Stalowe Kształtowniki Zimnogięte.

Przeznaczenie i zastosowanie

Dynamiczny rozwój przemysłu w II połowie ubiegłego wieku spowodował uruchomienie produkcji szerokiego asortymentu nowych wyrobów hutniczych. Wpierw w większości elementów konstrukcyjnych, urządzeniach, pojazdach drogowych i szynowych oraz maszynach stosowano kształtowniki walcowane na gorąco, które nie zawsze mogły mieć przekrój poprzeczny odpowiadający wymaganiom konstruktorów. Kształtowniki walcowane na gorąco są ze względów technologicznych zwykle za grube, a ich produkcja jest pracochłonna i wymagająca drogich walców.

Projektanci nowoczesnych urządzeń dążą w swoich rozwiązaniach do zmniejszenia masy wszelkiego rodzaju konstrukcji, co pociąga za sobą konieczność stosowania nowych wyrobów hutniczych. Kształtowniki gięte – ze względu na lepsze własności mechaniczne, mniejszą masę jednego metra długości, wąskie tolerancje wymiarowe, równomierne rozłożenie metalu w przekroju poprzecznym – spełniają warunki stawiane im przez konstruktorów w nowoczesnych rozwiązaniach. Urządzenia do produkcji kształtowników giętych na zimno pozwalają na uzyskiwanie dowolnej konfiguracji przekroju poprzecznego przy stosowaniu technologii o wiele prostszej od metody walcowania na gorąco.



Technologia gięcia na zimno pozwala nie tylko wykorzystać własności stali i zalety geometrii kształtownika, ale równocześnie umożliwia nadanie wytwarzanej konstrukcji lub urządzeniu estetycznego wyglądu zewnętrznego. Powierzchnia kształtowników giętych z taśm walcowanych na zimno jest jasna, bez zgorzeliny, a więc może być pokrywana farbami, lakierami i powłokami z tworzyw sztucznych. W celach estetycznych i zabezpieczenia przed korozją wielu producentów stosuje dla kształtowników po procesie profilowania dodatkowe zabiegi, tj. emaliowanie, fosforanowanie, niklowanie i chromowanie a kształtowniki wytwarzane z taśmy walcowanej na gorąco, ze zgorzeliną, są cynkowane.

Kształtowniki gięte na zimno znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach gospodarki, zwłaszcza w przemyśle samochodowym, lotniczym, maszyn rolniczych, taboru kolejowego a także w budownictwie mieszkaniowym, przemysłowym, wodnym i górniczym. Cechą charakterystyczną tych wyrobów jest nieograniczona możliwość tworzenia dowolnych niemal konfiguracji przekroju poprzecznego, co umożliwia ich stosowanie w niemal każdych rozwiązaniach konstrukcyjnych. Przez dobór odpowiedniego kształtu profilu, istnieją możliwości uzyskiwania wysokich wskaźników wytrzymałościowych przy małej masie urządzenia lub konstrukcji.



Technologia wytwarzania

Produkcję kształtowników giętych prowadzą nie tylko duże wyspecjalizowane zakłady produkcyjne, ale również mali wytwórcy. W zależności od potrzebnych rynkowi ilości, żądanych specjalnych parametrów a także możliwości finansowych producenci stosują następujące rodzaje urządzeń:
- ciągarki,
- krawędziarki,
- prasy krawędziowe,
- wieloklatkowe giętarki wielorolkowe.

Ciągarki

Należą do urządzeń starszego typu. Zaletą tej technologii profilowania jest mały kąt sprężynowania materiału, wynikający z występującej przewagi naprężeń rozciągających. Wadą jest znaczny odpad technologiczny i mała wydajność. Tą technologię stosuje się do produkcji kształtowników głównie zamkniętych o skomplikowanym przekroju poprzecznym jak również wyjątkowo ostrych tolerancjach wymiarowych.

Krawędziarki

Używają mali producenci wytwarzający małe ilości kształtowników i w niewielkich seriach. Te urządzenia posiadają także ograniczony zakres możliwego do wyprofilowania kształtu.

