Статьи Статьи

Конструкции из металлических профилей




Конструкции из металлических профилей

Металлические профили бывают раз­личной длины, ширины, толщины и формы. На фото 1 показан далеко не полный ассортимент профилей. Из них делают множество различных изделий, включая вспомогательные инструменты, которые не везде продаются или стоят очень дорого. Так, например, из металлических профилей можно изготовить приспособ­ление для работы на столе станка с циркулярной пилой, заменяющее фрезерную машинку.

Профили могут быть из конструкционной или легированной стали, латуни, алюминия Более мягкий материал — медь продают, как правило, только в виде листа или трубок так как профили из нее недостаточно жесткие.

Свойства различных материалов. Прежде чем приступить к созданию той или иной конструкции, того или иного изделия необходимо продумать вопрос о ее прочности. Большое значение при этом имеет поперечное сечение применяемых профилей. Например, пруток круглой конструкционной стали 074,6 мм и длиной 1 м, собственный вес которого — 34,3 кг, способен выдерживать такую же нагрузку, что и двутавровый профиль высотой 110 мм и весом всего лишь 9,66 кг. А сопоставимая по нагрузке конструкция с подкосом из той же стали весит каких-то 3 кг. Правильный выбор профиля позволяет сэкономить материал при уменьшении веса конструкции.

Яркими примерами жестких металлосберегающих конструкций, выдерживающих огромные нагрузки, могут служить бурильные вышки, башенные краны и знаменитая Эифелева башня.

Выбор материала. Прочность конструкции зависит и от используемого материала. Так, алюминий легче стали, но одновременно менее стоек к нагрузкам. Чтобы алюминиевую конструкцию приблизить по нагрузке к стальной, ее надо сделать из более толстостенных, а значит и более тяжелых про­филей.

Конструкционная сталь может быть в виде горячекатаных, холоднокатаных или холоднотянутых лис­тов, лент, профилей, труб или прутков. Предел прочности на растяжение материала составляет 370 Н/мм2. При боль­шей нагрузке сталь разрушается.

Предел прочности на изгиб конструкционной стали при переменной нагрузке, действующий в различных направлениях (как на мачту во время ветра), составля­ет порядка 50-75 Н/мм2, при постоянной нагрузке —115-165 Н/мм2.

Конструкционную сталь толщиной до 5 мм можно легко обрабатывать в до­машних условиях (например, пилить, ре­зать сверлить, гнуть в холодном состоянии). Более толстые профили можно ре­зать с помощью угловой шлифовальной машинки или газовых резаков. Соедине­ния между заготовками из конструкционной стали можно выполнять на заклеп­ках, болтах, сварке.

Высоколегированные стали, в том чис­ле инструментальные и нержавеющие выпускают в виде листов, профилей и стержней. Их прочность на растяжение превышает на 1/3 аналогичный показа­тель обычных конструкционных сталей, однако по пластичности они примерно равны или даже несколько уступают по­следним. Поэтому для изготовления не­сущих конструкций следует использо­вать легированную сталь, по меньшей мере, равную по размерам конструкци­онным.

Обрабатываемость высоколегирован­ных сталей примерно такая же, как и конструкционных. Однако они более вязкие, поэтому резать их газовым резаком не­возможно (альтернатива — плазменный резак).

Возможны соединения высоколегиро­ванных сталей на заклепках, болтах, пай­ке, сварке в среде защитного газа. С электрической сваркой несколько слож­нее: во-первых, очень дорого стоит сва­рочный флюс, во-вторых, электроды, как правило, применимы только со свароч­ными аппаратами постоянного тока.

Если надо согнуть уголок или П-образный профиль под углом 90°, прорезать их не следует. Для этого достаточно сделать один (или соответственно два) V-образный вырез.

Один отрезок уголка закрепляют в тисках, другой загибают от руки, ставя его пер­пендикулярно первому. Окончательно угол доводят слесарным молотком.

Соединяемые заготовки кладут на рабо­чий стол так, чтобы между ними был угол на 3-5° больше прямого. При образовании сварного шва профили подтягиваются до упора один к другому, образуя угол в 90°.

Сварку ведут в направлении снаружи - внутрь, прихватив профили сначала в на­ружном, затем во внутреннем углу. После этого можно накладывать сварной шов.

Защищать от коррозии нержавеющие сталь, в том числе применяемые в на­ружных конструкциях, не требуется. Сле­ды коррозии, иногда появляющиеся на сварочных швах, можно удалить специ­альными средствами.

Медь и латунь многие свойства имеют схожие. Латунь, а также бронза — это медные сплавы, выпускаемые в виде различных профилей. Чистая же медь продается в форме труб, листов, прут­ков, проволоки.

Медь и латунь поддаются резке, пиле­нию, обработке напильником, сверле­нию легче, чем конструкционная сталь. При горячей или холодной гибке некото­рые латунные сплавы склонны к образо­ванию трещин. Подлежащие гибке мед­ные трубы предварительно подвергают отжигу — нагревают до красного каления и охлаждают водой.

Возможны холодные соединения на болтах, заклепках, вставных или резьбо­вых фитингах из того же материала, а также горячие соединения на твердой и мягкой пайке. В промышленности мед­ные сплавы (латунь, бронза и пр.) соеди­няют сваркой в среде защитного газа.

Наружные медные конструкции анти­коррозийной защиты не требуют. На их поверхности образуется патина, предот­вращающая в большинстве случаев бо­лее глубокое коррозирование.

Алюминий бывает в виде плит, листов, прутков самых различных размеров. Алюминий в чистом виде — материал до­статочно мягкий. Однако прочность его сплавов достигает значений, составляю­щих порядка 50-65% соответствующих показателей конструкционной стали. По весу же эти сплавы легче такой стали примерно в четыре раза. В то же время алюминий очень чувствителен к пере­менным нагрузкам и при неправильном обращении с ним в процессе обработки он может давать трещины.

Алюминий легко поддается сгибанию, резанию, пилению, сверлению, отбортовке. Холодные соединения возможны только на болтах, заклепках и клее. Сва­ривать детали из алюминия можно лишь в среде защитного газа. Но следует по­мнить, что при термической обработке он утрачивает свои прочностные свойства.

При использовании алюминия в на­ружных конструкциях антикоррозийной защиты не требуется. Однако он весьма восприимчив к гальваническому корро­дированию, происходящему при контак­те с другими металлами. Поэтому детали из металла необходимо выбирать так, чтобы в местах их соединений при попа­дании воды не образовывались гальва­нические пары.

Гибка. Металлический уголок можно легко согнуть под прямым углом. Для этого достаточно полностью пропилить одну из его полос и в месте реза согнуть уголок под углом 90°, надвигая разрезан­ные полки одну на другую. В данном слу­чае нет проблем с закреплением полу­ченного угла последующей сваркой.

Важно наличие зазора. Разрезать ме­талл можно с помощью угловой шлифовальной машинки или ножовки по метал­лу. Режут полки под углом 45°, причем так, чтобы у острия V-образного выреза образовался зазор, ширина которого бы­ла бы приблизительно равна толщине материала. Этот зазор необходим для того, чтобы согнуть профиль под прямым углом

Сварка. При выполнении углового со­единения на сварке оба уголковых про­филя запиливают «на ус», подгоняют и приваривают один к другому. При сварке оба профиля кладут не под прямым уг­лом, а слегка разведя их в стороны, то есть, чтобы угол между профилями был немного тупым. Сварной шов при охлаж­дении сжимается, притягивая контакти­рующие поверхности. В результате угол получается прямым.

