RU2107571C1

RU2107571C1 - Channeled sheet

Info

Publication number: RU2107571C1
Application number: RU96120798A
Authority: RU
Inventors: В.А. Лесин; В.А. Костенко; В.М. Фарафонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Лемас"
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1998-03-27

Abstract

FIELD: plastic metal working, manufacture of channeled sheet by process of cold stamping. SUBSTANCE: channeled sheet is made from steel having thickness 0.5-1.0 mm with σ_b≤ 400 MPa and corrugation equally distant one from another. Their cross-section is made of arcs of matching circumferences. Flat unidirectional shoulders are made in sheets that are normal to longitudinal axes of corrugations, are inclined at an angle of 60-85 deg to horizontal line and have variable in value in plane of shoulder which minimal value is

, where S is thickness of channeled sheet; δ₅ is value of relative elongation of steel. Radii of roundings of shoulders are R = (0.5+0.8) (S+h) and arcs of corrugations have equal radii. EFFECT: increased productivity of process. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при производстве листовых гофрированных профилей типа "кровельная черепица" методом холодной листовой штамповки. The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the manufacture of corrugated sheet profiles such as "roof tiles" by cold stamping.

Листовые гофрированные профили изготавливают, в основном, двумя способами: профилированием на специальных станах либо холодной штамповкой. При профилировании на специальных станах представляется затруднительным получение коротких (длиной до 1 м) профилей, так как затем прокат необходимо подвергнуть дополнительной резке на мерные длины. Сортамент листовых штампованных профилей весьма обширен и включает, например, металлочерепицу, применяемую в качестве кровли зданий и сооружений. Металлочерепица может изготавливаться из листовой стали с различными покрытиями (например, оцинкованной). Corrugated sheet profiles are produced mainly in two ways: by profiling on special mills or by cold stamping. When profiling on special mills, it seems difficult to obtain short (up to 1 m long) profiles, since then the rolling must be subjected to additional cutting into measured lengths. The range of stamped sheet profiles is very extensive and includes, for example, metal tiles used as roofs for buildings and structures. The metal tile can be made of sheet steel with various coatings (for example, galvanized).

Известен листовой гофрированный профиль с волнистыми продольными гофрами, у которого выполнены боковые разнонаправленные отбортовки определенной высоты (см. пат. РФ 1750780, кл. B 21 D 5/06, 1992). Known sheet corrugated profile with wavy longitudinal corrugations, which made lateral multidirectional flanging of a certain height (see US Pat. RF 1750780, CL B 21 D 5/06, 1992).

Недостатками этого профиля являются относительно большая длина и малая поперечная жесткость, что приводит, к излишнему расходу металла при его использовании для покрытия крыш. The disadvantages of this profile are the relatively large length and low lateral stiffness, which leads to excessive metal consumption when it is used to cover roofs.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является листовой гофрированный профиль для специальных сооружений 696 х 172 х 4 мм, приведенный в [1]. The closest analogue to the claimed object is a sheet corrugated profile for special structures 696 x 172 x 4 mm, given in [1].

Этот профиль содержит равноудаленные друг от друга гофры, поперечное сечение которых выполнено дугами сопряженных окружностей и характеризуется неравенством величин радиусов отдельных дуг. This profile contains corrugations equally spaced from each other, the cross section of which is made by arcs of conjugate circles and is characterized by the inequality of the radii of individual arcs.

Недостатком этого профиля является его малая поперечная жесткость и относительно большая толщина, что делает нецелесообразным его использование в качестве кровельного покрытия. The disadvantage of this profile is its low lateral stiffness and relatively large thickness, which makes it inappropriate to use it as a roofing.

Действительно, наличие только продольных дугообразных гофр не обеспечивает достаточной жесткости профиля в поперечном направлении, в результате чего возможен его прогиб даже при относительно небольших нагрузках (в особенности, при малых - до 1 мм толщинах металла), вызывающий нарушение герметичности "стыковки" профилей, что недопустимо для кровельного покрытия. Indeed, the presence of only longitudinal arcuate corrugations does not provide sufficient rigidity of the profile in the transverse direction, as a result of which it can be deflected even at relatively small loads (in particular, at small - up to 1 mm metal thickness), causing a leak in the “joining” of the profiles, which unacceptable for roofing.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик кровельного профиля и уменьшение расхода металла при его изготовлении. An object of the invention is to improve the operational characteristics of the roof profile and reduce the consumption of metal in its manufacture.

