Czy potrafisz powiedzieć, która blacha aluminiowa jest użyta na każdym zdjęciu? Masz trudności?
Spróbujmy wspólnie zrozumieć główne stopy aluminium i ich zastosowania.
Najpierw rozważ stan blachy aluminiowe.
GOST 21631-76 definiuje dla nas 7 możliwych stanów arkusza, skupimy się tylko na najczęstszych:
1) wyżarzony - M;
Miękka blacha aluminiowa, łatwa do odkształcenia.
2) półutwardzony - H2;
Blacha aluminiowa jest sztywniejsza niż w stanie „M”, łatwo się odkształca (wytrzymuje zginanie do 90 stopni). Dobrze trzyma swój kształt, stan sztywny zapobiega powstawaniu wgnieceń, dlatego jest najczęściej stosowany w izolacji termicznej rur.
3) pracowity - H;
Praca na zimnonazywana metodą hartowania metalu za pomocą odkształcenia na zimno (dodatkowe walcowanie na maszynie).
4) utwardzony i naturalnie starzony - T;
Solidne blachy aluminiowe. Trudniejszy w obróbce (pęknie po zgięciu pod kątem 90 stopni). Stosowany jest w detalach i węzłach z dużym obciążeniem.
Stopy 1105, VD1.
Jako materiał izolacyjny i wykończeniowy stosowana jest techniczna blacha aluminiowa. Niska waga blachy i jej elastyczność zapewniają niskie koszty i wygodę podczas prac izolacyjnych. Najczęściej stosowanymi stopami są 1105AN2, VD1AN2. Do izolacji termicznej stosowany jest również stop AD1N2.
Stopy z grupy aluminium-magnez: AMG2, AMG3, AMG5, AMG6.
Blacha aluminiowa kwasoodporna wykonana jest z aluminium stopowego z magnezem i manganem. Gatunki AMg2M, AMg3M, AMg5M, AMg6M mają wysokie właściwości antykorozyjne i są doskonale spawane. W związku z tym znajdują szerokie zastosowanie w produkcji spawanych zbiorników, zbiorników paliwowych i innych części w budowie samolotów. Doskonała zarówno do przemysłu stoczniowego, jak i do prywatnej produkcji łodzi, łodzi, katamaranów.
Stopy AD1, A5.
Blacha aluminiowa spożywcza wykonana jest z gatunków aluminium pierwotnego - ciężko obrobionego (A5N, AD1N), półtwardego (A5N2, AD1N2), wyżarzonego (A5M, AD1M).
Stop AMC.
Blachy aluminiowe marki AMts mają zwiększoną ciągliwość i łatwo się odkształcają. Stosowane są w stanie półciężkim i mocno przepracowanym w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji chłodnic, ram, nitów. Może być również stosowany w produkcja jedzenia ale bez bezpośredniego kontaktu z żywnością.
Stopy D16, D19, V95.
D16AM to wyżarzone duraluminium z normalną okładziną. D16AM odnosi się do wysokowytrzymałego typu duraluminium, jest odporny na wpływy zewnętrzne. D16AM nie kruszy się na zimno, dlatego jest używany w warunkach, w których użycie innych rodzajów stali staje się niemożliwe. Blacha ze stopu D16AM znajduje najszersze zastosowanie w produkcji różne szczegóły wykonane przez tłoczenie.
D16AT - wykonany ze stopu aluminium z dodatkami stopowymi, z których głównym jest miedź. Stop służy do produkcji profili zakrzywionych. Zaletą D16AT jest to, że część wykonana z takiego stopu natychmiast zamienia się w stałą, bez dodatkowej obróbki cieplnej.
D16T - duraluminium, wykonane ze stopu aluminium z miedzią i manganem. D16T ma dobrą ciągliwość i podwyższoną charakterystykę zmęczeniową. Zakres zastosowania stopu jest szeroki. D16T znajduje zastosowanie w budownictwie, budowie samolotów, przemyśle stoczniowym, produkcji mebli i innych gałęziach przemysłu.
B95 to wytrzymały stop lotniczy. Służy do pokrycia górnej części skrzydła (płyty, blachy), podłużnic (blacha gięta i prasowana), belek, rozpórek i innych elementów kadłuba i skrzydła nowoczesnych samolotów (TU-204, Ił-96, Be-200 ) i inne wysoko obciążone konstrukcje działające głównie w celu ściskania.
Stopy D16, V95 nie są spawane łukiem argonowym i gazowym. Dlatego do przegubów półfabrykatów (grubych blach, profili i paneli) najczęściej stosuje się połączenia nitowe.
Uznane międzynarodowe i krajowe normy (dawniej niemieckie DIN, a obecnie europejskie EN, amerykańskie normy ASTM, międzynarodowe ISO) oraz nasze GOST rozpatrują aluminium i stopy aluminium oddzielnie. Jednocześnie aluminium dzieli się na gatunki (gatunki), a nie na stopy (stopy).
Gatunki aluminium dzielą się na:
- aluminium wysoka czystość(99,95%) i
- aluminium techniczne, które zawiera do 1% zanieczyszczeń lub dodatków.
Mikrostruktura aluminium technicznego to głównie niewielkie ilości związków żelaza i krzemu w osnowie aluminiowej.
aluminium techniczne
Aluminium niestopowe – aluminium techniczne – w zależności od czystości – zawartości zanieczyszczeń – dzieli się na gatunki. Nazywane są tak, na przykład, gatunek aluminium AD0 zgodnie z GOST 4784-97 lub gatunek aluminium 1050 zgodnie z EN 573-3.
W przypadku aluminium w międzynarodowej klasyfikacji aluminium i stopów aluminium przypisywana jest osobna seria 1xxx (lub 1000).
Gatunki aluminium w normach
Gatunki aluminium w EN 573-3
Norma EN 573-3 wymienia różne stopnie czystości aluminium, np. „aluminium EN AW 1050A” oraz stopy aluminium, np. „stop EN AW 6060”. Jednak dość często aluminium nazywa się stopem, na przykład: „stop aluminium 1050A”.
Gatunki aluminium w GOST 4784
W naszych normach, na przykład w GOST 4784-97 „Aluminium i stopy aluminium do obróbki plastycznej” oraz innych normach dotyczących aluminium i stopów aluminium, zamiast pojęcia „oznaczenia” stosuje się ścisłą koncepcję „klasy”, chociaż z Angielski odpowiednik „klasa”. Zgodnie z normą należy formalnie stosować wyrażenia takie jak „gatunek aluminium AD0” i „gatunek stopu aluminium AD31”.
W praktyce słowo „marka” jest używane tylko w odniesieniu do aluminium, a stopy aluminium są często nazywane po prostu „stopami aluminium” bez żadnych gatunków, na przykład „stop aluminium AD31”. I to naszym zdaniem jest całkiem zgodne z przyjętym podejściem międzynarodowym.
Gatunek aluminium i znakowanie aluminium
Co gorsza, termin „marka” jest często mylony z terminem „etykietowanie”.
Według GOST 2.314-68 cechowanie- jest to zestaw znaków charakteryzujących wyrób, np. oznaczenie, kod, numer partii (serii), numer seryjny, data produkcji, znak towarowy producenta, Marka znaki materiałowe, instalacyjne lub transportowe itp. Tak więc oznaczenie lub Marka stop to tylko niewielka część znakowania a już na pewno nie sama etykieta.
Aby wskazać gatunek aluminium lub stopu, kolorowe paski nakłada się nieusuwalną farbą na jeden z końców wlewka, wlewka itp. - to już jest cechowanie. Na przykład, zgodnie z GOST 11069-2001, aluminium klasy A995 jest oznaczone czterema zielonymi pionowymi paskami.
Gatunki aluminium zgodnie z GOST 11069 i GOST 4784
Gatunki aluminium wyznaczają dwa główne standardy:
- GOST 11069-2001 (DSTU GOST 11069:2003) dla aluminium pierwotnego w postaci wlewków, wlewków, walcówki, taśmy iw stanie ciekłym;
- GOST 4784-97 na kutym aluminium do produkcji półproduktów przez deformację na gorąco lub na zimno, a także płyt i wlewków.
GOST 11069
GOST 11069-2001 (tabela 1) oznacza gatunki aluminium za pomocą liczb po przecinku w procentach aluminium: A999, A995, A99, A85, A8, A7, A6, A5 i A0. Bardzo czyste aluminium- aluminium o wysokiej czystości A999 - zawiera co najmniej 99,999% aluminium, a suma wszystkich zanieczyszczeń nie przekracza 0,001%. Służy głównie do eksperymentów laboratoryjnych. W przemyśle stosuje się również aluminium o wysokiej czystości (zawartość glinu od 99,95 do 99,995%) i czystości technicznej (zawartość glinu od 99,0 do 99,85%). Głównymi (trwałymi) zanieczyszczeniami aluminium są żelazo i krzem.
GOST 4784
GOST 4784-97 obejmuje aluminium, które jest wykorzystywane do wytwarzania produktów metodami formowania metalu. Tutaj liczby nie mówią nic użytecznego (tabela 2): AD000, AD00, AD0, AD1 i AD. Modyfikacje z literą E (elektrotechniczne) zawierają zmniejszoną zawartość krzemu w celu poprawy przewodności elektrycznej. W przeciwieństwie do GOST 11069, GOST 4784 nie wyklucza aluminium wtórnego, czyli aluminium uzyskanego ze złomu.
Obecnie najbardziej rozpowszechnione na rosyjskim rynku nielegalne ugrupowania zbrojne można podzielić na trzy duże grupy:
- systemy o konstrukcji podpłaszczowej wykonane ze stopów aluminium;
- systemy z podkonstrukcją wykonaną ze stali ocynkowanej z powłoką polimerową;
- systemy z podkonstrukcją ze stali nierdzewnej.
Największą wytrzymałość i wydajność cieplną mają oczywiście konstrukcje podpowierzchniowe wykonane ze stali nierdzewnej.
Analiza porównawcza właściwości fizycznych i mechanicznych materiałów
*Właściwości stali nierdzewnej i stali ocynkowanej nieznacznie się różnią.
Charakterystyka cieplna i wytrzymałościowa stali nierdzewnej i aluminium
1. Biorąc pod uwagę 3-krotnie niższą nośność i 5,5-krotnie wyższą przewodność cieplną aluminium, wspornik wykonany z stop aluminium jest mocniejszym „mostkiem zimnym” niż wspornik ze stali nierdzewnej. Wskaźnikiem tego jest współczynnik jednorodności termicznej przegród zewnętrznych. Według badań współczynnik równomierności termicznej przegród zewnętrznych budynku przy zastosowaniu systemu ze stali nierdzewnej wynosił 0,86-0,92, a dla systemów aluminiowych 0,6-0,7, co powoduje konieczność ułożenia dużej grubości izolacji i odpowiednio jej zwiększenie koszt elewacji .
Dla Moskwy wymagana odporność na przenikanie ciepła ścian, biorąc pod uwagę współczynnik jednorodności cieplnej, wynosi 3,13/0,92=3,4 (m2.°C)/W dla wspornika ze stali nierdzewnej oraz 3,13/0,7= dla wspornika aluminiowego 4,47 (m2 °C) / W, tj. 1,07 (m2 °C) / W powyżej. Dlatego przy zastosowaniu wsporników aluminiowych grubość izolacji (o współczynniku przewodności cieplnej 0,045 W / (m. ° C) powinna być większa o prawie 5 cm (1,07 * 0,045 = 0,048 m).
2. Ze względu na większą grubość i przewodność cieplną wsporników aluminiowych, według obliczeń przeprowadzonych w Instytucie Fizyki Budownictwa, przy temperaturze zewnętrznej -27°C temperatura na kotwie może spaść do -3,5°C oraz jeszcze niższy, ponieważ. w obliczeniach przyjęto pole przekroju wspornika aluminiowego 1,8 cm 2 , podczas gdy w rzeczywistości jest to 4-7 cm 2 . Przy zastosowaniu wspornika ze stali nierdzewnej temperatura kotwy wynosiła +8 °C. Oznacza to, że przy zastosowaniu wsporników aluminiowych kotwa pracuje w strefie zmiennych temperatur, w której możliwa jest kondensacja wilgoci na kotwie, a następnie jej zamarzanie. Spowoduje to stopniowe zniszczenie materiału warstwy konstrukcyjnej ściany wokół kotwy i tym samym zmniejszenie jej nośności, co jest szczególnie ważne w przypadku ścian wykonanych z materiału o małej nośności (pianobeton, pustak itp.). Jednocześnie podkładki termoizolacyjne pod wspornikiem, ze względu na swoją niewielką grubość (3-8 mm) i wysoką (w stosunku do izolacji) przewodność cieplną, ograniczają straty ciepła tylko o 1-2% tj. praktycznie nie przerywają „zimnego mostka” i mają niewielki wpływ na temperaturę kotwy.
3. Niska rozszerzalność cieplna prowadnic. Odkształcenie temperaturowe stopu aluminium jest 2,5 razy większe niż stali nierdzewnej. Stal nierdzewna ma więcej niski współczynnik rozszerzalność cieplna (10 10 -6 °C -1), w porównaniu z aluminium (25 10 -6 °C -1). W związku z tym wydłużenie 3-metrowych prowadnic przy różnicy temperatur od -15 ° C do +50 ° C wyniesie 2 mm dla stali i 5 mm dla aluminium. Dlatego, aby skompensować rozszerzalność cieplną prowadnicy aluminiowej, koniecznych jest szereg środków:
a mianowicie wprowadzenie do podsystemu dodatkowych elementów - ruchomych prowadnic (dla wsporników w kształcie litery U) lub owalnych otworów z tulejami na nity - nie sztywne mocowanie (dla wsporników w kształcie litery L).
Nieuchronnie prowadzi to do komplikacji i kosztów podsystemu lub nieprawidłowej instalacji (jak często zdarza się, że instalatorzy nie stosują tulei lub niewłaściwie mocują zespół dodatkowymi elementami).
W wyniku tych działań obciążenie ciężarem spada tylko na wsporniki łożyskowe (górny i dolny), podczas gdy pozostałe służą jedynie jako podpora, co oznacza, że kotwy nie są obciążane równomiernie i należy to uwzględnić przy opracowywaniu projektu dokumentacji, czego często po prostu się nie robi. W układach stalowych całe obciążenie rozkłada się równomiernie – wszystkie węzły są sztywno zamocowane – niewielkie rozszerzalności termiczne są kompensowane pracą wszystkich elementów w fazie odkształcenia sprężystego.
Konstrukcja docisku pozwala na wykonanie szczeliny między płytami w systemach ze stali nierdzewnej już od 4 mm, natomiast w systemach aluminiowych jest to minimum 7 mm, co zresztą nie przypada do gustu wielu klientom i psuje wygląd zewnętrzny budynek. Dodatkowo docisk musi zapewniać swobodny ruch płyt okładzinowych o wielkość wydłużenia prowadnic, w przeciwnym razie płyty ulegną zniszczeniu (szczególnie na styku prowadnic) lub obejmie się odgięcie (co może doprowadzić do spadanie płyt okładzinowych). W systemie stalowym nie ma niebezpieczeństwa wygięcia nóg zacisku, co może z czasem wystąpić w systemach aluminiowych ze względu na duże odkształcenia termiczne.
