O właściwościach mechanicznych stopów aluminium decyduje ich skład chemiczny, stan (przetwarzanie), rodzaj i wielkość półproduktów, obecność lub brak poszycia itp. Dlatego też podane są w tabeli. 1 dane dotyczące składu chemicznego i właściwości mechanicznych są akceptowane z pewnym uśrednieniem w porównaniu z danymi SNiP P-E.5-64. Wykresy rozciągania i ściskania różnych stopów aluminium różnią się od siebie stosunkowo niewiele, jednak w przeciwieństwie do stali nie mają one plateau plastyczności; Za warunkową granicę plastyczności stopów przyjmuje się zwykle naprężenie przy względnym wydłużeniu trwałym wynoszącym 0,2%.
Tabela 1. Stopy aluminium dla budownictwa (SNiP II-B.5-64)
Grupa stopów |
Gatunek i stan stopu |
Składniki stopowe w % |
Właściwości mechaniczne |
|||||||||
magnez |
mangan |
krzem |
cynk |
miedź |
Inny |
σ cale, kg/mm2 |
σ 0,2, kg/mm2 |
τ cale, kg/mm2 |
δ, % |
NV, kg/mm2 |
||
A. Stopy do obróbki plastycznej na elementy konstrukcyjne |
||||||||||||
Aluminium techniczne |
Zanieczyszczenia ogółem 0,7% |
|||||||||||
Aluminium-mangan |
||||||||||||
Aluminium-magnez (magnez) |
0,2-0,6* |
|||||||||||
0,2-0,6* |
||||||||||||
Tytan 0,02-9,1 |
||||||||||||
AMg61-M** |
||||||||||||
Aluminium-magnez-krzem |
||||||||||||
Chrom 0,15-0,35 |
||||||||||||
0,15-0,35* |
||||||||||||
Aluminium-cynk-magnez |
||||||||||||
Aluminium-miedź-magnez (duraluminium) |
||||||||||||
Aluminium-cynk-magnez-miedź |
Chrom 0,1-0,25 |
|||||||||||
B. Stopy kute na nity i śruby |
||||||||||||
Aluminium-miedź-magnez |
||||||||||||
Aluminium-cynk-magnez-miedź |
Tytan 0,02-0,08 |
|||||||||||
B. Stopy do odlewów |
||||||||||||
Aluminium-magnez |
||||||||||||
D. Stopy do połączeń spawanych Według SNiP P-V.5-64. |
||||||||||||
Drut spawalniczy wykonany z aluminium i stopów aluminium jest akceptowany zgodnie z GOST 7871 |
||||||||||||
*Mangan lub chrom w tej samej ilości.** Dane są przybliżone. |
Skład chemiczny i właściwości mechaniczne stopów aluminium do zastosowań budowlanych zawarte w SNiP P-V.5-64 podano w tabeli. 1.
Wyszczególnione w tabeli. 1 stopy aluminium przeznaczone są:
do konstrukcji otaczających - AD1-M, AMts-M, AMg-M i AD31-T; stopy te charakteryzują się wysoką odpornością na korozję i produktywnością;
dla konstrukcji łączących funkcję nośną i zamykającą (w zależności od wymaganej wytrzymałości i odporności na korozję) - AMts-M, AMts-P, AMg-M, AMg-P, AMg5-M, AD31-T, AD31-T1, AD33- T, AD33-T1, AD35-T, AV-M, AV-T; stopy te charakteryzują się wysoką lub średnią odpornością na korozję i przetwarzalnością;
do nośnych konstrukcji spawanych - AMg5-M, AMg6-M, AMg61-M, AD33-T1, AV-T1, V92-T; Stop AV-T1, zgodnie z warunkami odporności na korozję, należy stosować o zawartości miedzi do 0,1%;
dla nośnych konstrukcji nitowanych i śrubowych - te same stopy, co dla nośnych konstrukcji spawanych z dodatkiem stopów D1-T, D16-T i V95-T1; jednakże te trzy ostatnie stopy mają zmniejszoną odporność na korozję.
Oprócz wymienionego SNiP II-B.5-64, z odpowiednim uzasadnieniem, przewiduje stosowanie innych gatunków i stanów stopów aluminium.
Do nitów i śrub innych niż wskazane w tabeli. 4.17 stopy AD1-M (nity walcowane na zimno), AMts, AMg5p-M (tutaj indeks „p” oznacza stop do produkcji drutu i prętów), AMg, AD33-T1, AB-T1 itp. używany.
Za standardową odporność odkształcalnych stopów aluminium na rozciąganie, ściskanie i zginanie przyjmuje się mniejszą z dwóch wartości: 0,7 najniższej wytrzymałości na rozciąganie ustalonej przez normy lub specyfikacje lub warunkowej granicy plastyczności odpowiadającej naprężeniu przy względnym trwałym wydłużeniu 0,2%.
Udarność stopów aluminium waha się od 1 kgm/cm2 (V95-T1) do 9 kgm/cm2. Dane dotyczące granicy wytrzymałości (zmęczenia) podano w SNiP II-B.5-64.
Współczynnik rozszerzalności liniowej stopów aluminium wynosi α = 23,10 -6 deg -1, czyli w przybliżeniu dwa razy więcej niż stali. Jednakże naprężenia temperaturowe w konstrukcjach aluminiowych są mniejsze niż w konstrukcjach stalowych ze względu na niższą wartość E. Moduł ścinania G = 270 000 kg/cm2.
Obliczone rezystancje podane w SNiP P-V.5-64 odpowiadają temperaturze metalu od -40 do +50 ° C. Gdy temperatura spadnie z -40 do -70 ° C, obliczone rezystancje nie zmieniają się.
Gdy temperatura wzrośnie powyżej 50 do +100 ° C, do obliczonych rezystancji wprowadza się współczynniki redukcyjne w wysokości 0,8-0,95, w zależności od gatunku stopu i warunków pracy konstrukcji. Przy temperaturach powyżej 100°C należy przyjmować jeszcze niższe wartości współczynników lub stosować żaroodporne stopy aluminium.