Т-образное соединение. Придать рамной конструкции дополнительную жесткость можно, используя различные профили. Наиболее подходящий для та­ких случаев — профиль Т-образного се­чения (однотавровый). Он устойчив про­тив скручивания и не прогибается, если, конечно, материал и его толщина выбра­ны с учетом действующих нагрузок.

Нижний «носик» однотаврового профиля срезают на скос, чтобы можно было плот­нее подогнать друг к другу оба профиля.

Этот самодельный упор прижимает к сто­лу станка с дисковой пилой заготовку при выборке в ней скрытых пазов.

При соединении на сварке однотаврового профиля с уголком следует избе­гать вертикальных и горизонтальных сварочных швов, стыкующихся в месте со­единения, иначе в материале возникнут чрезмерно высокие внутренние напря­жения. Для этого в однотавровом профи­ле укорачивают сквозную горизонтальную полку на ширину полки ответной де тали (в данном случае уголка) так, чтобы его вертикальная полка прилегала к обе­им полкам уголкового профиля. Чтобы точнее подогнать к уголку выступающую вертикальную полку однотаврового про­филя, ее нижний угол срезают на скос (фото 6).

Точки прихватывания. Сначала про­фили прихватывают в двух точках на ско­се, сам же внутренний угол оставляют свободным, чтобы расплавляемый ме­талл смог пройти сквозь этот зазор, не вызвав внутренних напряжений. Затем производят прихватку на внешних точках (вверху на уголке и внизу, где оба профи­ля стыкуются). Теперь можно наклады­вать в направлении изнутри наружу сквозные сварочные швы, не опасаясь перекоса соединения.

Приспособление для станка с дис­ковой пилой и штангенциркуль. Само­дельный упор — это дополнительное приспособление к столу станка с диско­вой пилой. Особенность этого упора со­стоит в том, что он позволяет выполнять на таком станке рабочие операции, обычно осуществляемые фрезерной ма­шинкой.

В основе приспособления — уголок, который крепится к боковой направляю­щей стола станка болтами. Для из­готовления упора потребуются про­фили квадратного сечения, плотно входящие один в другой, и уголок.

Несущий верти­кальный профиль приваривают к уголку, а штангу для устройства регулирования по горизонтали — к профилю устрой­ства регулирова­ния по высоте. Снизу к устройст­ву регулирования по горизонтали, перемещающему­ся по штанге, кре­пят шурупами прижимную планку

Чтобы оба регулировочных устройства можно было настраивать, в них сверлят отверстия под диаметр подготовленных винтов. Поверх отверстий приваривают гайки.

Рис. 2. Основные элементы штанген­циркуля — несущий уголок и каретки из профилей квадратного сечения с приваренными к ним снизу стержнями для разметки.

Направляющую планку крепят к уголку, ввертывая шурупы изнутри (снаружи планку закрепить невозможно, так как уголок полностью прилегает к боковой направляющей шине).

В боковую направляющую станка вверну­ты винты для несущего уголка. Справа видна прижимная планка с кареткой регу­лирования по горизонтали и штанга, при­варенная к устройству регулирования по высоте.

Разметка круга с помощью штангенцирку­ля. Разметочную каретку неподвижно за­крепляют на несущем профиле. Центро­вочную каретку можно отпустить с помо­щью рукоятки.

Для изготовления штангенциркуля не­обходимы небольшие обрезки профиля и уголок, который плотно входит в такой профиль. Технология изготовления центральной и разметочной каретки такая же, как и при изготовлении упора для стола с дисковой пилой. На рис.2 изображена конструкция этих кареток, на фото 9 по­казан штангенциркуль в работе

Источник: MetaloSplav.ru

------
Для защиты помещения от несанкционированного проникновения используйте рольставни. Рольставни изготавливаются из металлического профиля, тем самым обеспечивают надежность конструкции. Покупайте стальные, защитные и автоматические рольставни, обезопасьте своё имущество.
------

Металлургия, металлопрокат

 


Опубликовано: 28.10.2010 08:11

Закрыть