Właściwości ogniowe stali nierdzewnej i aluminium
Temperatura topnienia stali nierdzewnej wynosi 1800°C, a aluminium 630/670°C (w zależności od stopu). Temperatura podczas pożaru wewnętrzna powierzchnia płytki (zgodnie z wynikami badań MOOU „Regionalne Centrum Certyfikacji „OPYTNOE”) osiąga 750 °C. Tak więc przy zastosowaniu konstrukcji aluminiowych może dojść do stopienia podkonstrukcji i zawalenia się części elewacji (w rejonie otworu okiennego), a przy temperaturze 800-900 °C samo aluminium wspomaga spalanie. Z drugiej strony stal nierdzewna nie topi się w ogniu, dlatego jest najbardziej preferowana zgodnie z wymaganiami. bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Na przykład w Moskwie przy budowie wieżowców w ogóle nie wolno stosować podkonstrukcji aluminiowych.
Właściwości korozyjne
Do tej pory jedynym wiarygodnym źródłem informacji o odporności korozyjnej danej konstrukcji podkładowej, a co za tym idzie o trwałości, jest ekspertyza ExpertCorr-MISiS.
Najtrwalsze są konstrukcje ze stali nierdzewnej. Żywotność takich systemów wynosi co najmniej 40 lat w miejskiej atmosferze przemysłowej o średniej agresywności i co najmniej 50 lat w warunkowo czystej atmosferze o niskiej agresywności.
Stopy aluminium, ze względu na powłokę tlenkową, mają wysoką odporność na korozję, ale pod pewnymi warunkami wysoka zawartość w atmosferze chlorków i siarki może dojść do szybko rozwijającej się korozji międzykrystalicznej, co prowadzi do znacznego obniżenia wytrzymałości elementów konstrukcyjnych i ich zniszczenia. Tym samym żywotność konstrukcji ze stopów aluminium w miejsko-przemysłowej atmosferze o średniej agresywności nie przekracza 15 lat. Jednak zgodnie z wymaganiami Rosstroy, w przypadku stosowania stopów aluminium do produkcji elementów podbudowy nielegalnych formacji zbrojnych, wszystkie elementy w bezbłędnie musi być anodowany. Obecność powłoki anodowej zwiększa żywotność podkonstrukcji ze stopu aluminium. Jednak podczas montażu podkonstrukcji poszczególne jej elementy łączone są nitami, pod które wierci się otwory, co powoduje naruszenie powłoki anodowej w obszarze mocowania, czyli nieuchronnie powstają obszary bez anodowania. Ponadto stalowy rdzeń nitu aluminiowego wraz z aluminiowym ośrodkiem elementu tworzy parę galwaniczną, co również prowadzi do rozwoju aktywnych procesów korozji międzykrystalicznej w miejscach mocowania elementów podkonstrukcji. Należy zauważyć, że często taniość takiego lub innego systemu IAF z podkonstrukcją ze stopu aluminium wynika właśnie z braku ochronnej powłoki anodowej na elementach systemu. Pozbawieni skrupułów producenci takich podkonstrukcji oszczędzają na kosztownych procesach elektrochemicznych produktów do anodowania.
Niewystarczająca odporność na korozję, pod względem trwałości konstrukcji, ma stal ocynkowana. Ale po nałożeniu powłoki polimerowej żywotność podkonstrukcji wykonanej ze stali ocynkowanej z powłoką polimerową wyniesie 30 lat w miejskiej atmosferze przemysłowej o średniej agresywności i 40 lat w warunkowo czystej atmosferze o niskiej agresywności.
Porównując powyższe wskaźniki podkonstrukcji aluminiowych i stalowych można stwierdzić, że podkonstrukcje stalowe znacznie przewyższają podkonstrukcje aluminiowe pod każdym względem.