- Magnez (Al - Mg), który należy do stopów odkształcalnych pod ciśnieniem. Ponadto materiał ten wyróżnia się między innymi dużą odpornością na korozję, ciągliwością i dobrą spawalnością. Jest lepszy od AMts pod względem wytrzymałości, ale gorszy pod względem plastyczności. Przewodność cieplna i elektryczna tego materiału jest niższa niż stopu aluminiowo-manganowego.
W związku z tym interesujące jest przedstawienie histogramu porównawczego pokazującego wytrzymałość na rozciąganie i plastyczność różnych stopów aluminium. Widzimy tutaj, że AMg2 jest w przybliżeniu równy AMg3 pod względem tych właściwości. Jednakże odporność na korozję AMg2 jest naturalnie wyższa.
Znacząca różnica występuje przy wzroście zawartości magnezu w stopie do 4% i więcej, co wpływa na ciągliwość i twardość. Wraz ze wzrostem zawartości magnezu w kompozycji, plastyczność zmniejszy się, a wytrzymałość wzrośnie, do pewnych granic, w których kruchość zacznie działać.
Skład chemiczny
Skład chemiczny AMg2 można nazwać zrównoważonym. Zawartość w nim magnezu nie przekracza 4%, co pozytywnie wpływa na ciągliwość, odporność na korozję i spawalność tego materiału. Jednocześnie zawartość Mg przekracza 2%, co pozytywnie wpływa na wytrzymałość stopu.
![](https://i2.wp.com/nfmetall.ru/wa-data/public/shop/img/sd13.jpg)
Ze względu na wyższą wytrzymałość w porównaniu do czystszych stopów aluminium, AMg2 jest chętniej stosowany jako materiał na profile okienne i drzwiowe, a także inne lekkie konstrukcje prefabrykowane lub spawane. Jednocześnie jest lekki i łatwy w obróbce, podobnie jak czystsze stopy.
Właściwości fizyczne materiału
Poniżej znajduje się tabela przedstawiająca właściwości fizyczne materiału AMg2, które otrzymano w temperaturze - T. E to moduł sprężystości. a jest współczynnikiem rozszerzalności liniowej, l jest współczynnikiem. przewodność cieplna, r - gęstość, C - ciepło właściwe, R - opór elektryczny.
![](https://i0.wp.com/nfmetall.ru/wa-data/public/shop/img/sd14.jpg)
Co jest produkowane z aluminium AMg2
Ponieważ AMg2 ma wiele pozytywnych właściwości, backgammon o umiarkowanej wytrzymałości i dużej ciągliwości, produkowana jest z niego szeroka gama blanków. Z AMg2 sprzedawane są:
- Taśmy;
- Kobza;
- Profile.
Spośród nich szczególnie pożądane są profile w formie narożników ze względu na ich lekkość, dobrą odporność na korozję, spawalność i wyższą wytrzymałość niż te same AMts.
Jak widać z poniższej tabeli, większość rodzajów walcówki z tego materiału produkowana jest w zwykłym stanie, ale dość często stosuje się również arkusze i taśmy obrabiane na zimno lub wyżarzane. Hartowanie na zimno pozwala uzyskać większą wytrzymałość tego materiału, a wyżarzanie, wręcz przeciwnie, sprzyja rekrystalizacji materiału i większej ciągliwości.
![](https://i2.wp.com/nfmetall.ru/wa-data/public/shop/img/sd15.jpg)
Blachy lite wykorzystuje się prawdopodobnie do tworzenia konstrukcji ściennych, różnych paneli, ewentualnie w produkcji chłodniczej. Zaleca się jednak stosowanie arkuszy wyżarzonych do wytwarzania szerokiej gamy produktów wytwarzanych przez odkształcanie na zimno lub na gorąco, w tym konstrukcji spawanych.
STOPY ALUMINIUM
Klasyfikacja stopów
Właściwości fizyczne
Właściwości korozyjne
Właściwości mechaniczne
Wyroby aluminiowe okrągłe i profilowane
Płasko walcowane aluminium
Klasyfikacja stopów aluminium.
Stopy aluminium umownie dzielimy na odlewane (do produkcji odlewów) i kute (do produkcji wyrobów walcowanych i odkuwek). Ponadto brane będą pod uwagę wyłącznie stopy kute i wyroby walcowane na ich bazie. Aluminium walcowane oznacza wyroby walcowane wykonane ze stopów aluminium i aluminium technicznego (A8 – A5, AD0, AD1). Skład chemiczny stopów do obróbki plastycznej ogólnego zastosowania podano w GOST 4784-97 i GOST 1131.
Stopy do obróbki plastycznej dzielą się według metoda hartowania: wzmocnione ciśnieniem (odkształceniem) i wzmocnione cieplnie.
Inna klasyfikacja opiera się na kluczu właściwości: stopy o niskiej, średniej lub wysokiej wytrzymałości, wysokiej ciągliwości, żaroodporne, kute itp.
Tabela usystematyzuje najpopularniejsze stopy do obróbki plastycznej z krótkim opisem głównych właściwości charakterystycznych dla każdego systemu. Oznaczenie nadawane jest zgodnie z GOST 4784-97 i międzynarodową klasyfikacją ISO 209-1.