Для решения этой задачи у листового гофрированного профиля, выполненного из стали толщиной 0,5 ^oC 1,0 мм с пределом прочности σ_в ≤ 400 МПа, содержащего равномерно расположенные по ширине листа продольные гофры, поперечное сечение которых ограничено образующей в виде сопряженных дуг окружностей, центры которых расположены по обе стороны от образующей, дополнительно выполнены сопряженные по радиусу с горизонтальной поверхностью профиля плоские однонаправленные уступы, расположенные по нормали относительно продольных осей гофр, наклоненные к горизонтальной плоскости под углом 60 - 85^o и имеющие переменную в плоскости уступов высоту, минимальное значение которой

, где S - толщина профиля, мм; δ₅ - величина относительного удлинения стали, %, при этом радиусы сопряжения уступов с горизонтальной поверхностью равны R = (0,5 ^oC 0,8)(S + h), а образующие, ограничивающие поперечное сечение гофр, выполнены в виде дуг равных радиусов.To solve this problem, a corrugated sheet profile made of steel with a thickness of 0.5 ^° C 1.0 mm with a tensile strength σ _of ≤ 400 MPa, containing longitudinal corrugations uniformly spaced along the sheet width, the cross section of which is limited to forming in the form of conjugated arcs of circles , the centers of which are located on both sides of the generatrix, additionally made flat unidirectional ledges, radially conjugated with the horizontal profile surface, located normal to the longitudinal axes of the corrugations, are inclined to the horizontal plane at an angle of 60 - 85 ^o ledges and having a variable height in the plane, the minimum value of which

where S is the thickness of the profile, mm; δ ₅ is the relative elongation of steel,%, while the radii of the mating ledges with a horizontal surface are equal to R = (0.5 ^o C 0.8) (S + h), and the generators, limiting the cross section of the corrugations, are made in the form of arcs of equal radii.

Сущность технического решения заключается в увеличении поперечной жесткости (способности противостоять изгибу) гофрированного профиля за счет создания на нем поперечных уступов оптимальных для конкретной стали, конфигурации и размеров, что делает возможным уменьшение толщины профиля без ухудшения его эксплуатационных качеств. The essence of the technical solution is to increase the transverse rigidity (the ability to resist bending) of the corrugated profile by creating on it transverse steps that are optimal for a particular steel, configuration and size, which makes it possible to reduce the thickness of the profile without compromising its performance.

Все вышеприведенные математические зависимости получены в результате обработки опытных данных и являются эмпирическими. All the above mathematical dependencies are obtained as a result of processing experimental data and are empirical.

Так как предлагаемый профиль изготавливается холодной штамповкой за одну операцию, то наличие криволинейной (с гофрами) поверхности обуславливает получение поперечных уступов переменной в плоскости уступа высоты: на вершине и участках между гофрами (в сечении А-А - см. фиг 1) она будет максимальной (h¹), на наклонных поверхностях - минимальной (h) и тем меньше, чем больше крутизна этих поверхностей (при вертикальном движении штампующего инструмента).Since the proposed profile is made by cold stamping in one operation, the presence of a curved (with corrugations) surface causes the receipt of transverse ledges of the variable in the plane of the height ledge: at the top and the sections between the corrugations (in section AA - see Fig. 1), it will be maximum (h ¹ ), on inclined surfaces - the minimum (h) and the less, the greater the steepness of these surfaces (with vertical movement of the punching tool).

При этом на участках профиля с минимальной высотой уступа, изгибаемого в противоположных направлениях, возникают максимальные растягивающие напряжения, которые при недостаточной высоте (h) уступа и малых радиусах его изгиба (для конкретной листовой заготовки) неизбежно приведут к трещинообразованию при штамповке или в процессе эксплуатации профиля. Очевидно, что эти напряжения при штамповке будет зависеть и от величины угла α наклона плоскости уступа к горизонтали (увеличиваются с ростом этого угла). At the same time, in the sections of the profile with the minimum height of the step, bent in opposite directions, maximum tensile stresses arise, which with insufficient height (h) of the step and small bending radii (for a particular sheet blank) will inevitably lead to cracking during stamping or during operation of the profile . It is obvious that these stresses during stamping will also depend on the value of the angle α of the inclination of the ledge plane to the horizontal (increase with increasing this angle).

Кроме того, так как поперечный уступ профиля несет и другую (кроме упрочнения) функцию: создание упора для укладываемых "внахлест" вышележащих листов наклонной кровли, то величины h и α должны обеспечивать необходимую сопротивляемость такого упора. При этом необходимо отметить, что слишком большая высота уступов вызывает перерасход металла. In addition, since the transverse step of the profile also has another (except for strengthening) function: creating a stop for overlapping overlying sheets of inclined roofing, the values of h and α should provide the necessary resistance of such a stop. It should be noted that a too high height of the ledges causes an overspending of the metal.

Предлагаемый листовой гофрированный профиль (металлочерепица) показан на фиг. 1, 2, а вариант его укладки на скате кровли - на фиг. 3 (гофры у профилей не показаны); на фиг. 4, 5 - разрез по А-А на фиг. 2. The proposed corrugated sheet profile (metal tile) is shown in FIG. 1, 2, and a variant of its laying on the roof slope is shown in FIG. 3 (corrugations in profiles are not shown); in FIG. 4, 5 is a section along AA in FIG. 2.

Гофрированный профиль толщиной S содержит гофры 1 (фиг. 1), расположенные на расстоянии l друг от друга, вершины 2 которых выполнены дугами радиуса r_r, а основания 3 - дугами радиуса R_r > r_r сопряженных окружностей; высота (глубина) гофров H_r. Нормально к продольным осям У-У гофр выполнены плоские однонаправленные уступы 4 с переменной в их плоскостях высотой, минимальная величина которой

(см. выше), а плоскости уступов наклонены к горизонтали под углом α = 60^o ^oC 85^o, причем радиусы их изгиба R = (0,5 ^oC 0,8) • (S + h). Расстояние L между уступами выбирается из конструктивных соображений. Минимальное количество уступов может быть равно 1. В нашем случае количество уступов = 2.A corrugated profile of thickness S contains corrugations 1 (Fig. 1) located at a distance l from each other, the vertices 2 of which are made by arcs of radius r _r , and the bases 3 - by arcs of radius R _r > r _{r of} conjugate circles; height (depth) of the corrugations H _r . Normally, to the longitudinal axes of the U-U corrugation, flat unidirectional ledges 4 are made with a height variable in their planes, the minimum value of which

(see above), and the plane of the ledges are inclined to the horizontal at an angle α = 60 ^o ^o C 85 ^o , and the radii of their bending R = (0,5 ^o C 0,8) • (S + h). The distance L between the steps is selected from design considerations. The minimum number of steps may be 1. In our case, the number of steps = 2.

Профили укладываются на наклонных брусьях 5 (фиг. 2) кровли внахлест, с упором их концов 6 в уступы 4, в результате чего достаточно закрепить на нижнем продольном брусе 7 крыши гвоздями 8 только концы нижних листов. Самые верхние же концы листов можно расположить под коньком 9 крыши. Герметичность продольной стыковки листов кровли обеспечивается дугообразными околокромочными участками 10 профилей. The profiles are laid on the inclined bars 5 (Fig. 2) of the overlap of the roof, with their ends 6 resting on ledges 4, as a result of which it is sufficient to fix only the ends of the lower sheets on the lower longitudinal roof beam 7 of the roof with nails 8. The uppermost ends of the sheets can be positioned under the ridge 9 of the roof. The tightness of the longitudinal joining of the roof sheets is ensured by arched near-edge sections of 10 profiles.

Испытания заявляемого профиля в производственных условиях показали, что наличие поперечных уступов на гофрированной "металлочерепице", изготовленной из стали толщиной 0,5 ^oC 1,0 мм с σ_в ≤ 400 МПа, повышает ее несущую способность на 15 ^oC 25%.Tests claimed profile under production conditions showed that the presence of transverse ledges on corrugated "metal tile", made of steel with a thickness 0.5 mm 1.0 ^o C with _a σ ≤ 400 MPa, increases its load-bearing capacity at 15 ^o C of 25%.

