1.2.1. Γενικά χαρακτηριστικά χάλυβα.Ο χάλυβας είναι ένα κράμα σιδήρου με πρόσθετα κράματος που περιέχουν άνθρακα που βελτιώνουν την ποιότητα του μετάλλου και βλαβερές ακαθαρσίες που εισέρχονται στο μέταλλο από το μετάλλευμα ή σχηματίζονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τήξης.
Ατσάλινη κατασκευή.Σε στερεά κατάσταση, ο χάλυβας είναι ένα πολυκρυσταλλικό σώμα, που αποτελείται από πολλούς διαφορετικούς προσανατολισμένους κρυστάλλους (κόκκους). Σε κάθε κρύσταλλο, τα άτομα (ακριβέστερα, θετικά φορτισμένα ιόντα) είναι διατεταγμένα με τάξη στις θέσεις του χωρικού πλέγματος. Ο χάλυβας χαρακτηρίζεται από δικτυωτό πλέγμα με κεντρικό σώμα (bcc) και κεντραρισμένο με πρόσωπο (fcc) (Εικ. 1.4). Κάθε κόκκος ως κρυσταλλικός σχηματισμός είναι απότομα ανισότροπος και έχει διαφορετικές ιδιότητες σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Με μεγάλο αριθμό κόκκων με διαφορετικό προσανατολισμό, αυτές οι διαφορές εξομαλύνονται, στατιστικά, κατά μέσο όρο σε όλες τις κατευθύνσεις, οι ιδιότητες γίνονται οι ίδιες και ο χάλυβας συμπεριφέρεται σαν ένα σχεδόν ισοτροπικό σώμα.
Η δομή του χάλυβα εξαρτάται από τις συνθήκες κρυστάλλωσης, τη χημική σύνθεση, τη θερμική επεξεργασία και τις συνθήκες κύλισης.
Το σημείο τήξης του καθαρού σιδήρου είναι 1535 ° C, κατά τη διάρκεια της σκλήρυνσης, σχηματίζονται κρύσταλλοι καθαρού σιδήρου - φερρίτης, το λεγόμενο 8-σίδερο με κεντρικό σώμα πλέγμα (Εικ. 1.4, και);σε θερμοκρασία 1490 ° C, πραγματοποιείται ανακρυστάλλωση και 5-σίδηρος διέρχεται στο σίδερο Υ με κεντρικό πρόσωπο με πλέγμα (Εικ. 1.4, σι).Σε θερμοκρασία 910 ° C και κάτω, οι κρύσταλλοι γ-σιδήρου μετατρέπονται και πάλι σε κεντρικό σώμα και αυτή η κατάσταση παραμένει μέχρι την κανονική θερμοκρασία. Η τελευταία τροποποίηση ονομάζεται a-iron.
Με την εισαγωγή του άνθρακα, το σημείο τήξης μειώνεται και για τον χάλυβα με περιεκτικότητα σε άνθρακα 0,2% είναι περίπου 1520 ° C. Κατά την ψύξη, σχηματίζεται ένα στερεό διάλυμα άνθρακα σε σίδηρο Υ, που ονομάζεται ωστενίτης, στο οποίο άτομα άνθρακα βρίσκονται στο κέντρο του πλέγματος fcc. Ο ωστενίτης αποσυντίθεται σε θερμοκρασίες κάτω των 910 ° C. Ο σίδηρος που προκύπτει με πλέγμα bcc (φερρίτης) διαλύει ελάχιστα τον άνθρακα. Καθώς απελευθερώνεται ο φερρίτης, ο ωστενίτης εμπλουτίζεται με άνθρακα και σε θερμοκρασία 723 ° C μετατρέπεται σε περλίτη - ένα μείγμα φερρίτη και καρβιδίου σιδήρου Fe 3C, που ονομάζεται τσιμεντίτης.
Φιγούρα: 1.4. Πλέγμα κυβικών κρυστάλλων:
και- στο κέντρο του σώματος
σι- στο κέντρο
Έτσι, σε κανονική θερμοκρασία, ο χάλυβας αποτελείται από δύο κύριες φάσεις: φερρίτη και τσιμεντίτη, που σχηματίζουν ανεξάρτητους κόκκους, και περιλαμβάνονται επίσης στη μορφή πλακών στη σύνθεση του περλίτη (Εικ. 1.5). Ελαφροί κόκκοι - φερρίτης, σκούρος - περλίτης).
