Cuando se trata de secciones huecas formadas en caliente, dos de las formas más comunes son rectangulares y circulares. Como proveedor de secciones huecas formadas en caliente, he tenido una amplia experiencia con ambos tipos, y a menudo me preguntan sobre las diferencias entre ellas. En esta publicación de blog, profundizaré en las distinciones clave en términos de sus propiedades estructurales, aplicaciones, procesos de fabricación y costo - efectividad.
Propiedades estructurales
Secciones huecas rectangulares
Las secciones huecas rectangulares (RHS) tienen características estructurales distintas. Ofrecen alta resistencia a la flexión en dos direcciones principales. Esto es particularmente útil cuando la carga se aplica principalmente en una o dos direcciones. Por ejemplo, en un marco de construcción donde las cargas horizontales y verticales deben transferirse de manera eficiente, el RHS puede ser una opción ideal. Sus lados planos también los hacen fáciles de conectar utilizando soldadura o atornillado, lo que simplifica el proceso de construcción.
El momento de inercia de RHS es relativamente alto en las direcciones paralelas a los lados, lo que significa que pueden resistir mejor los momentos de flexión sin una deformación excesiva. Sin embargo, pueden ser menos eficientes en términos de resistencia torsional en comparación con las secciones circulares. Cuando se someten a fuerzas de torsión, las esquinas de la sección rectangular pueden ser áreas concentradas de estrés, lo que puede conducir a una falla prematura si no se diseñan adecuadamente.
Secciones circulares huecas
Las secciones circulares huecas (CHS) tienen una sección cruzada uniforme, lo que les da una excelente resistencia torsional. La forma circular distribuye el estrés de manera uniforme alrededor de la circunferencia, lo que los hace muy adecuados para aplicaciones donde están presentes las fuerzas de torsión, como en los ejes o columnas de maquinaria giratoria que pueden estar sujetas a cargas torsionales inducidas por el viento.
En términos de carga axial, CHS también tiene una ventaja. La forma circular proporciona una distribución más uniforme de las fuerzas de compresión o tracción, reduciendo el riesgo de pandeo local. Sin embargo, su rendimiento en la flexión puede ser ligeramente menos predecible en comparación con el RHS, ya que el mecanismo de transferencia de carga es más complejo debido a la forma curva.
Aplicaciones
Secciones huecas rectangulares
Los RHS se usan ampliamente en la construcción, especialmente en marcos de construcción, puentes y estructuras de soporte. Sus superficies planas las hacen fáciles de integrar con otros componentes del edificio, como vigas y columnas. También se usan comúnmente en la fabricación de marcos de maquinaria industrial, donde la capacidad de montar equipos directamente en los lados planos es una ventaja significativa.
En la arquitectura, los RH a menudo se usan para fines estéticos. Sus bordes rectos y apariencia angular pueden crear un aspecto moderno y geométrico en las fachadas del edificio y las particiones interiores. Además, el RHS es popular en la industria de muebles, donde se utilizan para crear marcos para mesas, sillas y gabinetes.
Secciones circulares huecas
Los CH encuentran sus aplicaciones en una variedad de industrias. En la industria automotriz, se utilizan para fabricar tuberías de escape, jaulas de rollo y componentes de suspensión. La excelente resistencia torsional y la superficie lisa de CHS los hacen ideales para estas aplicaciones.
En la industria marina, los CH se utilizan en la construcción de mástiles, pasamanos y plataformas en alta mar. La resistencia a la corrosión y la capacidad de resistir condiciones ambientales duras, combinadas con su fuerza torsional, los convierte en una elección confiable para las estructuras marinas. También se usan en el sector energético, por ejemplo, en la construcción de torres de turbinas eólicas, donde necesitan soportar altas cargas de viento y fuerzas torsionales.
Procesos de fabricación
Secciones huecas rectangulares
La fabricación de RHS generalmente implica el proceso de formación caliente, donde una placa de acero se calienta primero a una temperatura adecuada y luego se forma en forma rectangular con rodillos o prensas. Los bordes se sueldan para crear una sección continua. Este proceso permite un control preciso de las dimensiones y el grosor de la pared de la sección.
Sin embargo, el proceso de soldadura puede introducir algunos desafíos. La calidad de la soldadura es crucial, ya que cualquier defecto en la soldadura puede comprometer la integridad estructural de la sección. Se puede requerir tratamiento térmico posterior a la soldadura para aliviar las tensiones residuales y mejorar las propiedades mecánicas del área soldada.
Secciones circulares huecas
Los CH también se fabrican a través de procesos de formación en caliente. El método más común es calentar un toque de acero y luego perforarlo para crear un tubo hueco. El tubo se enrolla y se dibuja para lograr el diámetro deseado y el grosor de la pared. Este proceso da como resultado una sección circular perfecta, que tiene una mejor integridad en comparación con las secciones soldadas.
Los CH sin costuras no tienen costuras de soldadura, lo que elimina el potencial de defectos relacionados con la soldadura. Sin embargo, el proceso de fabricación para CHS sin costuras es más complejo y puede ser más costoso que el de RHS soldado.
Costo - efectividad
Secciones huecas rectangulares
Los RHS son generalmente más costos, efectivos en términos de utilización del material, especialmente cuando se requieren grandes cantidades. La placa plana utilizada en su fabricación se puede cortar y formar con relativamente pocos desechos. El proceso de soldadura, aunque requiere pasos adicionales, es un método bien establecido y relativamente económico para unir las secciones.
El costo de RHS también puede verse afectado por la disponibilidad de tamaños estándar. Dado que se usan más comúnmente en la construcción, hay una amplia gama de tamaños estándar disponibles en el mercado, lo que puede reducir el costo de la fabricación personalizada.
Secciones circulares huecas
Los CHS, especialmente los perfectos, pueden ser más costosos de fabricar. El complejo proceso de fabricación, incluida la perforación y el rodaje, requiere equipos especializados y mano de obra calificada. Además, el costo de la materia prima para producir CHS sin costuras puede ser mayor debido a la necesidad de billets de acero de alta calidad.
Sin embargo, en aplicaciones donde sus propiedades únicas son esenciales, como en estructuras de alto rendimiento o maquinaria giratoria, el costo adicional puede estar justificado por el rendimiento y la durabilidad mejorados.
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Conclusión
En conclusión, las secciones huecas formadas en caliente rectangulares y circulares tienen sus ventajas y desventajas únicas. La elección entre ellos depende de los requisitos específicos de la aplicación, incluido el tipo de cargas, el proceso de fabricación y el costo - efectividad. Como proveedor, puedo brindar asesoramiento profesional para ayudar a los clientes a seleccionar la sección más adecuada para sus proyectos.
Si está interesado en comprar secciones huecas formadas en caliente para su próximo proyecto, le animo a que se ponga en contacto conmigo. Podemos discutir sus necesidades específicas, y estaré encantado de proporcionarle información detallada del producto y una cita competitiva.
Referencias
- Manual de diseño de acero estructural, varias ediciones.
- Manual de construcción de acero, publicado por asociaciones de la industria relevantes.
- Documentos de investigación sobre las propiedades mecánicas de las secciones huecas en revistas de ingeniería.