расчетов нужно знать виды профильных труб – квадратные, прямоугольные и овальные. Для последних методика вычисления удельного веса не может быть универсальной. Это объясняется разнообразием форм и значений изменения радиусов в каждом типе конструкций.

Помимо геометрических данных нужно знать удельный вес материала изготовления. Он измеряется в кг/м?. Зная его можно определить зависимость вида, толщины и массы изделия от исходного материала изготовления. В таблице показаны значения удельного веса марок стали, которые чаще всего используются для изготовления полых стальных конструкций.

Подставляя эти значения в формулу можно без труда узнать, чему равняется масса 1 м профильной трубы. Эта же методика расчета будет актуальна и для особых марок стали – нержавеющие высоколегированные. В большинстве случаев они изготавливаются в качестве декоративных элементов интерьера или являются компонентами мебели.

Во время выполнения расчетов нужно учитывать допустимые отклонения в изделии. Если объем пустотелых конструкций будет большой, то даже небольшое несоответствие геометрических размеров может привести к искаженному результату.

Для большинства труб степень отклонения наружных размеров невелика и составляет от 1,25% до 3% от номинального. Однако толщина перегородки может изменяться в куда большем диапазоне. Для горячекатаных допустимы отклонения до 15% на 1 м.п. Холоднодеформированные имеют меньшее значение – до 12%. Сварные конструкции обладают самой высокой точностью изготовления и поэтому допустимая норма отклонения у них составляет 10%.

Параметры выбора

Как определить оптимальную модель профильной конструкции. Сначала следует знать область ее применения. Если на поверхность изделия не будет воздействовать механическая нагрузка – можно отталкиваться только от требуемых габаритов. Толщина профиля может учитываться лишь для установки крепежных элементов.

Для опорных и несущих конструкций помимо геометрических параметров нужно знать максимальную нагрузку, которую сможет выдержать стальной профиль. Она определяется возможностью конструкции выдерживать внешнее воздействие массой без возникновения дефектов. Такие показатели важны при проектировании стеллажей из профильной стальной трубы. Для углеродистых сталей, которые стандартно используются при изготовлении проката, значения максимальной нагрузки представлены в таблице.

Зная максимально возможную нагрузку можно выбрать оптимальный профиль изделия. Это позволит оптимизировать расходы на закупку материалов и уменьшит трудоемкость работ по монтажу будущей конструкции. Немаловажным фактором является и ее общий вес – правильно подобранный стальной профиль будет обладать всеми нужными эксплуатационными свойствами при оптимальном показателе массы.

В итоге можно сказать, что масса профильной трубы - это производная от нескольких важнейших параметров. Прежде всего – геометрических размеров изделия. Согласно им формируется основной вес профиля. Немаловажными являются физические характеристики материала изготовления – удельный вес. В совокупности они формируют общую массу изделия