За кадром производства: качество и красота металлоизделий начинается с листа
Изделия из металлического гладкого листа широко применяются в различных отраслях — от строительства и машиностроения до бытовой сферы и домашнего хозяйства. Их функциональность, внешний вид напрямую зависят от качества исходного листового сырья, а также от точности, аккуратности его обработки.
На этапе раскроя рулонного металла закладывается эстетика и качество металлоизделий для дальнейших производственных процессов, где малейшие отклонения в параметрах технологии резки могут существенно повлиять на их потребительские свойства.
В этой статье мы рассмотрим, как производят качественный лист и карточки, и как их характеристики влияют на эксплуатационные свойства, техническую надежность, эстетическую привлекательность конечной продукции.
Размеры и характеристики листов, карточек
Большие листы и менее габаритные карточки получают на металлосервисных предприятиях раскроем рулонного проката. Изделия универсальны. Могут применяться как в готовом виде, так и в качестве заготовки для производства профилированных, фасонных и других элементов более сложной формы.
Листами называют плоскую прямоугольную катаную продукцию, размеры которой регламентированы несколькими отечественными стандартами (см. таблицу ниже).
Таблица 1. Размеры гладкого листа по ГОСТ.
| Название стандарта | Толщина, мм | Ширина, мм | Длина, мм |
|---|---|---|---|
| ГОСТ 9045-93 Прокат тонколистовой холоднокатаный из низкоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки. Технические условия | до 3,9 вкл. | - | - |
| ГОСТ 16523-97 Прокат тонколистовой из углеродистой стали качественной и обыкновенного качества общего назначения. Технические условия | до 3,9 вкл. | не менее 500 | - |
| ГОСТ 34180-2017 Прокат стальной тонколистовой холоднокатаный и холоднокатаный горячеоцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий | 0,2-2,0* | 500-1800 | 500-6000 |
| ГОСТ 17066-94 Прокат тонколистовой из стали повышенной прочности. Технические условия | 0,5-3,9 | не менее 500 | - |
| ГОСТ 14918-2020 Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия | 0,22-4,50** | 700-1800 | - |
*толщина металлической основы без учета толщины полимерного покрытия.
Размеры гладкого листа, содержащиеся в ГОСТах наиболее однозначно определены относительно ширины, — не менее 500 мм. Длина гладкого листа устанавливается по согласованию с заказчиком, но ряд стандартов ограничивает ее шестью метрами.
Наиболее популярный лист стальной толщиной 1 мм размером 1000×2000 мм или 1250×2500 мм, а также листы аналогичной длины и ширины толщиной 0,5 мм, 0,55 мм, 0,7 мм, 0,8 мм, 1,5 мм или 2 мм.
Размер гладкого листа оцинкованного металла толщиной 0,45 мм чаще всего составляет 1250×2500 мм. Горячекатанная продукция больше востребована в крупном формате — например, лист стальной толщиной 3 мм или 4 мм с размерами до 1500×6000 мм.
Термин «карты» или «карточки» не прописан в ГОСТах, но прочно закрепился на рынке проката. Нередко он используется как синоним термина «лист». Карточки могут быть меньше листов по длине и ширине, производятся по техническому заданию заказчика.
Некоторые производители применяют товарное название «карточка» не только, чтобы обозначить габариты изделия, но и подчеркнуть более высокую точность допусков по сравнению с обычным раскроем плоского проката.
Современные линии продольно-поперечной резки позволяют многократно превосходить допуски, закрепленные в стандартах. Большинство современных линий обеспечивают допуски по длине и ширине около +/- 1,0 или 0,5 мм, в то время как более продвинутое оборудование позволяет достигать значений +/- 0,25 или 0,1 мм.
Как плоский гладкий лист, так и карты, могут обладать не только прямоугольными контурами, но и иметь углы, отличные от 90 градусов. Их выпуск со стабильным качеством доступен лишь тем металлосервисным предприятиям, чей парк оборудования включает линию косой поперечной резки с заданным углом.
Кроме размеров продукции ГОСТы на гладкий лист описывают и другие характеристики, важные для его производства и применения:
- качество кромки,
- состояние поверхности (которое влияет не только на внешний вид, но и на возможность нанесения покрытий),
- вид термической обработки (или ее отсутствие),
- микроструктуру, физико-механические показатели.
Например, способность к вытяжке — весьма значимая характеристика. Она определяет, насколько данный вид металлопродукции пригоден для изготовления изделий методом штамповки.
Также стандарты регламентируют правила упаковки, маркировки, транспортировки и хранения листовых изделий. Идентификационные данные в обязательном порядке должны содержаться в документах поставки, дублироваться на этикетке.
Обозначения содержат информацию о:
- химическом составе (марке стали или сплава),
- толщине,
- типе кромки (обрезная или необрезная),
- плоскостности,
- группе точности,
- наличии защитного покрытия (оцинкованное, полимерное) и количестве сторон его нанесения.
