Blacha na profile stalowe -
wymagania wobec materiału wsadowego

W produkcji kształtowników giętych na zimno oraz profili zamkniętych zgrzewanych materiał wsadowy stanowi od 50 do 75 procent kosztu wyrobu gotowego. To oznacza, że parametry taśmy decydują o rentowności produkcji w stopniu większym niż wydajność samej linii. Jednocześnie to właśnie w profilowaniu rolkowym najostrzej ujawniają się cechy materiału, które w innych procesach pozostają niezauważone: sierpowatość, pamięć zwoju, wahania granicy plastyczności między partiami.

Profil wychodzący z linii skręcony albo wygięty rzadko jest skutkiem błędu nastaw. Znacznie częściej wynika z materiału, który do tej linii w ogóle nie powinien był trafić.

Normy wyrobu gotowego

Wymagania wobec profili określają dwie odrębne normy, zależnie od tego, czy przekrój jest otwarty, czy zamknięty.

EN 10219 obejmuje grubości ścianki do 40 mm i wskazuje gatunki dopuszczone do stosowania: stale niestopowe S235JRH, S275J0H, S275J2H, S355J0H, S355J2H i S355K2H oraz stale drobnoziarniste w odmianach normalizowanych i walcowanych termomechanicznie. Litera H w oznaczeniu gatunku wskazuje przeznaczenie do kształtowników zamkniętych.

Gatunki taśmy stosowane jako wsad

Wybór wsadu wynika z przeznaczenia profilu i dzieli się na trzy grupy.

Taśma gorącowalcowana konstrukcyjna według EN 10025-2, w gatunkach S235JR i S355J2, stosowana do profili nośnych o grubszych ściankach. Granica plastyczności wynosi odpowiednio 235 i 355 MPa dla grubości do 16 mm.

Taśma gorącowalcowana do formowania na zimno według EN 10111, w gatunkach od DD11 do DD14, przeznaczona do przekrojów wymagających większej podatności na odkształcenie.

Taśma o podwyższonej granicy plastyczności według EN 10149-2, w gatunkach serii MC. Dla S355MC minimalna granica plastyczności wynosi 355 MPa, wytrzymałość na rozciąganie 430-550 MPa, a wydłużenie A80 co najmniej 19 procent wzdłuż kierunku walcowania. Ta grupa pozwala zmniejszyć grubość ścianki przy zachowaniu nośności, co przekłada się na masę wyrobu.

Taśma powlekana ogniowo według EN 10346, w gatunkach DX51D do DX57D oraz konstrukcyjnych od S220GD do S550GD. DX51D ma wytrzymałość 270-500 MPa i wydłużenie A80 minimum 22 procent, przy zakresie grubości od 0,45 do 3,00 mm. Gatunki konstrukcyjne dają granicę plastyczności od 220 do 550 MPa, przy malejącym wraz z nią wydłużeniu: dla S220GD jest to co najmniej 20 procent, dla S350GD 16 procent.

Taśma zimnowalcowana według EN 10130, w gatunkach DC01-DC06, przy grubościach od 0,3 do 3,0 mm, stosowana tam, gdzie liczy się jakość powierzchni i dokładność wymiarowa profilu.

Co decyduje o zachowaniu materiału na linii

Profilowanie rolkowe różni się od gięcia na prasie krawędziowej tym, że materiał jest odkształcany stopniowo, w kolejnych klatkach, na całej długości pasma. Każda niedoskonałość kształtu taśmy jest powielana wzdłuż całego profilu.

W literaturze technologicznej wskazuje się cztery kluczowe wady kształtu wsadu: wybrzuszenie środka pasma, pamięć zwoju, wygięcie poprzeczne oraz sierpowatość. Płaskość taśmy określana jest wprost jako parametr krytyczny dla uzyskania poprawnego kształtu profilu.

Do tego dochodzi jednorodność własności. Wahania grubości i granicy plastyczności w obrębie partii powodują nierównomierne gięcie na szerokości pasma, a w konsekwencji skręcanie profilu, wygięcie i nieprzewidywalne sprężynowanie. Problem ten jest trudny do skorygowania nastawami, ponieważ korekta wykonana dla jednego fragmentu pasma pogarsza wynik dla następnego.

Praktyczna konsekwencja: przy profilowaniu istotniejsza od wąskiej tolerancji samej w sobie jest powtarzalność. Materiał o stabilnych parametrach w kolejnych kręgach pozwala pracować bez przezbrojeń, materiał o parametrach rozstrzelonych wymusza korekty przy każdej zmianie kręgu.

Formowalność i promienie gięcia

Profilowanie rolkowe pozwala uzyskać mniejsze promienie gięcia niż gięcie na prasie przy tym samym materiale, ponieważ odkształcenie rozkłada się na wiele przejść. W materiałach o wysokiej wytrzymałości różnica bywa trzykrotna. Dla najbardziej wytrzymałych gatunków przyjmuje się jako regułę ogólną minimalny promień rzędu trzykrotnej do czterokrotnej grubości materiału, przy czym wartości dla konkretnych gatunków podają karty materiałowe producentów.

Wybór między gatunkiem o wyższej granicy plastyczności a gatunkiem bardziej formowalnym rozstrzyga się więc przez geometrię przekroju. Profil o łagodnych załamaniach dopuszcza materiał wytrzymalszy i cieńszy. Profil o ostrych narożach i licznych przetłoczeniach wymaga materiału o wyższym wydłużeniu, nawet kosztem większej grubości ścianki.

Zgrzewanie wzdłużne profili zamkniętych

W produkcji rur i profili zamkniętych metodą zgrzewania indukcyjnego wysokiej częstotliwości kluczowe jest ustawienie krawędzi taśmy przed strefą zgrzewania. Nierównoległe podanie krawędzi jest jednym z najczęściej wskazywanych problemów technologicznych, a jego znaczenie rośnie wraz ze zmniejszaniem grubości ścianki i przechodzeniem na gatunki o wyższej wytrzymałości. Systemy kontroli optycznej mierzą wyrównanie krawędzi z dokładnością rzędu setnych części milimetra.

Z punktu widzenia zaopatrzenia oznacza to, że przy materiale na profile zamknięte znaczenie mają nie tylko tolerancja szerokości taśmy, ale i jakość krawędzi po cięciu wzdłużnym: brak zadziorów, równomierność i brak falowania krawędzi.

Wsad ocynkowany czy cynkowanie po produkcji

Ochronę antykorozyjną profilu można uzyskać na dwa sposoby, a wybór ma konsekwencje technologiczne i kosztowe.

Zasięg ochrony katodowej krawędzi ciętej zależy od grubości materiału i jest skuteczny przede wszystkim w blachach cienkich. Przy grubszych ściankach oraz przy profilach spawanych po wykonaniu przewagę ma cynkowanie zanurzeniowe, obejmujące spoiny i otwory.

Wsad ocynkowany ma jedną istotną przewagę operacyjną: eliminuje etap zewnętrzny z łańcucha produkcyjnego, a więc i czas transportu oraz oczekiwania na cynkownię. Przy produkcji seryjnej bywa to argument równie ważny jak sama trwałość powłoki.

Segmenty odbiorców i ich wymagania

Profile gięte na zimno i zamknięte zgrzewane trafiają do kilku segmentów o wyraźnie różnych priorytetach. W systemach regałowych liczy się powtarzalność wymiarowa i nośność przy minimalnej masie. W konstrukcjach rolniczych i systemach montażowych dla instalacji fotowoltaicznych dominuje odporność korozyjna i stabilność kosztu. W produkcji przyczep i zabudów pojazdów istotna jest kombinacja wytrzymałości i formowalności, bo przekroje bywają złożone. W konstrukcjach lekkich i wykończeniowych na pierwszy plan wychodzi jakość powierzchni.

Ta różnorodność sprawia, że ten sam producent profili pracuje zwykle na kilku gatunkach wsadu jednocześnie, a właściwe przypisanie materiału do wyrobu ma bezpośrednie przełożenie na marżę.

Co warto ustalić przy zamówieniu

Specyfikacja materiału na profile powinna obejmować gatunek wraz z normą, grubość, szerokość taśmy z określoną tolerancją, wymagania dotyczące płaskości i sierpowatości, stan powierzchni i rodzaj powłoki wraz z gramaturą, średnicę wewnętrzną kręgu oraz dopuszczalną masę kręgu wynikającą z możliwości odwijarki. Warto też określić, czy dopuszczalne są kręgi łączone i jaka jest wymagana jakość krawędzi po cięciu wzdłużnym.

Przy stałej produkcji największą wartość ma powtarzalność tych parametrów między dostawami. Materiał zgodny z normą, ale pochodzący za każdym razem z innego źródła i o innym rozrzucie własności, generuje koszt w postaci przezbrojeń i braków, który nie pojawia się w cenie tony, ale pojawia się w rachunku wyników. Przy powtarzalnym zapotrzebowaniu warto więc ustalić parametry raz i utrzymywać je w kolejnych zamówieniach.

Dostępne gatunki stali, rodzaje powłok oraz formaty kręgów, taśm i arkuszy przedstawia oferta blach stalowych HEN-STOL.

Sprawdź jak możemy pomóc

HEN-STOL dostarcza taśmy cięte wzdłużnie w gatunkach gorącowalcowanych, zimnowalcowanych i powlekanych, z szerokością dobraną do wyrobu tak, aby ograniczyć odpad przy profilowaniu. Wystarczy przesłać specyfikację i opis profilu, a sprawdzimy dostępność i zaproponujemy najkorzystniejszy wariant.

+48 664 700 160hs@henstol.pl

Najczęściej zadawane pytania

Źródła

1. EN 10162, Kształtowniki stalowe walcowane na zimno - warunki techniczne dostawy, tolerancje wymiarów i przekroju poprzecznego
2. EN 10219-1 i EN 10219-2, Kształtowniki zamknięte ze szwem formowane na zimno ze stali konstrukcyjnych
3. EN 1993-1-3, Projektowanie konstrukcji stalowych - kształtowniki i blachy profilowane na zimno
4. EN 10111, EN 10130, EN 10149-2 oraz EN 10346, warunki techniczne dostawy wyrobów płaskich
5. EN ISO 1461, Powłoki cynkowe nanoszone na wyroby stalowe i żeliwne metodą zanurzeniową
6. SSAB, karty wyrobów powlekanych wg EN 10346
7. AHSS Insights, Roll Forming