Charakterystyka stopów | Cechowanie | System stopowy | Notatki | |
STOPYWZMOCNIONE CIŚNIENIE (TERMICZNIE OGRANICZONY) |
||||
Stopy o niskiej wytrzymałości I wysoka plastyczność, | AD0 | 1050A | Tech. aluminium bez stopowania | Również AD, A5, A6, A7 |
AD1 | 1230 |
|||
AMts | 3003 | Al –Mn | Również MM (3005) |
|
D12 | 3004 |
|||
Stopy średniej wytrzymałości I wysoka plastyczność,spawalne, odporne na korozję | AMg2 | 5251 | Al –Mg
(Magnalia) | Również AMg0.5, AMg1, AMg1.5AMg2.5 AMg4 itp. |
AMg3 | 5754 |
|||
AMg5 | 5056 |
|||
AMg6 | ||||
STOPY UTWARDNIAJĄCE CIEPLNIE |
||||
Stopy średniej wytrzymałości
i wysoką ciągliwość
spawalny | AD31 | 6063 | Al-Mg-Si
(Aviali) | Również AB (6151) |
AD33 | 6061 |
|||
AD35 | 6082 |
|||
Stopy normalna siła | D1 | 2017 | Al-Cu-Mg
(Durali) | Również B65, D19, VAD1 |
D16 | 2024 |
|||
D18 | 2117 |
|||
Stopy spawalne o normalnej wytrzymałości | 1915 | 7005 | Al-Zn-Mg | |
1925 | ||||
Stopy o wysokiej wytrzymałości | B95 | Al-Zn-Mg-Cu | Również B93 | |
Stopy żaroodporne | AK4-1 | Al-Cu-Mg-Ni-Fe | Również AK4 |
|
1201 | 2219 | Al-Cu-Mn | Również D20 |
|
Kucie stopów | AK6 | Al-Cu-Mg-Si | ||
AK8 | 2014 |
Stany dostawy Stopy utwardzalne ciśnieniowo, są wzmacniane jedynie poprzez odkształcenie na zimno (walcowanie na zimno lub ciągnienie). Utwardzanie przez odkształcenie prowadzi do wzrostu wytrzymałości i twardości, ale zmniejsza plastyczność. Przywrócenie plastyczności uzyskuje się poprzez wyżarzanie rekrystalizacyjne. Wyroby walcowane z tej grupy stopów posiadają następujące stany dostawy, wskazane na etykiecie półproduktu:
bez obróbki cieplnej
2) M - wyżarzany
3) H4 - hartowane na zimno w ćwiartce
4) H2 - półutwardzony
5) H3 - 3/4 obrabiane na zimno
6) N - pracowity
Półprodukty ze stopów wzmacniających cieplnie wzmocnione specjalną obróbką cieplną. Polega na utwardzaniu w określonej temperaturze i późniejszej ekspozycji przez pewien czas w innej temperaturze (starzenie). Wynikająca z tego zmiana struktury stopu zwiększa wytrzymałość i twardość bez utraty plastyczności. Istnieje kilka opcji obróbki cieplnej. Najczęstsze stany dostaw stopów do wzmacniania cieplnego są następujące, co znajduje odzwierciedlenie w oznakowaniu wyrobów walcowanych:
1) nie ma oznaczenia – po prasowaniu lub walcowaniu na gorąco bez obróbki cieplnej
2) M - wyżarzany
3) T - hartowany i naturalnie starzony (dla maksymalnej wytrzymałości)
4) T1 - utwardzany i sztucznie starzony (dla maksymalnej wytrzymałości)
W przypadku niektórych stopów hartowanie termomechaniczne przeprowadza się, gdy po hartowaniu przeprowadza się hartowanie na zimno. W tym przypadku w oznaczeniu występuje TN lub T1H. Pozostałe tryby starzenia odpowiadają stanom T2, T3, T5. Zwykle odpowiadają one niższej wytrzymałości, ale wyższej odporności na korozję lub odporności na pękanie.
Podane oznaczenia państwowe odpowiadają rosyjskim GOST.
Właściwości fizyczne stopów aluminium.
Gęstość stopów aluminium różni się nieznacznie od gęstości czystego aluminium (2,7g/cm3). Waha się ona od 2,65 g/cm 3 dla stopu AMg6 do 2,85 g/cm 3 dla stopu V95.
Dodawanie stopów praktycznie nie ma wpływu na moduł sprężystości i moduł ścinania. Na przykład moduł sprężystości wzmocnionego duraluminium D16T jest prawie równy modułowi sprężystości czystego aluminium A5 ( mi =7100 kgf/mm2). Jednakże ze względu na to, że granica plastyczności stopów jest kilkukrotnie wyższa od granicy plastyczności czystego aluminium, stopy aluminium mogą być już stosowane jako materiał konstrukcyjny przy różnym poziomie obciążeń (w zależności od gatunku stopu i jego stan : schorzenie).
Ze względu na małą gęstość, określone wartości wytrzymałości na rozciąganie, granicy plastyczności i modułu sprężystości (odpowiednie wartości podzielone przez wartość gęstości) dla mocnych stopów aluminium są porównywalne z odpowiednimi wartościami właściwymi dla stali i stopy tytanu. Dzięki temu wysokowytrzymałe stopy aluminium mogą konkurować ze stalą i tytanem, ale tylko do temperatur nie przekraczających 200 C.
Większość stopów aluminium ma gorszą przewodność elektryczną i cieplną, odporność na korozję i spawalność w porównaniu z czystym aluminium.
Poniższa tabela przedstawia wartości twardości, przewodności cieplnej i elektrycznej dla kilku stopów w różnych stanach. Ponieważ wartości twardości korelują z wartościami granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie, tabela ta daje wyobrażenie o kolejności tych wartości.
Z tabeli wynika, że stopy o wyższym stopniu stopowania mają zauważalnie niższą przewodność elektryczną i cieplną; wartości te zależą także w istotny sposób od stanu stopu (M, H2, T lub T1):
marka | twardość, NV | przewodnictwo elektryczne w % w stosunku do miedzi | przewodność cieplna w kal/o C |
||||||
M | H2 | N,T(T1) | M | H2 | N, T(T1) | M | H2 | N, T(T1) |
|
A8 - AD0 | 25 | 35 | 60 | 0.52 | |||||
AMts | 30 | 40 | 55 | 50 | 40 | 0.45 | 0.38 | ||
AMg2 | 45 | 60 | 35 | 30 | 0.34 | 0.30 | |||
AMg5 | 70 | 30 | 0.28 | ||||||
AD31 | 80 | 55 | 55 | 0.45 | |||||
D16 | 45 | 105 | 45 | 30 | 0.42 | 0.28 | |||
B95 | 150 | 30 | 0.28 |
Z tabeli wynika, że jedynie stop AD31 łączy w sobie wysoką wytrzymałość i wysoką przewodność elektryczną. Dlatego „miękkie” szyny elektryczne wykonuje się z AD0, a „twarde” z AD31 (GOST 15176-89). Przewodność elektryczna tych autobusów wynosi (w µOhm*m):
0,029 – od AD0 (bez obróbki cieplnej, bezpośrednio po tłoczeniu)
0,031 – od AD31 (bez obróbki cieplnej, bezpośrednio po tłoczeniu)
0,035 – od AD31T (po hartowaniu i naturalnym starzeniu)
Przewodność cieplna wielu stopów (AMg5, D16T, V95T1) jest o połowę mniejsza niż w przypadku czystego aluminium, ale nadal jest wyższa niż w przypadku stali.
Właściwości korozyjne.
Najlepsze właściwości korozyjne mają stopy AMts, AMg, AD31, a najgorsze stopy o wysokiej wytrzymałości D16, V95, AK. Ponadto właściwości korozyjne stopów wzmacnianych cieplnie w znacznym stopniu zależą od reżimu hartowania i starzenia. Na przykład stop D16 jest zwykle stosowany w stanie naturalnego starzenia (T). Jednakże powyżej 80 o C jego właściwości korozyjne znacznie się pogarszają i często do stosowania w wysokich temperaturach stosuje się sztuczne starzenie, chociaż odpowiada ono mniejszej wytrzymałości i plastyczności (niż po starzeniu naturalnym). Wiele mocnych stopów żaroodpornych jest podatnych na korozję naprężeniową i korozję nawarstwiającą.
Spawalność.
Stopy AMt i AMg są dobrze spawane wszystkimi rodzajami spawania. Podczas spawania stali hartowanej na zimno w strefie spoiny następuje wyżarzanie, zatem wytrzymałość spoiny odpowiada wytrzymałości materiału podstawowego w stanie wyżarzonym.
Spośród stopów utwardzalnych na gorąco lotnictwo i stop 1915 są dobrze spawane. Stop 1915 jest samoutwardzalny, więc spoina z czasem zyskuje wytrzymałość materiału podstawowego. Większość innych stopów można spawać wyłącznie metodą zgrzewania punktowego.
Właściwości mechaniczne.
Wytrzymałość stopów AMts i AMg wzrasta (a plastyczność maleje) wraz ze wzrostem stopnia stopowania. Wysoka odporność na korozję i spawalność determinują ich zastosowanie w konstrukcjach lekkich. Stopy AMg5 i AMg6 mogą być stosowane w konstrukcjach średnio obciążonych. Stopy te wzmacniane są jedynie poprzez odkształcenie na zimno, dlatego o właściwościach wyrobów wykonanych z tych stopów decyduje stan półproduktu, z którego zostały wykonane.
Stopy wzmacniające ciepło umożliwiają utwardzanie części po ich wytworzeniu, jeżeli oryginalny półprodukt nie został poddany obróbce wzmacniającej cieplnie.
Największą wytrzymałość po obróbce cieplnej hartowania (hartowania i starzenia) mają stopy D16, V95, AK6, AK8, AK4-1 (spośród dostępnych na rynku publicznym).
Najpopularniejszym stopem jest D16. W temperaturze pokojowej jest gorszy od wielu stopów pod względem wytrzymałości statycznej, ale ma najlepszą wytrzymałość strukturalną (odporność na pękanie). Zwykle używany w stanie naturalnie postarzanym (T). Jednak powyżej 80°C jego odporność na korozję zaczyna się pogarszać. Aby zastosować stop w temperaturach 120-250 C, wykonane z niego produkty poddawane są sztucznemu starzeniu. Zapewnia lepszą odporność na korozję i wyższą granicę plastyczności w porównaniu ze stanem naturalnie starzonym.
Wraz ze wzrostem temperatury właściwości wytrzymałościowe stopów zmieniają się w różnym stopniu, co determinuje ich różną przydatność w zależności od zakresu temperatur.
Spośród tych stopów do 120 C, V95T1 ma największą wytrzymałość i granice plastyczności. Powyżej tej temperatury jest już gorszy od stopu D16T. Należy jednak wziąć pod uwagę, że V95T1 ma znacznie gorszą wytrzymałość konstrukcyjną, tj. niska odporność na pękanie w porównaniu do D16. Ponadto B95 w stanie T1 jest podatny na korozję naprężeniową. Ogranicza to jego zastosowanie w produktach rozciąganych. Lepsze właściwości korozyjne i znaczną poprawę odporności na pękanie osiąga się w produktach przetwarzanych według modów T2 lub T3.
W temperaturach 150-250 C D19, AK6, AK8 mają większą wytrzymałość. W wysokich temperaturach (250-300 C) zaleca się stosowanie innych stopów - AK4-1, D20, 1201. Stopy D20 i 1201 mają najszerszy zakres temperatur stosowania (od kriogenicznego -250 C do +300 C) w warunkach wysokich warunki obciążenia.
Stopy AK6 i AK8 są plastyczne w wysokich temperaturach, co pozwala na ich wykorzystanie do produkcji odkuwek i wytłoczek. Stop AK8 charakteryzuje się większą anizotropią właściwości mechanicznych, ma mniejszą odporność na pękanie, ale spawa lepiej niż AK6.