Ο φερρίτης είναι εξαιρετικά πλαστικός και χαμηλής αντοχής, ο τσιμέντης είναι σκληρός και εύθραυστος. Ο περλίτης έχει ιδιότητες ενδιάμεσες μεταξύ εκείνων του φερρίτη και του τσιμέντου. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε άνθρακα, επικρατεί ένα ή άλλο δομικό συστατικό. Το μέγεθος των κόκκων φερρίτη και περλίτη εξαρτάται από τον αριθμό των κέντρων κρυστάλλωσης και τις συνθήκες ψύξης και επηρεάζει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα (όσο λεπτότερο είναι το σιτάρι, τόσο υψηλότερη είναι η ποιότητα του μετάλλου).
Κράματα πρόσθετα, εισάγοντας το στερεό διάλυμα με φερρίτη, ενισχύστε το. Επιπλέον, μερικά από αυτά, σχηματίζοντας καρβίδια και νιτρίδια, αυξάνουν τον αριθμό των θέσεων κρυστάλλωσης και συμβάλλουν στο σχηματισμό μιας λεπτής κοκκώδους δομής.
Υπό την επίδραση της θερμικής επεξεργασίας, η δομή, το μέγεθος κόκκων και η διαλυτότητα των στοιχείων κράματος αλλάζουν, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στις ιδιότητες του χάλυβα.
Ο απλούστερος τύπος θερμικής επεξεργασίας είναι η ομαλοποίηση. Συνίσταται στην επαναθέρμανση του έλασης χάλυβα στη θερμοκρασία σχηματισμού ωστενίτη και στη συνέχεια ψύξη στον αέρα. Μετά την ομαλοποίηση, η χαλύβδινη δομή είναι πιο διατεταγμένη, γεγονός που οδηγεί σε βελτίωση της αντοχής και των πλαστικών ιδιοτήτων του ελασματοποιημένου χάλυβα και της αντοχής σε κρούση, καθώς και σε αύξηση της ομοιογένειας.
Με την ταχεία ψύξη του χάλυβα που θερμαίνεται σε θερμοκρασία που υπερβαίνει τη θερμοκρασία μετασχηματισμού φάσης, ο χάλυβας σκληραίνεται.
Οι δομές που σχηματίστηκαν μετά τη σκλήρυνση δίνουν στο χάλυβα υψηλή αντοχή. Ωστόσο, η πλαστικότητα του μειώνεται και η τάση για εύθραυστο κάταγμα αυξάνεται. Για να ρυθμιστούν οι μηχανικές ιδιότητες του σκληρυμένου χάλυβα και ο σχηματισμός της επιθυμητής δομής, είναι σκληρυμένο, δηλαδή θέρμανση σε θερμοκρασία στην οποία λαμβάνει χώρα ο επιθυμητός δομικός μετασχηματισμός, διατηρώντας σε αυτήν τη θερμοκρασία για τον απαιτούμενο χρόνο και μετά αργά ψύξη 1.
Κατά την κύλιση, ως αποτέλεσμα της μείωσης, η δομή του χάλυβα αλλάζει. Υπάρχει άλεση των κόκκων και ο διαφορετικός προσανατολισμός τους κατά μήκος και κατά μήκος του τυλιγμένου προϊόντος, το οποίο οδηγεί σε μια ορισμένη ανισοτροπία ιδιοτήτων. Η θερμοκρασία κύλισης και ο ρυθμός ψύξης έχουν επίσης σημαντική επίδραση. Με υψηλό ρυθμό ψύξης, είναι δυνατός ο σχηματισμός δομών σβέσης, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση των ιδιοτήτων αντοχής του χάλυβα. Όσο πιο παχύ είναι το έλατο, τόσο χαμηλότερος είναι ο ρυθμός μείωσης και ο ρυθμός ψύξης. Επομένως, με αύξηση του πάχους των προϊόντων έλασης, τα χαρακτηριστικά αντοχής μειώνονται.
Έτσι, μεταβάλλοντας τη χημική σύνθεση, τα σχήματα έλασης και θερμικής επεξεργασίας, είναι δυνατή η αλλαγή της δομής και η λήψη χάλυβα με καθορισμένη αντοχή και άλλες ιδιότητες.
