Металлоконструкции для производства: виды, этапы изготовления

О чем речь? Металлоконструкции для производства используют для создания каркасов зданий, цехов, складов и других промышленных объектов. Они обеспечивают прочность, долговечность и возможность быстрого монтажа, что делает их незаменимыми в современной промышленности.

Какие бывают? Металлоконструкции делятся на каркасные, модульные, резервуарные и специализированные. Каждый тип предназначен для решения конкретных задач: от строительства крупных производственных комплексов до создания емкостей для хранения сырья или готовой продукции.

Классификация металлоконструкций для производства

Различные виды современных металлоконструкций отличаются друг от друга характеристиками и условиями эксплуатации.

Фото: nikitabuida / Freepik

Все производимые изделия в целом можно классифицировать на 3 категории.

• Стационарные конструкции. Как правило, используются при возведении сложных зданий и сооружений. Эти элементы обладают значительными прочностными характеристиками, обеспечивая устойчивость объектов и длительный срок эксплуатации.
• Сборно-разборные конструкции. Как понятно из названия, изделия из этой группы можно многократно собирать и разбирать. Это позволяет использовать их на нескольких объектах разного назначения.
• Трансформируемые изделия. Способны менять свои размеры и формы в соответствии с условиями монтажа и эксплуатации.

Также металлопрокат может изготавливаться из разных металлов. В основном это:

• сталь;
• алюминий;
• чугун.

По назначению различают несущие, ограждающие и декоративные металлоконструкции. К первой группе относятся каркасные изделия для возведения зданий. Из ограждающего металлопроката создают различные заборы, металлические калитки и подобные сооружения. Декоративные изделия используются в дизайне и обычно производятся по индивидуальным заказам. Наиболее распространенная продукция из этой группы — детали художественной ковки.

Металлоконструкции также могут изготавливаться или собираться разными способами. Исходя из этого критерия изделия могут быть:

• клепаными;
• болтовыми;
• кованными;
• сварными;
• штампованными;
• комбинированными.

Чаще всего применяется сварка. Менее востребованными методами изготовления являются клепка, штамповка и литье.

Металлоизделия, кроме того, обеспечивают надежное функционирование транспорта, связанное с повышенными нагрузками. Сварные конструкции из металла, а также листовой, трубный и профильный прокат активно применяются и в машиностроении.

Сферы применения металлоконструкций для производства

Итак, основной отраслью, где применяются конструкции из металла, является строительство. Рассмотрим наиболее актуальные его сферы.

• Возведение промышленных объектов. Основными элементами строительства предприятий, складов, торговых центров и подобных крупных сооружений являются именно рассматриваемые детали.
• Возведение гражданских объектов. Имеется в виду производство металлоконструкций для строительства быстровозводимых зданий, жилых домов, административных центров и т. п.

• Транспортное строительство. Производимые металлоизделия активно применяются при возведении мостов, эстакад, тоннелей и прочих объектов инфраструктуры.
• Строительство объектов энергетики. Металлоконструкции находят свое применение при возведении электростанций, ЛЭП, вышек сотовой связи и т. п.
• Архитектурное строительство. В процессе создания уникальных объектов архитектуры (куполов, арок, пространственных композиций) также применяются изделия из металла.
• Возведение объектов сельского хозяйства. Например, современные животноводческие комплексы, теплицы, зернохранилища и ангары для хранения техники также строятся с применением различных типов металлопроката.
• Специальное строительство. Сюда относят нефтехимические комплексы, сооружения АЭС и прочие объекты, требующие особых условий эксплуатации.
• Возведение военных сооружений. Рассматриваемые конструкции непосредственно используются при строительстве, например, ангаров для самолетов, казарм, складов для техники и пр.

Этапы изготовления металлоконструкций для производства

Практически любая отрасль промышленности нуждается в изделиях из металла. Поэтому такие конструкции изготавливаются множеством методов с применением самых разных технологий для обеспечения разнообразия готовой продукции.

Фото: Jimmy Nilsson Masth / Unsplash

Стандартный цех для производства металлоконструкций укомплектован оборудованием для сварки, лазерной резки, гибки, штамповки, нанесения покрытий и выполнения других операций в соответствии с назначением готовых изделий.

