Почему большинство труб, которые мы видим на улицах, в основном круглого сечения? Возможно, вы задавались этим вопросом. Давайте разберемся!
Во-первых, выбор круглых труб обусловлен их удобством производства. Изготовление цилиндрической формы является наиболее технологичным процессом. Свернув заготовку из листового металла так, чтобы два края соприкоснулись, мы получаем прямоугольный цилиндр - идеальную конструкцию для трубы.
Во-вторых, круглая форма обеспечивает превосходную устойчивость трубы как к внутреннему, так и к внешнему давлению. Это особенно важно для трубопроводных систем, которые подвергаются большим нагрузкам.
Третье преимущество круглой трубы - минимальная поверхность при максимальном внутреннем объеме. Из этого следует, что такой дизайн требует минимального количества материала для достижения нужного объема проходимости трубы.
Кроме того, у минимальной поверхности есть еще одно преимущество - снижение потерь тепла. Это играет важную роль в системах отопления и горячего водоснабжения, где минимизация потерь энергии является одной из основных задач. Благодаря круглой форме, эти трубы способны эффективно передавать тепло и сохранять его внутри себя.
Так что, теперь вы знаете, что круглые трубы - это не просто случайность или мода, они обладают рядом преимуществ, которые делают их предпочтительными в различных инженерных системах.
Однако в качестве несущего элемента любой конструкции привычная нам круглая труба имеет несколько недостатков:
- Отсутствие плоскостей затрудняет стыковку с другими элементами конструкций при любом способе монтажа, включая сварку;
- Круглая труба относительно легко поддается изгибу.
Так в чем же разница?
Если сравнить круглую трубу с прямоугольной, то последняя имеет более жесткую и прочную форму. Она сгибается значительно хуже в сравнении с круглой.
А как обеспечивается такая прочность?
Представим простой пример с ученической линейкой. Если попытаться слегка согнуть линейку, это будет довольно легко, верно? Однако, если установить ту же линейку на ее ребро, согнуть ее станет невозможно.
Когда речь идет о согибании предмета, такого как профильная прямоугольная труба, важно отметить, что две ее стороны представляют собой ученические линейки, которые стоят на ребре. Это дает трубе большую прочность и стойкость на изгиб, почти равную сплошному прутку того же сечения. Более того, профильная труба имеет намного меньший вес и стоимость по сравнению с аналогичным сплошным прутком.
Если говорить о сопротивлении изгибающему усилию, направленному перпендикулярно любой грани, то квадратные и прямоугольные профильные трубы представляют одинаковую прочность. Однако, прямоугольная труба является более прочной на изгиб вдоль более широкой стороны.
Исходя из этого, можно сделать логичный вывод, что прямоугольные профильные трубы широко используются там, где вектор наибольшего усилия заранее известен. Один из типичных примеров - это перекрытия и каркасы балконов, где усилие обычно направлено вертикально вниз.
Но как именно это делается в практике?
Процесс производства прямоугольных профильных металлических труб состоит из нескольких основных этапов:
- Первым делом производится подготовка штрипса - листовой заготовки из стали определенной толщины.
- Затем штрипс может быть свернут в трубу с помощью нагрева или без него, в зависимости от необходимых характеристик.
- После этого осуществляется сварка стыка трубы.
- Затем круглая труба проходит процесс прокатки через специальные вальцы для получения нужной формы. В зависимости от температуры, при которой происходит изменение формы трубы, они могут быть горячедеформированными или холоднодеформированными.
- После этого производится проверка герметичности сварного шва, которая иногда может не выполняться, но качество шва влияет на прочность трубы.
- Одна из важных операций при производстве труб - это отпуск, когда холоднодеформированная труба нагревается до высокой температуры и медленно остывает. Такой процесс позволяет устранить внутренние напряжения в материале, которые возникают в процессе деформации в вальцах.
В России производятся профильные трубы, максимальные размеры которых достигают 350х450 миллиметров. Толщина стенок таких труб может быть не более 12 миллиметров. Для их производства требуется специализированное оборудование, которое является громоздким и потребляет большое количество энергии. В гараже такое оборудование изготовить невозможно.
Однако, гибкая дугой трубы, включая профильные прямоугольные, можно осуществить даже в гаражных условиях. Для этого существуют специальные ручные и электрические вальцы, которые могут быть куплены и даже изготовлены самостоятельно. Некоторые модели вальцов способны гнуть не только профилированные трубы, но и обычные круглые.
Применение профильных труб
Строительство
В строительстве используется огромное количество металлоконструкций, основным материалом которых являются профильные трубы. Они находят применение не только в различных строительных сооружениях, но и в коммерческих и спортивных объектах.
Профильные трубы широко используются для строительства торговых павильонов, выставочных залов, торговых ларьков и даже гигантских стадионов. Они также используются для создания навесов, которые обеспечивают надежное хранение стройматериалов.
Наиболее распространенными в строительстве являются прямоугольные профильные трубы из обыкновенной стали без антикоррозионного покрытия. Это связано с тем, что стоимость труб с оцинковкой или нержавеющей стали существенно выше, особенно при больших объемах заказа. Ведь в строительстве объем металлоконструкций может достигать тысяч тонн.
Для защиты от коррозии и придания эстетичного вида, конструкции из профильных труб обрабатываются перед покраской. Металл прогрунтовывается, наносится несколько слоев дорогой фасадной краски, а торцы труб закрываются специальными пластиковыми или стальными заглушками.
Тема прямоугольных труб в строительстве не ограничивается только их функцией несущей части конструкции. Некоторые из них могут использоваться как элементы декоративного оформления, например, хромированные трубы или изготовленные из нержавеющей стали.
Кроме того, прямоугольные профильные трубы из алюминия и его сплавов находят применение при создании разборных конструкций для летних торговых павильонов. Они отличаются легкостью транспортировки и сборки, но при этом обладают достаточной прочностью.
Еще одной областью использования прямоугольных труб является производство мебели. Она тесно связана с обязательным образованием, которое пока не отменено в нашей стране. Почти каждый человек, посещавший вуз, среднюю школу или детский сад, знаком с этой темой.
Школьная мебель — это не только функциональный, но и надёжный предмет, который широко известен. Обычно он состоит из каркаса, изготовленного из профильной трубы, и пластиковых заглушек, которые делают его более безопасным и предотвращают повреждение пола. Сиденья, спинки и столешницы выполнены из ДСП или фанеры.
Высокое качество профильной трубы прямоугольного сечения использовалось не только при создании школьной мебели, но и в других сферах:
- Для создания разнообразных декоративных полочек и книжных стеллажей;
- Для изготовления легкого и прочного торгового оборудования, которое можно встретить во многих магазинах.
Кроме этого, профильная труба прямоугольного сечения нашла своё применение в автомобильной промышленности:
Вы могли заметить, что некоторые автомобили имеют видимую прямоугольную трубу, которая составляет их каркас. Это называется багги. Конструкция из прямоугольных профильных труб также применяется в других сферах, например, для создания каркасов автоприцепов, рам мотороллеров и детских велосипедов. Отчасти такой выбор связан с уникальной прочностью прямоугольных труб по отношению к изгибу.