Кроме обязательной информации, производитель вправе снабжать маркировку продукции дополнительными данными.
|
|
|
|
Рисунок 1. Пачка оцинкованных листов с металлической стяжкой на поддоне с маркировкой. |
Рисунок 2. Обвязка пачки на деревянных брусках. |
Массовое производство гладкого листа при помощи поперечной резки требуется в такой металлоемкой отрасли как строительство. При многотоннажном выпуске помимо качества продукции на первый план выходит скорость работы линий резки металла.
Современные автоматизированные линии поперечной резки обеспечивают производительность до 60 м/мин. Такие значения скорости реза становятся необходимостью при изготовлении стального листа не только для строительной отрасли, но и для многих других сфер его применения, которые мы рассмотрим далее.
Рисунок 3. Карточки после продольно-поперечной резки на механизированном станке.
Рисунок 4. Автоматическая линия упаковки листов.
Сферы применения гладкого листа и карточек
Строительство
В строительстве листовая продукция применяется в качестве кровельного материала, для создания навесных фасадов, ограждений, заборов, ворот, элементов вентиляционных систем, крепежных деталей.
Крыша из гладкого листа — неотъемлемый атрибут исторических районов многих городов, в том числе после их реновации или реконструкции. В частном секторе плоский оцинкованный лист для кровли востребован благодаря сочетанию удобства укладки и долговечности (рис. 5). Без дополнительных технологических операций листовой материал для кровли сохраняет плоский профиль. С помощью штамповки и прокатки из гладкого листа можно получать металлочерепицу и профнастил.
Рисунок 5. Фальцевая кровля из гладкого листа.
При производстве листовых заготовок для панелей навесных фасадов крупных строительных объектов (рис. 6) важно обеспечивать высокую воспроизводимость всех параметров изделий.
В первую очередь это геометрическая точность, стабильность размеров. Заготовки должны обладать идеальной плоскостностью без волн, короблений или отклонений по толщине.
Во-вторых, необходимы точные габариты: соответствие размерам, допускам, особенно при крупносерийном производстве. Это критично для стыковки панелей, соблюдения швов, ровности фасада.
Рисунок 6. Отделка фасада станции метро Потапово металлическими панелями.
Металлические листы часто применяются и для отделки интерьеров. Металлические листы для обшивки стен (рис. 7) могут изготавливаться из разных видов металлопродукции: нержавеющей или оцинкованной стали, алюминия, медных сплавов в зависимости от особенностей архитектурного решения. Большое разнообразие отделке потолка могут придать потолочные кассеты (рис. 8), которые производятся из гладкого листа с помощью нанесения перфорации.
|
|
|
|
Рисунок 7. Металлические панели в интерьере. |
Рисунок 8. Потолочные кассеты типа hook-on. |
Облицовка ограждений, заборов и ворот чаще выполняется стальным профилированным листом, который изготавливается из гладкого листа методом холодной прокатки (рис. 9). Однако и гладкий лист без дополнительных технологических операций служит тем же целям.
Рисунок 9. Забор с облицовкой из профилированного оцинкованного листа.
В строительной сфере строгие требования не только к физико-механическим характеристикам металлопродукции, но и к ее коррозионной стойкости. Если прочность листовой стали гарантирована ее собственными свойствами, то для защиты от влаги и других климатических, антропогенных воздействий требуется нанесение защитно-декоративных покрытий.
Наиболее традиционный вариант — оцинковка гладкого листа с помощью горячего или гальванического цинкования. Технология позволяет регулировать толщину цинкового слоя от единиц до сотен микрометров, а также варьировать его внешний вид: с узором кристаллизации или без него.
Оцинкованные карточки — один из востребованных полуфабрикатов для дальнейшего выпуска штампованных элементов кровель и фасадов. В дополнение к оцинковке металл можно покрывать слоем полимера или порошковой краски.
На гладкий лист можно наносить покрытие в цветах палитр RAL и Pantone (рис. 10), а также использовать множество эффектов текстуризации или реалистичной имитации природных фактур, таких как дерево или камень.
Также полимерные покрытия позволяют получать гладкий лист с рисунком. Выбор материалов, предназначенных для защиты поверхности металла, включает полиэстер, полиуретан, пурал и другие полимеры.
Все они обладают особенностями:
- глянцевой или матовой поверхностью,
- разной степенью износостойкости,
- адгезии к основе,
- стабильности в условиях ультрафиолетового излучения и экстремально низких или высоких температур.
Стальной плоский лист с полимерным покрытием более стойкий по отношению к перечисленным воздействиям, чем с порошковым покрытием.
Рисунок 10. Оцинкованные карточки с полимерным покрытием.
Помимо традиционных сфер применения влагозащищенного гладкого листа для облицовки фасадов и покрытия кровли, есть немало дополнительных областей его применения. Одна из них — устройство внешнего слоя облицовки и защиты цокольных этажей, входных групп, парапетов, фундаментов зданий и сооружений.
Так, в регионах с капризным климатом весьма популярна обшивка цоколя свайного дома влагостойкими листами. Для таких целей часто используют линеарные панели. Также целесообразно применение стального оцинкованного листа для обшивки гаражей и других зданий со сложным тепловым режимом, где велика вероятность образования конденсата.