Этап 1: Проектирование

Сперва разрабатывается план, для чего обычно используется специализированное программное обеспечение (AutoCAD, Solidworks и т. п.). Иногда для данного этапа достаточно отрисовки чертежей от руки.

Тем не менее, возможности современных CAD позволяют обеспечить высокую точность и сложность чертежной документации, как того требуют спецификации в большинстве случаев. Современные станки для лазерной резки к тому же работают на основе цифровых чертежей в определенных форматах.

На данном этапе обеспечивается необходимое качество готовой продукции, проводятся соответствующие испытания в эксплуатационных условиях.

Этап 2: Резка

Для резки листового металла используют разные методики и средства: лазер, гидравлические гильотины, гидроабразивные способы. Представленные методы обеспечивают высокую точность обработки всех видов заготовок и минимальное количество ошибочных действий. Эти критерии являются крайне важными в любом проекте по металлообработке.

Здесь также определяется, что нужно для производства металлоконструкций определенного типа. Исходя из этого изготовитель выбирает конкретный металл с учетом его характеристик и устанавливает нужную степень точности обработки. Наиболее точной на данный момент является лазерная резка. Она применяется для придания изделиям максимально сложных форм.

Для обработки толстых металлических заготовок, предполагающих приложение значительных усилий, предпочитают использовать другие методы резки, например, с использованием гидравлических гильотинных ножниц.

Этап 3: Формовка

В рамках этой процедуры металл складывают, сгибают, штампуют, механически обрабатывают, проделывают в нем отверстия. Указанными операциями добиваются придания заготовке нужной формы. Иногда для этой цели применяется литье, когда материал предварительно расплавляется. Для формирования отверстий используют соответствующие инструменты: дрель или перфоратор. Обрезка изделия до достижения требуемых габаритов осуществляется при помощи токарного станка.

Этап 4: Сборка

Подготовленные детали собираются воедино для формирования готового изделия. Все элементы конструкции сначала фиксируются друг с другом специальными зажимами, а после этого свариваются, склеиваются или соединяются при помощи заклепок и болтов.

Фото: fxquadro / Freepik

Чаще всего применяется метод дуговой сварки. Работу выполняют обычно вручную с применением металлических электродов. Процесс может осуществляться и множеством других способов.

Этап 5: Отделка

Готовая конструкция, представляющая собой на данном этапе единое целое, теперь нуждается в нанесении защитных покрытий. Используют антикоррозийные составы, краски, эмали и лаки. В зависимости от своего предназначения изделие может дополнительно подвергаться полировке или обработке щеткой. Завершающими действиями являются оснащение металлоконструкции информационными табличками или защитными элементами. После этого продукцию отправляют заказчику или покупателю.

Этап 6: Установка

Ряд металлоконструкций легко устанавливаются без помощи специалистов. И все же для монтажа некоторых изделий требуются квалифицированные наладчики и инженеры, а также специальное оборудование. Например, в рамках реализации крупных проектов создаются конструкции в самых разных отраслях промышленности. Они могут обеспечивать автоматизацию производства и поэтому требуют установки с привлечением опытных специалистов.

По требованию последних проект учитывает либо услуги монтажа, либо подразумевает под собой только производство. В случае изменения деталей на этапе изготовления в проектную часть могут быть внесены изменения.

Совместная услуга изготовления металлоконструкции и ее последующего монтажа, как правило, обходится дешевле, чем если бы пришлось нанимать специалистов по установке со стороны.

Этап 7: Техническое обслуживание

В перечень дополнительных услуг производителей могут включаться последующие техобслуживание и ремонт. Любое металлическое изделие в процессе эксплуатации нужно поддерживать в рабочем состоянии, позволяющем обеспечивать максимальную производительность.

В рамках общего технического обслуживания проводятся плановые проверки. При необходимости металлоконструкция очищается от загрязнений и ремонтируется.

Надежный производитель, как правило, обладает собственной мастерской именно для проведения планового и срочного обслуживания своей продукции.

