Introducere: Versatilitatea secțiunilor goale pătrate
Tuburile pătrate din oțel, cunoscute și sub numele de secțiuni goale pătrate (SHS), sunt printre cele mai versatile profile structurale din fabricația metalică modernă. Caracterizate prin secțiunea transversală goală, cu laturi egale, aceste profile combină raporturi ridicate rezistență-greutate cu o estetică curată și ușurință de conectare. Geometria lor cu secțiune închisă oferă o rigiditate la torsiune excepțională - semnificativ superioară profilurilor deschise, cum ar fi grinzile în I sau canalele - făcându-le ideale pentru aplicații care necesită rezistență la forțele de răsucire. Suprafețele plate și paralele simplifică sudarea, șuruburile și montarea consolelor, plăcilor și a altor componente, făcând tuburile pătrate de oțel un material preferat în sectoarele construcțiilor, ingineriei mecanice, transporturilor și agricole.
Intervalele dimensionale standard și specificațiile globale
Tuburile pătrate de oțel sunt fabricate într-o gamă extinsă de dimensiuni pentru a se potrivi diverselor cerințe structurale și mecanice. În sistemele metrice, dimensiunile exterioare tipice variază de la 10 mm × 10 mm până la 400 mm × 400 mm, cu grosimi ale pereților variind în general de la 0,5 mm la 20 mm. Pentru aplicații ușoare, cum ar fi mobilier sau structuri ornamentale, sunt specificate de obicei secțiuni mai mici (13 mm–50 mm) cu pereți mai subțiri (0,5 mm–3 mm). Secțiunile medii (50mm–150mm) cu grosimi ale peretelui de 3mm–8mm servesc drept cal de lucru pentru structura structurală generală, bazele mașinilor și coloanele de susținere. Secțiunile mari care depășesc 150 mm, adesea cu grosimi ale peretelui de până la 12 mm sau mai mult, sunt folosite în aplicații cu sarcini grele. Lungimile standard sunt de obicei furnizate ca 6 metri, 12 metri sau lungimi personalizate.
ASTM A500: Standardul american pentru tuburi structurale
Cea mai utilizată specificație pentru tuburile pătrate din oțel în America de Nord este ASTM A500, care acoperă țevile structurale din oțel carbon formate la rece, sudate și fără sudură, pentru construcția de poduri și clădiri sudate, nituite sau cu șuruburi. Conform ASTM A500, gradul C este materialul predominant, oferind o limită de curgere minimă de 50 ksi (345 MPa) și rezistență la tracțiune de 62 ksi (427 MPa). Standardul cuprinde tuburi până la un perimetru total maxim de 88 inci, ceea ce înseamnă că dimensiunea maximă pătrată HSS este de 22 inchi × 22 inci, cu grosimi nominale de perete de până la 1 inch. De exemplu, o desemnare HSS pătrată tipică conform ASTM A500 este exprimată ca HSS50x50x3, indicând dimensiuni exterioare de 50 mm × 50 mm cu o grosime a peretelui de 3 mm. Dimensiunile imperiale comune variază de la 1/2″ × 1/2″ cu o grosime a peretelui de 0,063″ până la 8″ × 8″ cu o grosime a peretelui de 0,250″ (1/4″).
EN 10210 și EN 10219: Standarde europene pentru secțiuni formate la cald și formate la rece
În Europa, secțiunile goale pătrate sunt guvernate de două standarde principale: EN 10210 pentru secțiunile goale structurale finisate la cald și EN 10219 pentru secțiunile goale structurale sudate la rece. EN 10219 acoperă secțiunile goale structurale circulare, pătrate și dreptunghiulare sudate la rece, fabricate cu grosimi de perete de până la 40 mm, cu secțiuni pătrate disponibile până la dimensiuni exterioare de 500 mm × 500 mm. Secțiunile pătrate tipice EN 10219 variază de la 20 mm × 20 mm cu grosimea peretelui de 2,0 mm până la 300 mm × 300 mm cu grosimi ale peretelui de până la 12,5 mm sau mai mult. Standardul specifică toleranțe dimensionale, proprietăți secționale și cerințe de marcare, cu lungimi standard de 6, 8 și 12 metri. De asemenea, sunt specificate razele colțului: pentru o secțiune de 20 mm × 20 mm × 2,0 mm, raza colțului extern este de 4 mm cu o rază a colțului interioară de 2 mm.