Машиностроение и промышленность
В машиностроении листовой металл и карты нашли широкое применение для изготовления корпусов аппаратуры (рис. 11), промышленных агрегатов, бытовой техники, производства элементов конструкций, различных крепежных деталей.
Рисунок 11. Сварка из листового металла корпуса установки по производству полистиролбетона.
Высокая технологичность холоднокатанного листа открывает широкие возможности для получения изделий сложной формы, конфигурации. Сверление и пробивка позволяют создавать как простые отверстия, так и перфорацию на большой площади листового металла.
Благодаря существенной способности к вытяжке тонколистовая сталь легко поддается штамповке и гибке, а невысокое содержание углерода позволяет эффективно соединять листовые элементы с помощью сварки. Эта особенность листового проката обеспечивает его масштабное применение в автомобилестроении, несмотря на высокую конкуренцию со стороны полимерных, композиционных материалов.
Тонколистовой прокат в судостроении служит для обшивки палубных надстроек, обустройства кают, машинных отделений, других судовых помещений. Корпуса судовых агрегатов, оборудования или приборов также создают из тонколистового металла (рис. 12). Кроме того, в судостроении, как и в строительстве, широко применяют отделочные материалы, крепежные элементы, воздуховоды и трубы из оцинкованного гладкого листа.
К материалам для речных, а особенно — для морских судов применяются гораздо более жесткие требования по коррозионной стойкости, чем в строительстве. Поэтому основные материалы для судостроения — нержавеющая сталь, алюминий и его сплавы, а также оцинковка.
Рисунок 12. Корпус турбины судового двигателя.
В авиации тонколистовая сталь не является основным конструкционным материалом. Средняя плотность стали (7,7-7,9 г/см3) слишком велика, чтобы на равных конкурировать с «крылатым» металлом — алюминием.
Для обшивки фюзеляжа, крыльев и других элементов корпуса самолета используются листовые элементы из специальных алюминиевых сплавов толщиной от 0,25 до 3,3 мм (рис. 13). Отдельные компоненты некоторых моделей самолетов, например — выпускные трубы и коллекторы Ан-2, производят из листовой нержавеющей стали.
Рисунок 13. Обшивка фюзеляжа самолета листовым алюминием на шпангоутах.
Во всех промышленных областях при устройстве трубопроводов для транспортировки жидкостей и газов, в том числе воздуховодов, широко применяется оцинкованный листовой материал (рис. 14). Простота изготовления сварных или фальцевых трубопроводов из карт и листов, возможность подгонки нужных деталей по месту позволяют таким решениям конкурировать с более дорогими бесшовными трубами и гибкими рукавами в системах без повышенного уровня давления.
Для транспортировки химически активных соединений вместо оцинковки используются листовая нержавеющая сталь с высоким содержанием хрома, никеля и других легирующих добавок. Из листов таких же марок стали изготавливают различные конструктивные элементы, емкости и запорную арматуру в химической промышленности.
Рисунок 14. Фланцевый воздуховод из оцинкованного листа.
Хранение и логистика
Стоит отметить и применение гладкого листа в качестве упаковочного материала (рис. 15). Он обладает, с одной стороны, достаточной пластичностью для того, чтобы принять необходимую форму упаковки, а с другой — высокой прочностью, чтобы сохранять эту форму и целостность груза в процессе его транспортировки, хранения. Именно металлический листовой материал, наряду с лентой, рекомендован ГОСТами для упаковки пачек листов, обвязки рулонов и другой металлопродукции.
Рисунок 15. Листовая металлическая упаковка пачки стальных листов.
Выбор листовых заготовок
Во всех рассмотренных сферах применения листового металлопроката сформировались достаточно высокие требования к его качеству, характеристикам. В некоторых сферах, например, в авиа- и судостроении существуют специальные отраслевые стандарты, регулирующие применение конструкционных материалов, в том числе металлического листа.
В остальных сферах при выборе листовых заготовок стоит, в первую очередь, опираться на требования ГОСТов. Однако, учитывая динамично развивающиеся технологии, нужно ориентироваться и на систему добровольной сертификации. Сертификат может выдаваться на соответствие требованиям как ГОСТов, так и ТУ (рис. 16). Технические условия разрабатываются на предприятиях, поэтому учитывают актуальные изменения требований и последние достижения технологического развития.
Рисунок 16. Пример сертификата на фасадные панели.
Профессиональное применение технологии поперечной резки позволяет достигать высокой точности, максимальной производительности и минимизировать потери материала, что особенно важно при массовом производстве.
Качественная резка и сопутствующие ей технологические процессы, такие как оцинковка, нанесение полимерных покрытий, гарантируют не только эстетичность и аккуратность заготовок, но и надежность конечной продукции, снижают риск коррозии, деформаций, механических повреждений. Именно в этом случае полностью раскрывается потенциал гладкого листового металла как конструкционного материала.