Оборудование для производства металлоконструкций

Паспортная производительность станков для производства металлоконструкций не всегда является определяющим фактором решения поставленных задач. Производственное оборудование скорее влияет на общую эффективность предприятия.

• Портальное оборудование для плазменной резки. С помощью данной установки проводится раскройка стальных листов. Оборудование снабжено специальным столом, на котором обрабатываются заготовки значительных размеров.
• Гильотинные ножницы для рубки металла. Способны разрезать листы толщиной до 12 мм и шириной до 2 м. Гибочный пресс оказывает достаточное усилие (до нескольких сотен тонн) для деформации листовых заготовок из очень прочных и жестких металлов.

Фото: .yaroslav / Freepik

• Ленточнопильная установка. На этом оборудовании режут трубный и круглый металлопрокат в непрерывном режиме. Станок также пригоден для резки профилей (швеллеров и уголков). Обработке могут подвергаться заготовки как из черного, так и из цветного металла. Имеется поворотная рама, позволяющая выполнять резку под любым углом.
• Листогибочное оборудование. Предназначено для гибки металлопроката с пределом текучести 250 МПа. Обычно здесь обрабатываются цилиндрические заготовки, после чего они подвергаются сварке ручными и механизированными методами.
• Гальваническое и лакокрасочное оборудование. Необходимо для нанесения защитных покрытий, обеспечивающих изделиям длительные сроки службы.

Часто задаваемые вопросы о металлоконструкциях для производства

Что собой представляют решетчатые металлоконструкции для производства?

Так называют изделия, имеющие вид каркаса и выполненные из сортового металлопроката — швеллеров, труб и уголков.

Характерные примеры решетчатых металлоконструкций: фермы, колонны, арматурные каркасы. При правильном монтаже эти конструкции способны длительное время сохранять устойчивое положение в условиях растяжения и сжатия. Все элементы соединяются короткими сварными швами под углом или внахлест.

Какие особенности необходимо учитывать при сборке металлоконструкций для производства?

Рассмотрим несколько вариантов сборки, обладающих определенными особенностями.

• В процессе сварки перед расплавлением края металла интенсивно нагреваются. Электродуговые сварочные аппараты снабжены специальными электродами, обеспечивающими наиболее прочное сцепление соединяемых частей. Нередко эта задача выполняется методами газовой или точечной сварки. В первом случае воздействие оказывается инертным газом, а во втором – подачей электрического импульса.
• Детали металлоконструкции могут склеиваться между собой с применением специального клея. Используемый состав соединяет элементы на молекулярном уровне. Такая стыковка считается одной из самых надежных.
• Элементы конструкции также скрепляются друг с другом механически, с использованием болтов и заклепок. Последние применяются, когда предполагается эксплуатация готового изделия в условиях сильных вибраций. Выбор в пользу болтовых соединений делают, если конструкция не будет подвергаться динамическим нагрузкам.

Каждый этап сборки проходит строгий контроль качества.

Как металлоконструкции для производства защищают от коррозии?

Одна из ключевых задач производителей заключается в обеспечении защиты от образования и распространения коррозии.

Это достигается несколькими методами.

• Полностью исключается контакт металлоконструкции с водой. Вариант возможен, если какие-либо функциональные ограничения на объекте эксплуатации отсутствуют.
• В состав металла добавляются специальные защитные присадки. Эти химические элементы, помимо защиты от коррозии, обеспечивают повышенную прочность конструкции.
• На поверхность изделия наносятся водоотталкивающие лаки или краски. Такие покрытия непосредственно препятствуют контактированию металла с водой. Они, как правило, наносятся на уже готовую конструкцию.
• Используется биметалл, состоящий из двух компонентов с разной степенью стойкости к коррозии.

Приведенные выше меры в комплексе предотвращают развитие коррозионных процессов, тем самым увеличивая срок эксплуатации готового изделия.

Производством металлоконструкций, а также их качественной установкой на объектах заказчиков занимаются крупные компании с большим опытом выполнения подобных работ. В своей деятельности они используют профессиональное оборудование, позволяющее на каждом производственном этапе контролировать качество продукции.

Изображение в шапке статьи: Freepik / Freepik