Увеличение угла сверх 85^o вызывало затруднения при штамповке профилей, а его уменьшение ниже величины 60^o приводило в отдельных случаях к нарушениям целостности кровли (что отмечалось и при величинах h менее рекомендуемых - см. выше). При величинах радиусов изгиба R, меньших рекомендуемых, до 15% профилей при холодной штамповке и эксплуатации имели трещины, а слишком большие R приводили к уменьшению несущей способности профилей на 5 ^oC 7%, а в отдельных случаях к "соскальзыванию" листов кровли.An increase in the angle above 85 ^o caused difficulties when stamping profiles, and its decrease below 60 ^o led in some cases to violations of the integrity of the roof (which was also noted with h values less than recommended - see above). When bending radii R were less than recommended, up to 15% of the profiles during cold stamping and operation had cracks, and too large R led to a decrease in the bearing capacity of the profiles by 5 ^o C 7%, and in some cases to "sliding" of the roof sheets.

Таким образом, опытная проверка заявляемого объекта подтвердила его приемлемость для решения поставленной задачи. Thus, the experimental verification of the claimed facility confirmed its acceptability for solving the task.

Экономическая эффективность от использования изобретения заключается в возможности уменьшения расхода металла на изготовление кровли на 20 ^oC 30%% (за счет утонения профиля) и снижения трудозатрат (устранение необходимости крепления гвоздями каждого листа "черепицы"), что по данным производства снижает стоимость кровли не менее чем на 40%.The economic efficiency from the use of the invention lies in the possibility of reducing the metal consumption for the manufacture of roofs by 20 ^o C 30 %% (due to thinning of the profile) and labor costs (eliminating the need for nails to fasten each sheet of "tile"), which according to production reduces the cost of roofing not less than 40%.

Пример. Листовой гофрированный профиль из стали 0,8кп толщиной 0,8 мм с δ₅ = 45% (0,45) и σ_в = 320 МПа содержит три гофра, сечения которых выполнено в виде сопряженных дуг радиусами R_r = 200 мм (см. фиг. 1) и r_r = 40 мм.Example. Corrugated sheet steel profile 0,8kp thickness of 0.8 mm with δ = ₅ to 45% (0.45) and _a σ = 320 MPa corrugation comprises three cross sections which are formed as a conjugate arcs radii _{R r} = 200 mm (see. Fig. 1) and r _r = 40 mm

Нормально продольным осям гофр на профиле выполнены два плоских уступа с

. Величины α = 70^o, r = 0,7h = 0,7 • 10 = 7 мм.Normally to the longitudinal axes of the corrugations on the profile are two flat ledges with

. Values α = 70 ^o , r = 0.7h = 0.7 • 10 = 7 mm.

Другие параметры профиля: L_n = 530 мм; B_n = 490 мм; L = 350 мм; l = 185 мм; H_r = 20 мм.Other profile parameters: L _n = 530 mm; B _n = 490 mm; L = 350 mm; l = 185 mm; H _r = 20 mm.

Claims

1. Corrugated sheet profile made with longitudinal corrugations evenly spaced across the sheet width, the cross section of which is limited by a circle forming in the form of conjugate arcs, the centers of which are located on both sides of the forming, characterized in that when manufacturing a profile from steel with a thickness of 0.5 - 1,0 mm with a tensile strength σ ≤ 400 MPa _in the profile are further adapted associated radially with the horizontal surface unidirectional flat profile ledges arranged along a normal relative to the longitudinal the corrugation axes which are inclined to the horizontal plane at an angle of 60 - 85 ^o ledges and having a variable height in the plane, the minimum value of which

,
where S is the thickness of the profile, mm;
δ ₅ - the relative elongation of steel,%,
while the radii of the pairing of ledges with a horizontal surface are equal to R = (0.5 ^o C 0.8) (S + h).

2. The profile according to claim 1, characterized in that the generators limiting the cross section of the corrugations are made in the form of conjugate arcs of circles of equal radii.