JIS G3466 și alte standarde internaționale
Standardul industrial japonez JIS G3466 specifică cerințele pentru tuburile pătrate și dreptunghiulare din oțel carbon utilizate pentru inginerie civilă, arhitectură și alte structuri. Toleranțele dimensionale conform JIS G3466 necesită ca pentru lungimi laterale sub 100 mm, toleranța să fie de ± 1,5 mm; pentru lungimi laterale care depășesc 100 mm, toleranța este de ±1,5%. Toleranța grosimii peretelui este de ±10%, iar toleranțele de greutate sunt de ±10%. Standardul chinezesc GB/T 6728 acoperă secțiuni goale din oțel format la rece, de obicei variind de la 20 mm × 20 mm până la 600 mm × 600 mm, cu materiale comune, inclusiv Q235B și Q345B. Materialele obișnuite ale acestor standarde includ ASTM A500 Gradele B și C, S235JR, S355J0H, Q235B și Q345B.
Procesul de fabricare a tubului pătrat: de la bobină la profilul finit
Producția de tuburi pătrate de oțel urmează un flux de lucru sistematic de producție care transformă bobina de oțel plată în secțiuni goale de precizie. Procesul începe cu pregătirea materiei prime, în care benzile de oțel - de obicei bobine laminate la cald sau la rece de grade precum Q195, Q235 sau Q345 - sunt inspectate pentru defecte de suprafață și curățate pentru a îndepărta rugina, uleiul sau alte impurități. Bobina este apoi derulată și trecută printr-o mașină de nivelare pentru a aplatiza banda și a elibera stresul intern. Tăierea marginilor taie banda de oțel la lățimea necesară pentru producția de tuburi pătrate.
Etapa de formare folosește un proces progresiv de profilare: moara de formare îndoaie treptat banda într-un tub rotund, care este apoi trecut printr-o moară de dimensionare sau o unitate de remodelare pătrată care transformă tubul rotund într-o secțiune transversală pătrată sau dreptunghiulară. Sudarea cu rezistență electrică de înaltă frecvență (ERW) este apoi aplicată pentru a fuziona cusătura, urmată de îndepărtarea bavurilor de sudură interioare și externe folosind instrumente de eșarfare. Tubul trece apoi prin mai multe role de dimensionare pentru a-și fixa dimensiunile finale și pentru a forma colțuri ascuțite după cum este necesar. Tratamentul termic online opțional, cum ar fi recoacerea, poate fi aplicat cordonului de sudură pentru a-i îmbunătăți calitatea și performanța mecanică generală. Un ferăstrău zburător sau un tăietor cu lungime fixă taie apoi tubul continuu la lungimile dorite. În cele din urmă, tuburile tăiate sunt îndreptate pentru a elimina îndoirile sau răsucirile și poate fi efectuată șlefuirea sau teșirea suprafeței de capăt. Inspecția calității include verificări vizuale, verificare dimensională și inspecție a sudurii folosind teste cu ultrasunete sau cu raze X, urmate de tratament antirugină (cum ar fi ungerea cu ulei) și împachetare pentru depozitare sau expediere.
Prelucrare secundară: tăiere, îndoire și sudare
Dincolo de producția primară, tuburile pătrate sunt supuse diferitelor operațiuni de prelucrare secundară pentru a îndeplini cerințele specifice aplicației. Tăierea poate fi efectuată folosind tăierea pentru tăierea lungimii de uz general, tăierea cu laser pentru profile complexe și de înaltă precizie sau tăierea cu plasmă pentru tuburi de grosime medie. Tăierea cu laser a tuburilor utilizează un fascicul laser cu fibre de mare putere pentru a topi sau vaporiza materialul tubului la nivel local, oferind procesare fără contact, cu densitate energetică ridicată, cu o calitate excelentă a marginilor. Îndoirea transformă tuburile drepte în componente curbe pentru cadre, balustrade și elemente arhitecturale. Îndoirea tuburilor CNC utilizează dornuri și matrițe ștergătoare pentru a forma tuburi pătrate în raze netede, fără a prăbuși pereții. Sudarea asambla componentele individuale ale tubului în structuri mai mari, folosind sudarea cu arc cu gaz metalic (MIG) sau sudarea cu arc cu gaz tungsten (TIG), cu pregătirea și montarea corespunzătoare a îmbinărilor esențiale pentru calitatea sudurii. Prelucrarea secundară suplimentară include perforarea, găurirea, găurirea și finisarea suprafețelor, cum ar fi galvanizarea, vopsirea sau acoperirea cu pulbere.