Wymienione stopy o wysokiej wytrzymałości są słabo spawalne i mają niską odporność na korozję. Do stopów wzmacniających cieplnie o normalnej wytrzymałości zalicza się stop 1915. Jest to stop samoutwardzalny (pozwala na utwardzanie przy naturalnej szybkości chłodzenia), co pozwala na uzyskanie dużej wytrzymałości spoiny. Stop 1925, choć nie różni się od niego właściwościami mechanicznymi, jest gorzej spawany. Stopy 1915 i 1925 mają większą wytrzymałość niż AMg6 i nie ustępują mu pod względem właściwości spawalniczych.
Stopy średniowytrzymałe - aviali (AB, AD35, AD31, AD33) są dobrze spawane i charakteryzują się dużą odpornością na korozję.
ALUMINIUM WALCOWANE.Z aluminium i jego stopów produkowane są wszelkiego rodzaju wyroby walcowane – folie, blachy, taśmy, płyty, pręty, rury, drut. Należy pamiętać, że w przypadku wielu stopów wzmacniających ciepło występuje „efekt prasowania” - właściwości mechaniczne wyrobów prasowanych są wyższe niż wyrobów walcowanych na gorąco (tj. Koła mają lepsze wskaźniki wytrzymałości niż arkusze).
Pręty, profile, ruryPręty ze stopów żaroodpornych dostarczane są w stanie „bez obróbki cieplnej” lub w stanie zahartowanym (hartowanie, po którym następuje starzenie naturalne lub sztuczne).Pręty ze stopów nieutwardzalnych termicznie produkowane są poprzez prasowanie i dostarczane w stanie „bez obróbki cieplnej”.
Ogólne pojęcie o właściwościach mechanicznych stopów aluminium daje histogram, który pokazuje gwarantowane wskaźniki dla prętów wyciskanych w normalnych temperaturach:
Ze wszystkich powyższych odmian pręty wykonane z D16 są zawsze dostępne w bezpłatnej sprzedaży, a koła o średnicy do 100 mm włącznie dostarczane są zwykle w stanie naturalnie starzonym (D16T). Rzeczywiste wartości (według certyfikatów jakości) dla nich to: granica plastyczności ? 0,2 = (37-45), wytrzymałość na rozciąganie ? in = (52-56), wydłużenie względne ? =(11-17%). Skrawalność prętów D16T jest bardzo dobra, w przypadku prętów D16 (bez obróbki cieplnej) obrabialność jest zauważalnie gorsza. Ich twardość wynosi odpowiednio 105 HB i 50 HB. Jak już wspomniano, część wykonaną z D16 można wzmocnić poprzez hartowanie i naturalne starzenie. Maksymalna wytrzymałość po stwardnieniu osiągana jest w 4. dniu.
Ponieważ stop duraluminium D16 nie ma dobrych właściwości korozyjnych, pożądane jest dodatkowe zabezpieczenie wykonanych z niego wyrobów poprzez anodowanie lub nakładanie powłok malarskich i lakierniczych. Podczas pracy w temperaturach powyżej 80-100 C pojawia się tendencja do korozji międzykrystalicznej.
Konieczność dodatkowej ochrony antykorozyjnej dotyczy również innych stopów o dużej wytrzymałości (D1, V95, AK).
Pręty wykonane z AMts i AMG charakteryzują się dużą odpornością na korozję oraz możliwością dodatkowego kształtowania poprzez kucie na gorąco (w zakresie 510-380 o C).
Szeroko dostępne są różne profile ze stopu AD31 z różnymi opcjami obróbki cieplnej. Stosowane są do konstrukcji o niskiej i średniej wytrzymałości, a także do wyrobów dekoracyjnych.
Pręty, rury i profile wykonane z AD31 mają wysoką ogólną odporność na korozję i nie są podatne na korozję naprężeniową. Stop jest dobrze spawany metodą zgrzewania punktowego, walcowego i łukowego argonem. Odporność korozyjna spoiny jest taka sama jak materiału podstawowego. Aby zwiększyć wytrzymałość spoiny, konieczna jest specjalna obróbka cieplna.
Kątowniki wykonujemy głównie z AD31, D16 i AMg2.
Rury wykonane są z większości stopów pokazanych na rysunku. Dostarczane są w stanie nieobrobionym cieplnie (prasowanym), hartowanym i starzonym, a także wyżarzonym i odkształconym na zimno. Parametry ich właściwości mechanicznych odpowiadają w przybliżeniu tym przedstawionym na histogramie. Przy wyborze materiału na rurę oprócz właściwości wytrzymałościowych bierze się pod uwagę odporność na korozję i spawalność. Najbardziej dostępne rury wykonane są z AD31.
Dostępność kół, rurek i kątowników - patrz na stronie serwisu "Kręgi, rury i kątowniki aluminiowe"
Płasko walcowane aluminium.
Arkusze ogólnego przeznaczenia produkowane są zgodnie z GOST 21631-76, taśmy - zgodnie z GOST 13726-97, płyty zgodnie z GOST 17232-99.
Blachy wykonane ze stopów o obniżonej lub niskiej odporności na korozję (AMg6, 1105, D1, D16, VD1, V95) są platerowane. Skład chemiczny stopu okładzinowego odpowiada zwykle gatunkowi AD1, a grubość warstwy wynosi 2–4% nominalnej grubości blachy.
Warstwa okładzinowa zapewnia elektrochemiczną ochronę metalu nieszlachetnego przed korozją. Oznacza to, że ochrona antykorozyjna metalu jest zapewniona nawet w przypadku mechanicznego uszkodzenia warstwy ochronnej (zadrapań).
Oznaczenie blachy obejmuje: oznaczenie gatunku stopu + stan dostawy + rodzaj poszycia (jeśli występuje). Przykłady znakowania:
A5 - arkusz w gatunku A5 bez platerowania i obróbki cieplnej
А5Н2 - arkusz w gatunku A5 bez platerowania, półkolorowy
AMg5M - blacha w gatunku Amg5 bez poszycia, wyżarzana
D16AT - blacha w gatunku D16 z pokryciem normalnym, hartowana i naturalnie starzona.
Histogram przedstawia główne charakterystyki właściwości mechanicznych blach w różnych stanach dostawy dla najczęściej stosowanych gatunków. Stan „bez obróbki cieplnej” nie jest pokazany. W większości przypadków wartości granicy plastyczności i wytrzymałości granicznej takich wyrobów walcowanych są zbliżone do odpowiednich wartości dla stanu wyżarzonego, a plastyczność jest niższa. Płyty produkowane są w stanie „bez obróbki cieplnej”.
Z rysunku widać, że produkowany asortyment blach zapewnia szerokie możliwości wyboru materiału pod względem wytrzymałości, granicy plastyczności i plastyczności, biorąc pod uwagę odporność na korozję i spawalność w przypadku krytycznych konstrukcji wykonanych z mocnych stopów, odporności na pękanie i zmęczenia Należy wziąć pod uwagę charakterystykę rezystancji.
Arkusze aluminium technicznego (AD0, AD1, A5-A7).
Blachy walcowane na zimno i półhartowane stosowane są do produkcji konstrukcji nieobciążonych, zbiorników (w tym do temperatur kriogenicznych), które wymagają dużej odporności na korozję i pozwalają na zastosowanie spawania. Wykorzystuje się je także do produkcji kanałów wentylacyjnych, ekranów odbijających ciepło (współczynnik odbicia blach aluminiowych sięga 80%) oraz izolacji sieci ciepłowniczych.
Płyty w stanie miękkim służą do uszczelniania połączeń stałych. Wysoka plastyczność blach odprężonych pozwala na wytwarzanie wyrobów metodą głębokiego tłoczenia.
Aluminium techniczne charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję w wielu środowiskach (patrz strona „ Właściwości aluminium”). Jednak ze względu na różną zawartość zanieczyszczeń w wymienionych markach, ich właściwości antykorozyjne nadal różnią się w niektórych środowiskach.
Aluminium można spawać wszystkimi metodami. Aluminium techniczne i jego złącza spawane charakteryzują się dużą odpornością na korozję międzykrystaliczną i złuszczającą oraz nie są podatne na pękanie korozyjne.
Oprócz blach wyprodukowanych zgodnie z GOST 21631-76, w bezpłatnej sprzedaży dostępne są blachy wyprodukowane zgodnie z normą europejską, oznaczone 1050A. Pod względem składu chemicznego odpowiadają marce AD0. Rzeczywiste parametry (zgodnie ze świadectwami jakości) właściwości mechanicznych wynoszą (dla blachy 1050AN24): granica plastyczności ? 0.2 = (10,5-14), wytrzymałość na rozciąganie ? V=(11,5-14,5), wydłużenie względne ? =(5-10%), co odpowiada stanowi półhartowanemu (bliższemu hartowaniu na zimno). Arkusze oznaczone 1050AN0 lub 1050AN111 odpowiadają stanowi wyżarzonemu.
Blachy (i taśmy) ze stopu 1105.
Ze względu na obniżoną odporność na korozję, jest produkowany platerowany. Szeroko stosowany do izolacji sieci ciepłowniczych, do produkcji lekko obciążonych części, które nie wymagają wysokich właściwości korozyjnych.
Arkusze ze stopów AMts.
Blachy wykonane ze stopu AMts są dobrze odkształcane w stanie zimnym i gorącym. Ze względu na małą wytrzymałość (niską granicę plastyczności) wykorzystywane są do wykonywania konstrukcji jedynie lekko obciążonych. Wysoka plastyczność blach odprężonych pozwala na ich wykorzystanie do wytwarzania wyrobów niskoobciążeniowych metodą głębokiego tłoczenia.
Pod względem odporności na korozję AMts praktycznie nie ustępuje aluminium technicznemu. Są dobrze spawane za pomocą spawania łukowego, argonowego, gazowego i oporowego. Odporność na korozję spoiny jest taka sama jak metalu nieszlachetnego.
Blachy wykonane ze stopów AMg.
Im wyższa zawartość magnezu w stopach tej grupy, tym są one mocniejsze, ale mniej plastyczne.
Właściwości mechaniczne.
Najczęściej spotykane blachy wykonywane są ze stopów AMg2 (stany M, N2, N) i AMg3 (stany M i N2), w tym również falistych. Stopy AMg1, AMg2, AMg3, AMg4 są dobrze odkształcone zarówno w stanie gorącym, jak i zimnym. Arkusze charakteryzują się zadowalającą stemplowalnością. Tłoczenie na zimno znacznie zmniejsza możliwość stemplowania arkuszy. Arkusze tych gatunków są stosowane do konstrukcji o średnim obciążeniu.
Blachy wykonane z AMg6 i AMg6 w stanie hartowanym nie są dostarczane. Stosowany do konstrukcji o dużej wytrzymałości.
Odporność na korozję. Stopy AMG charakteryzują się dużą odpornością na korozję w roztworach kwasów i zasad. Stopy AMg1, AMg2, AMg3, AMg4 charakteryzują się wysoką odpornością korozyjną na główne rodzaje korozji zarówno w stanie wyżarzonym, jak i odkształconym na zimno.
Stopy AMg5, AMg6 są podatne na korozję naprężeniową i korozję międzykrystaliczną. W celu zabezpieczenia przed korozją blachy i płyty wykonane z tych stopów są platerowane, a nity AMg5p stosowane są wyłącznie anodowane.
Spawalność.Wszystkie stopy AMg można dobrze spawać łukiem argonowym, ale charakterystyka spoiny zależy od zawartości magnezu. Wraz ze wzrostem jego zawartości zmniejsza się współczynnik pękania i zwiększa się porowatość złączy spawanych.
Spawanie blach obrabianych na zimno eliminuje obróbkę na zimno w strefie wpływu ciepła złącza spawanego; właściwości mechaniczne w tej strefie odpowiadają właściwościom w stanie wyżarzonym. Dlatego złącza spawane blach AMG obrabianych na zimno mają niższą wytrzymałość w porównaniu z materiałem bazowym.
Złącza spawane AMg1, AMg2, AMg3 charakteryzują się wysoką odpornością na korozję. Aby zapewnić odporność na korozję spoiny AMg5 i AMg6, wymagana jest specjalna obróbka cieplna.
Blachy i płyty z D1, D16, B95.
Stopy o wysokiej wytrzymałości D1, D16, V95 mają niską odporność na korozję. Ponieważ wykonane z nich blachy służą do celów konstrukcyjnych, dla zabezpieczenia antykorozyjnego pokrywa się je warstwą aluminium technicznego. Należy o tym pamiętać aby technologiczne nagrzewanie blach platerowanych ze stopów zawierających miedź (np. D1, D16) nie powinno nawet krótkotrwałe przekraczać 500 C.
Najpopularniejsze blachy wykonane są z duraluminium D16. Rzeczywiste wartości parametrów mechanicznych blach wykonanych z D16AT (zgodnie ze świadectwami jakości) wynoszą: granica plastyczności ? 0.2 = (28-32), wytrzymałość na rozciąganie ? V= (42-45), wydłużenie względne ? =(26-23%).
Stopy w tej grupie są zgrzewane punktowo, ale nie zgrzewane. Dlatego głównym sposobem ich łączenia są nity. W przypadku nitów stosuje się drut z D18T i B65T1. Wytrzymałość na ścinanie wynosi odpowiednio 200 i 260 MPa.
Płyty D16 i B95 dostępne są z grubych arkuszy. Płyty dostarczane są w stanie „bez obróbki cieplnej”, istnieje jednak możliwość wzmocnienia cieplnego gotowych części po ich wyprodukowaniu.
Hartowność D16 umożliwia wzmocnienie cieplne części o przekroju do 100-120 mm. W przypadku B95 liczba ta wynosi 50-70 mm.Blachy i płyty wykonane z B95 mają większą (w porównaniu do D16) wytrzymałość na ściskanie.
Dostępność blach i płyt - patrz na stronie serwisu "Blachy aluminiowe"
********************
Właściwości stopów aluminium ogólnego przeznaczenia zostały pokrótce omówione powyżej. Do celów specjalnych stosuje się inne stopy lub czystsze wersje stopów D16 i B95. Aby wyobrazić sobie różnorodność stopów specjalnych stosowanych w samolotach i rakietach, warto odwiedzić tę stronęhttp://
Skład chemiczny w % stopu AMg2 | ||
Fe | do 0,4 | ![]() |
Si | do 0,4 | |
Mn | 0,2 - 0,6 | |
Ti | do 0,1 | |
Glin | 95,3 - 98 | |
Cu | do 0,1 | |
Mg | 1,8 - 2,8 | |
Zn | do 0,2 |
Produkcja wyrobów walcowanych (rur) ze stopu AMg2 (i podobnych) metodą ciągnienia: Do ciągnienia stosuje się półfabrykat rurowy uzyskany przez prasowanie lub walcowanie na młynach CPT. W tym drugim przypadku wykonuje się głównie ciągnienie beztrzpieniowe w celu uzyskania rur o wymaganej średnicy i wyeliminowania charakterystycznej wady walcowania – falistości. Średnica przedmiotu obrabianego z frezów CPT wynosi 85–16 mm, grubość ścianki od 5 do 0,35 mm, różnica grubości wynosi 10%. Półfabrykat do ciągnienia, uzyskiwany przez prasowanie na prasach poziomych lub pionowych, służy do ciągnienia trzpieniowego i beztrzpieniowego. Średnica detali wynosi od 360 do 20 mm, grubość ścianki wynosi co najmniej 1,5 mm, różnica grubości wynosi 20%. Aby zmniejszyć liczbę przejść podczas ciągnienia i kosztownego wyżarzania pośredniego, dąży się do uzyskania grubości ścianki prasowanego kęsa jak najbliżej gotowej rury. Zapobiega temu wzrost nacisków właściwych i niska produktywność podczas prasowania, a także wzrost względnej różnicy grubości prasowanego przedmiotu powyżej 20%. To ostatnie jest szczególnie ważne, ponieważ podczas rysowania względna różnica grubości praktycznie nie maleje.
Przed ciągnięciem obrabiany przedmiot jest oczyszczany, sortowany i cięty na wymaganą długość, biorąc pod uwagę długość chwytu, listwy końcowej i naddatek technologiczny na dokładność nominalnej grubości ścianki (od 100 do 300 mm). Po docięciu rur następuje oczyszczenie ubytków i kucie uchwytów przy użyciu młota pneumatycznego, walców kuźniczych, kuźni korbowych lub kuźni rotacyjnych.
Kaptury do ciągnienia rur
Optymalne wartości ciągnienia mogą się znacznie różnić w przypadku rur z tego samego stopu, co tłumaczy się różnymi czynnikami działającymi w warunkach produkcyjnych. Im wyższa kultura produkcji, tym mniejszy zakres rozrzutu wartości skrajnych ekstraktów optymalnych.
Rysunek po lewej stronie przedstawia wykres przedstawiający pole rozrzutu wartości wskaźnika całkowego optymalnych okapów uzyskanych w warunkach produkcyjnych. Jak widać na tym rysunku, rozrzut jest dość duży i należy go wziąć pod uwagę.
Dlatego poniżej przedstawiono uśrednione wartości optymalnych ciągów przy ciągnieniu rur ze stopów aluminium. Oprócz częstego rozciągania na przejście, przeprowadza się również całkowite rozciąganie od wyżarzania do wyżarzania.
Krótkie oznaczenia: | ||||
σ w | - tymczasowa wytrzymałość na rozciąganie (wytrzymałość na rozciąganie), MPa |
ε | - osiadanie względne przy pojawieniu się pierwszego pęknięcia, % | |
σ 0,05 | - granica sprężystości, MPa |
J. do | - maksymalna wytrzymałość na skręcanie, maksymalne naprężenie ścinające, MPa |
|
σ 0,2 | - warunkowa granica plastyczności, MPa |
σ izg | - maksymalna wytrzymałość na zginanie, MPa | |
δ5,δ 4,δ 10 | - wydłużenie względne po zerwaniu,% |
σ -1 | - granica wytrzymałości podczas próby zginania przy symetrycznym cyklu obciążenia, MPa | |
σ kompresja 0,05 I σ kompres | - granica plastyczności na ściskanie, MPa |
J-1 | - granica wytrzymałości podczas próby skręcania przy symetrycznym cyklu obciążenia, MPa | |
ν | - przesunięcie względne,% |
N | - liczba cykli ładowania | |
jest w | - krótkotrwała granica wytrzymałości, MPa | R I ρ | - oporność elektryczna, Ohm m | |
ψ | - zwężenie względne,% |
mi | - normalny moduł sprężystości, GPa | |
KCU I KCV | - udarność, oznaczona na próbce za pomocą koncentratorów odpowiednio typu U i V, J/cm2 | T | - temperatura, w której uzyskano właściwości, stopnie | |
z T | - granica proporcjonalności (granica plastyczności dla trwałego odkształcenia), MPa | l I λ | - współczynnik przewodzenia ciepła (pojemność cieplna materiału), W/(m °C) | |
HB | - Twardość Brinella |
C | - ciepło właściwe materiału (zakres 20 o - T), [J/(kg deg)] | |
H.V. |
- Twardość Vickersa | p.n I R | - gęstość kg/m 3 | |
HRC uh |
- Twardość Rockwella, skala C |
A | - współczynnik rozszerzalności cieplnej (liniowej) (zakres 20 o - T), 1/°С | |
HRB | - Twardość Rockwella, skala B |
σ t T | - długoterminowa granica wytrzymałości, MPa | |
HSD |
- Twardość Shore'a | G | - moduł sprężystości podczas ścinania skrętnego, GPa |
Charakterystyka fizyczna |
Wartości |
Moduł sprężystości MI, MPa (kgf/cm2), w temperaturze, °C: | |
od minus 40 do plus 50 |
|
|
|
Moduł ścinania G, MPa (kgf/cm2). | |
|
|
od minus 40 do plus 50 |
|
|
|
w temperaturze, °C: | |
Współczynnik odkształcenia poprzecznego (Poissona) g | |
Współczynnik rozszerzalności liniowej а, °С „”, w temperaturach od minus 70 do plus 100°С Średnia gęstość P, |
kg/m mi Notatka. Dla temperatur pośrednich wartości G I
należy określić metodą interpolacji liniowej.
Tabela 3
Gęstość aluminium
Tabela 4
Półfabrykaty aluminiowe stosowane do konstrukcji budowlanych |
Gatunek aluminium |
|||||
Półprodukty
Notatka. Znak „+” oznacza, że ten półprodukt jest przeznaczony do konstrukcji budowlanych, znak „-” oznacza, że ten półprodukt nie jest używany.
ZAŁĄCZNIK 2
Obowiązkowy
WSPÓŁCZYNNIKI ZGINANIA WZDŁUŻNEGO ELEMENTÓW CENTRALNIE ŚCISKANYCH .
W tabeli 1 pokazuje schematy przekrojów, dla których w tabeli. 2 i 3 tego załącznika pokazują wartości współczynnika
Tabela 1
Diagramy przekrojowe do wyznaczania współczynnika
Tabela 2
Współczynniki wyboczenia elementów centralnie ściskanych dla przekrojów typu 1 | ||||||||||||||||||
Elastyczność elementów |
AD31T; | |||||||||||||||||
należy określić metodą interpolacji liniowej.
AD31T4
Współczynniki wyboczenia elementów centralnie ściskanych dla przekrojów typu 1 |
AD31T1; | |||||||||
Elastyczność elementów |
AD31T; | |||||||||
AMg2H2
ZAŁĄCZNIK 2
Współczynniki wyboczenia elementów centralnie ściskanych dla przekrojów typu 2
Współczynniki dla elementów wykonanych z gatunków aluminium
(1)
ZAŁĄCZNIK 3
(2)
WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA DO SPRAWDZENIA OGÓLNEJ STABILNOŚCI BELEK 1. Dla belek dwuteowych o dwóch osiach symetrii, aby wyznaczyć współczynnik, należy obliczyć współczynnik ze wzoru gdzie jest współczynnikiem określonym z tabeli. 1 i 2 niniejszego załącznika w zależności od charakteru obciążenia i parametru. Dla dwuteowników prasowanych parametr należy obliczyć ze wzoru Gdzie- moment bezwładności podczas skręcania (tutaj b i oraz
T I - -odpowiednio szerokość i grubość prostokątów tworzących przekrój);
l
ef długość projektowa belki, określona zgodnie z pkt 4.13. - W obecności okrągłych zgrubień (cebul)
Gdzie D
średnica żarówki;
(3)
P -
liczba żarówek w przekroju.
Dla dwuteowników spawanych i nitowanych przy braku kołnierzy, zgrubień na krawędziach i znacznych zgrubień w narożach parametr należy określić ze wzoru
gdzie jest współczynnikiem określonym z tabeli. 1 i 2 niniejszego załącznika w zależności od charakteru obciążenia i parametru. Dla dwuteowników prasowanych parametr należy obliczyć ze wzoru 1 - do spawanych i prasowanych belek dwuteowych
t 1 ,b f - odpowiednio grubość i szerokość pasa belki; do nitowanych belek dwuteowych - szerokość arkuszy pasa;
H - odległość między osiami paczki arkuszy pasa;
A - suma wysokości półki pionowej narożnika talii z grubością paczki poziomych arkuszy;
f jest sumą grubości ścian i pionowych kątów taliowania.