Профильная труба: геометрия, производство и применение

Что это такое

Профильная труба — это металлическое изделие замкнутого сечения, отличного от круглого. В отличие от обычной круглой трубы, профильная имеет форму квадрата, прямоугольника, овала или более сложную геометрию поперечного сечения. Изготавливается из стали, реже — из алюминия или нержавеющих сплавов.

Основные типы сечения

По форме поперечного профиля трубы делятся на следующие категории:

• Квадратные — все стороны равны. Углы обычно скруглены с внутренним радиусом.

• Прямоугольные — стороны разной длины. Обозначаются размерами: высота на ширину.

• Овальные — сечение в виде эллипса. Встречаются реже.

• Плоскоовальные — сечение с двумя параллельными сторонами и двумя полукруглыми торцами.

Как производятся

Существует два основных способа изготовления профильных труб.

Горячее деформирование. Круглая заготовка нагревается до пластичного состояния и прокатывается через валки, формирующие профиль. Способ применяется для труб большого диаметра и толстых стенок.

Холодное деформирование. Круглая труба без нагрева протягивается через систему роликов, которые постепенно меняют её сечение. Так получают профильные трубы малого и среднего размера с точной геометрией.

Сварной метод. Плоская стальная полоса сворачивается в форму с последующей сваркой стыка. После сварки профиль калибруется на роликовых станах.

Основные параметры

Профильная труба характеризуется набором числовых значений:

• Размеры сторон — для квадрата одна цифра, для прямоугольника две (например, 40×20 мм).

• Толщина стенки — от 0,5 до 8 мм в зависимости от назначения.

• Радиус скругления — внешний и внутренний радиусы углов.

• Длина — мерная (обычно 6 или 12 метров) или немерная.

• Марка стали — определяет прочность, свариваемость и коррозионную стойкость.

Механические свойства

Профильная труба отличается от круглой разной жёсткостью по направлениям. Квадратное или прямоугольное сечение обладает высокой жёсткостью на изгиб в плоскости стенок, но меньшей крутильной жёсткостью по сравнению с круглой трубой того же веса на единицу длины.

Момент сопротивления — величина, показывающая способность профиля сопротивляться изгибу. Для прямоугольной трубы момент сопротивления различен относительно горизонтальной и вертикальной осей. Это позволяет располагать трубу так, чтобы большая сторона работала в направлении основной нагрузки.

Способы соединения

Профильные трубы соединяются несколькими методами:

• Сварка — основной способ для неразъёмных металлоконструкций. Используется дуговая сварка в среде защитных газов или покрытыми электродами.

• Болтовые соединения — через отверстия в стенках или с помощью накладок. Требуют доступа к месту крепления с двух сторон.

• Хомуты и профильные зажимы — используются для временных или регулируемых конструкций.

• Резьбовые соединения — редко, преимущественно для тонкостенных труб малого диаметра.

Сравнение с круглой трубой

При одинаковой площади поперечного сечения профильная труба имеет большую жёсткость на изгиб в направлении, перпендикулярном широкой стороне. Однако при одинаковом внешнем диаметре круглая труба превосходит профильную по крутильной жёсткости.

Вес при равной длине определяется площадью сечения и толщиной стенки. Профильная труба позволяет получить большую жёсткость при меньшем расходе материала за счёт удаления металла из слабонагруженных зон — по аналогии с двутавром.

Применение по назначению

Профильные трубы используются в несущих и ограждающих конструкциях:

• Каркасы зданий и сооружений — стойки, ригели, фермы.

• Опорные конструкции — стеллажи, рамы, станины.

• Ограждения — перила, заборы, барьеры.

• Мебель — каркасы столов, стульев, торгового оборудования.

• Транспортное машиностроение — рамы прицепов, кузовов, платформ.

• Сельскохозяйственная техника — рамы агрегатов, теплицы.

Заключение

Профильная труба — это металлическое изделие с квадратным или прямоугольным замкнутым сечением, получаемое горячим или холодным деформированием круглой трубы либо формовкой из листа со сваркой шва. Основные характеристики — размеры сторон, толщина стенки, радиус скругления и марка стали. От круглой трубы профильная отличается направленной жёсткостью: большей на изгиб в плоскости стенок и меньшей при кручении. При равном весе профильная труба позволяет создать конструкцию с более высокой несущей способностью за счёт рационального распределения материала. Соединение выполняется сваркой или болтами. Область применения охватывает строительные каркасы, опорные конструкции, ограждения, мебельные рамы и машиностроительные узлы.