Prasy krawędziowe

Nowoczesne z dodatkowym oprzyrządowaniem pozwalają wyprodukować bardzo szeroki asortyment profili w niewielkich seriach. Wadą jest wysoki koszt produkcji spowodowany małą wydajnością, wymagają materiałów wsadowych o bardzo dobrej geometrii.

Wieloklatkowe giętarki wielorolkowe

Umożliwiają osiągnięcie bardzo dużej wydajności, przy zastosowaniu technologii gięcia polegającej na stopniowym podginaniu taśmy wsadowej za pomocą rolek profilujących. Tylko w tym rodzaju profilowania długość taśmy wsadowej może być nieograniczona pozwalając uzyskać długość wyprofilowanego kształtownika ograniczoną tylko możliwością jego odbioru z linii.

Występowanie w tej technologii sił i naprężeń wzdłużnych oraz oddziaływanie na taśmę tylko na niewielkiej powierzchni pozwala na stosowanie taśm o gorszej geometrii i eliminuje niektóre wady walcownicze.

Parametry

O możliwej do uzyskania palecie kształtu decydują:
- ilość klatek giętarki,
- szerokość i wysokość prześwitu klatki,
- możliwość przyłożenia siły w każdym kierunku w płaszczyźnie prostopadłej do osi profilowania

Duża ilość klatek profilujących ma zasadniczy wpływ na możliwość uzyskania odpowiednio skomplikowanego przekroju poprzecznego profilu. Wymiary prześwitu klatki, w połączeniu z dużą szerokością taśmy wsadowej decydują o możliwej do wykonania palecie, zaś rolki: pionowe, boczne, skośne o tolerancjach wymiarów.

Historia

Pierwsze ceowniki zimnogięte wyprodukowano w Stanach Zjednoczonych już w 1855 roku. Ich wyjątkowe własności mechaniczne wywołały silny wzrost popytu i już w pierwszych latach XX wieku – przed konstruktorami maszyn postawiono zadanie zbudowania urządzeń do produkcji kształtowników na dużą skalę.

W latach 1910 i 1911 w USA powstały pierwsze wieloklatkowe giętarki rolkowe. Niemal równocześnie urządzenia te pojawiają się w Europie. Już w 1926 r w Zakładzie Hutniczym w Karwinie rozpoczęły pracę pierwsze egzemplarze tych linii. Zapotrzebowanie na lekkie materiały konstrukcyjne eksplodowało po zakończeniu II wojny światowej, powstały wtedy wyspecjalizowane w wytwarzaniu profili giętych na zimno zakłady: we Francji: Le Profil, Profilafroid, w Anglii: British Steel Corporation, Johns Sommers and Sons Ltd, w Niemczech: Klöckner, Thyssen, Hoesch, w Austrii Vöest i EMA.

Produkowany w tych zakładach asortyment profili osiągał liczbę niemal 3 000 różnych profili. Piękną tradycję w produkcji kształtowników giętych na zimno posiadają Czesi, ich zakłady Jǎkl w Karwinie czy Veseli na Morawie produkowały ponad 2 000 różnych profili. W Polsce do roku 1971 kształtowniki wytwarzane były w niewielkich ilościach przez Hutę im. Cedlera i Hutę im. Lenina. Dopiero w 1971 r. uruchomiono nowoczesny Zakład Przetwórstwa Hutniczego w Bochni a gdy jego zdolność produkcyjna okazała się niewystarczająca, w 1985 r powstał drugi zakład w Hucie Pokój w Rudzie Śląskiej.

Produkowane profile:

Kształtowniki standardowe to profile tak zaprojektowane by mogły znaleźć jak najwięcej zastosowań. Zwykle ich przekroje poprzeczne są łatwe do wyprofilowania, są produkowane w dużych ilościach – spełniają kryteria normalnego handlowego wyrobu rynkowego.

Kształtowniki specjalne to profile zaprojektowane dla konkretnego technicznego celu. Znajdują zastosowanie w jednym produkcie bądź w bardzo zbliżonej funkcyjnie rodzinie produktów. Wyróżniają się specyficznym kształtem przekroju poprzecznego, wymiarami, specjalnym gatunkiem stali, znajdują zastosowanie z technologiczną perforacją.

Przykładowe profile specjalne: