Гофрированный гнутый профиль

 

Изобретение относится к производству холодногнутых профилей проката специального назначения, в частности для обшивки пассажирских железнодорожных вагонов. Основная задача, решаемая изобретением, - создание гофрированного гнутого профиля, изготовляемого из коррозионностойкой и других марок сталей и применяемого для обшивки вагонов. Гнутый профиль толщиной S, содержащий гофры различной ширины и высоты, выполнен из коррозионностойкой и других марок сталей, при этом у основания большого гофра выполнены ступеньки высотой h_c = S с шириной, равной 0,09...0,11 ширины этого гофра, а величины радиусов закруглений у оснований гофров приняты из соотношения R:r - (H - 2S): (h - 2S), где R и r - радиусы закруглений соответственно малого и большого гофров, Н и h - высота соответственно большого и малого гофров. 2 ил.

Изобретение относится к производству холодногнутых профилей проката специального назначения, например для обшивки пассажирских железнодорожных вагонов.

Гнутые профили специального назначения (в том числе гофрированные листовые) могут иметь самую разнообразную форму поперечного сечения и изготавливаться из различных марок сталей. Конфигурация и параметры различных гофрированных гнутых профилей приведены, например, в справочнике "Гнутые профили проката" под ред. И.С.Тришевского. М. Металлургия, 1980, с. 202 - 230.

Известен гофрированный профиль (несимметричный профиль высокой жесткости) с трапециевидными гофрами, у которого ширина узкого околокромочного участка определяется толщиной профиля и глубиной его гофров (см. а.с. СССР N1360851). Описанные профили изготавливаются из конструкционной стали и не могут быть применены в качестве обшивки железнодорожных вагонов.

Наиболее близким аналогом к предполагаемому изобретению является гофрированный гнутый профиль, приведенный в книге И. С. Тришевского и др. "Холодногнутые гофрированные профили проката". Киев: Техника, 1967, с. 20, рис. 20. Этот профиль содержит гофры жесткости и характеризуется тем, что они имеют различную конфигурацию (треугольные и трапециевидные) и разные размеры. Однако этот профиль не является оптимальным по конструкции для применения в качестве обшивки (стены, пол) пассажирских железнодорожных вагонов.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание гофрированного гнутого профиля, изготовляемого из коррозионностойкой и других марок листовой стали и применяемого для обшивки упомянутых вагонов.

Для решения этой задачи гнутый профиль толщиной S, содержащий гофры различной ширины и высоты, выполнен из коррозионностойкой стали, например из хромоникельтитановой стали марки 12Х18Н10Т, и из других марок стали, например углеродистой стали марки ст3 и конструкционной марки 15; при этом у основания большого гофра выполнены ступеньки высотой h_c S с шириной, равной 0,09. 0,11 ширины этого гофра, а величины радиусов закруглений у оснований гофров приняты из соотношения R:r (H 2S):(h 2S), где R и r радиусы закруглений соответственно малого и большого гофров, Н и h высоты соответственно большого и малого гофра.

Приведенные зависимости получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения состоит в оптимизации некоторых геометрических параметров гофров листового профиля, что делает возможным использование при его производстве различных марок стали, в том числе коррозионностойкой, обладающей особыми свойствами, наиболее приемлемыми при использовании профиля в качестве вагонной обшивки; при этом указанные соотношения параметров гарантируют требуемую геометрию профиля.

Одна из особенностей коррозионностойких хромоникельтитановых сталей их быстрое упрочнение с ростом деформации. Так, например, у стали марки Х188Н9Т при деформации ε 20% величина s_т возрастает в 1,9 раза, тогда как у стали (близкой к первой по содержанию С и Si) в 1,6 раза (см. А.В.Третьяков и др. "Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением". М. Металлургия, 1964, рис. 19 и 47). Следовательно, у хромоникельтитановых сталей с ростом деформации быстрее исчерпывается ресурс пластичности и больше остаточные напряжения. Поэтому, если у профилей из хромоникельтитановых сталей формовать гофры разных размеров одинаковыми радиусами изгиба, то разная степень упрочнения отдельных участков гофрированных полос неизбежно приведет к искажению геометрии профилей и к появлению на них трещин в процессе эксплуатации (в особенности, при их использовании на транспорте).

Можно предположить, что для гофров малых высоты и ширины следует принимать большие радиусы изгиба (закруглений), чем для гофров больших размеров, так как в первом случае возможно взаимное "наложение" зон деформации у оснований и вершин гофров (при малых радиусах и, следовательно, больших деформациях), что ухудшит свойства профилей. Оптимальные величины радиусов закруглений для гофров разных размеров были найдены опытным путем.

Предлагаемый гофрированный профиль (его поперечное сечение) показан на фиг. 1; на фиг. 2 место I на фиг. 1.

Профиль с шириной В_п содержит центральный большой гофр 1 трапециевидного сечения с высотой Н и шириной В и малые гофры 2 полукруглого сечения с высотой h и шириной b, разделенные плоскими участками 3. У основания большого гофра выполнены ступеньки 4 с высотой h_c, равной толщине профиля S, и с шириной b_c (0,09.0,11)В, которые необходимы для увеличения продольной жесткости профиля и предотвращения тем самым продольного его прогиба (см. ниже). Радиусы закруглений у основания большого гофра r, а у оснований малых гофров R, причем R:r (H 2S):(h 2S).

Предлагаемый гнутый профиль был изготовлен на АО "ММК", а его опытную проверку проводили на Тверском вагонозаводе. С этой целью были изготовлены профили из холоднокатаной стали 12Х18Н10Т толщиной S 1,5 мм, содержавшие одинаковое количество гофров (один большой, трапециевидной формы, шесть - малых, полукруглой формы) разных ширины, высоты и с различными радиусами закруглений у оснований. Опытные профили были также выполнены с двумя вариантами конфигурации центрального гофра со ступеньками и без них.

Б и наилучшую геометрию имели гофрированные профили со ступеньками у основания центрального гофра, выполненными с высотой h_c S и шириной b_c (0,09. 0,11)B, и с закруглениями у оснований гофров, радиусы которых соответствовали соотношению: R:r (H 2S):(h 2S).

Профили, выполненные без ступенек у основания большого гофра, имели продольный прогиб до 2 3 мм на 1 м длины (допускаемая величина ≅ 1мм/м) и были непригодны для обшивки вагонов. Увеличение высоты ступенек приводило к искажению геометрии большого гофра (выполнение h_c<S было невозможно по технологическим причинам), также, как и увеличение их ширины; при b_c < 0,09 B возрастал продольный прогиб профилей. Профили с величинами радиусов закруглений R и r, не соответствовавшими соотношению R:r (H 2S):(h 2S), показали либо меньшую жесткость (несущую способность), либо имели недопустимое продольное скручивание (более 1^o на 1 м длины).

Были также испытаны профили заявляемой конфигурации, но изготовленные из стали марок 08 и 3кп; их жесткость была на 18 30% меньше, чем у профилей из стали марки 12Х18Н10Т. Однако их жесткость была достаточной для применения профиля из этих марок стали в качестве обшивки пассажирских железнодорожных вагонов.

Таким образом, опыты подтвердили приемлемость предлагаемого гофрированного гнутого профиля для решения поставленной технической задачи.

Пример конкретного выполнения.

Гофрированный гнутый профиль выполнен из стали марки 12Х18Н10Т толщиной S 1,5 мм в соответствии с фиг. 1 и имеет основные размеры: B_п 1095 мм, Н 45 мм, В 260 мм, h 21 мм, b 28мм, h_c= 1,5мм, b_c 0,01 B 26 мм, R 7 мм, r 3мм(R:r 7:3 (H 2S):(h 2S) 42:18); расстояние между осями центрального гофра и ближайшего к нему малого гофра - 230 мм, между осями малых гофров 125 мм.

Формула изобретения

Гофрированный гнутый профиль, изготовленный из листовой стали толщиной S, содержащий гофры различной ширины и высоты, отличающийся тем, что он выполнен из коррозионно-стойких и конструкционно-углеродистых сталей, при этом у основания большого гофра выполнены ступеньки высотой h_c S с шириной, равной 0,09.0,11 ширины этого гофра, а величины радиусов закруглений у оснований гофров приняты из соотношения R r (H 2S) (h 2S), где R и r радиусы закруглений соответственно малого и большого гофров; H и h высоты соответственно большого и малого гофров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2