Ταξινόμηση χάλυβα.Σύμφωνα με τις ιδιότητες αντοχής τους, οι χάλυβες χωρίζονται συμβατικά σε τρεις ομάδες: συμβατικοί (<29 кН/см 2), повышенной ( = 29...40 кН/см 2) и высокой прочности ( >40 kN / cm 2).
Η αύξηση της αντοχής του χάλυβα επιτυγχάνεται με κράμα και θερμική επεξεργασία.
Με χημική σύνθεση, οι χάλυβες υποδιαιρούνται σε άνθρακα και κραματοποιούνται. Οι χάλυβες άνθρακα κοινής ποιότητας αποτελούνται από σίδηρο και άνθρακα με ορισμένους
την προσθήκη πυριτίου (ή αλουμινίου) και μαγγανίου. Άλλα πρόσθετα δεν εισάγονται ειδικά και μπορούν να εισέλθουν στο χάλυβα από το μετάλλευμα (χαλκός, χρώμιο, κ.λπ.).
Ο άνθρακας (U) 1, αυξάνοντας την αντοχή του χάλυβα, μειώνει την ολκιμότητα του και επιδεινώνει τη συγκολλησιμότητα, επομένως, μόνο χάλυβες χαμηλού άνθρακα με περιεκτικότητα σε άνθρακα όχι περισσότερο από 0,22% χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μεταλλικών κατασκευών.
Εκτός από το σίδηρο και τον άνθρακα, οι χάλυβες από κράμα περιέχουν ειδικά πρόσθετα που βελτιώνουν την ποιότητά τους. Δεδομένου ότι η πλειονότητα των πρόσθετων σε έναν βαθμό ή άλλο επιδεινώνει τη συγκολλησιμότητα του χάλυβα, καθώς και αυξάνει το κόστος του, χάλυβες χαμηλού κράματος με συνολική περιεκτικότητα σε πρόσθετα κράματος όχι περισσότερο από 5% χρησιμοποιούνται κυρίως στην κατασκευή.
Οι κύριες προσθήκες κράματος είναι πυρίτιο (C), μαγγάνιο (G), χαλκός (D), χρώμιο (X), νικέλιο (N), βανάδιο (F), μολυβδαίνιο (M), αλουμίνιο (Yu), άζωτο (A).
Το πυρίτιο αποτοξινώνει τον χάλυβα, δηλ. δεσμεύει την περίσσεια οξυγόνου και αυξάνει την αντοχή του, αλλά μειώνει την ολκιμότητα, επιδεινώνει τη συγκολλησιμότητα και την αντοχή στη διάβρωση σε αυξημένο περιεχόμενο. Η βλαβερή επίδραση του πυριτίου μπορεί να αντισταθμιστεί από την αυξημένη περιεκτικότητα σε μαγγάνιο.
Το μαγγάνιο αυξάνει την αντοχή του, είναι ένα καλό αποξειδωτικό και, συνδυάζοντας με το θείο, μειώνει την επιβλαβή δράση του. Με περιεκτικότητα σε μαγγάνιο άνω του 1,5%, ο χάλυβας γίνεται εύθραυστος.
Ο χαλκός αυξάνει ελαφρώς την αντοχή του χάλυβα και αυξάνει την αντοχή του στη διάβρωση. Η υπερβολική περιεκτικότητα σε χαλκό (πάνω από 0,7%) συμβάλλει στη γήρανση του χάλυβα και αυξάνει την ευθραυστότητά του.
Το χρώμιο και το νικέλιο αυξάνουν την αντοχή του χάλυβα χωρίς συμβιβασμούς στην ολκιμότητα και βελτιώνουν την αντοχή στη διάβρωση.
Το αλουμίνιο αποτοξινώνει καλά τον ατσάλι, εξουδετερώνει την επιβλαβή δράση του φωσφόρου και αυξάνει την αντοχή στην κρούση.
Το βανάδιο και το μολυβδαίνιο αυξάνουν την αντοχή σχεδόν χωρίς μείωση της ολκιμότητας και αποτρέπουν την απαλότητα του θερμικά επεξεργασμένου χάλυβα κατά τη συγκόλληση.
Το μη δεσμευμένο άζωτο συμβάλλει στη γήρανση του χάλυβα και το καθιστά εύθραυστο, επομένως δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,009%. Σε μια χημικά δεσμευμένη κατάσταση με αλουμίνιο, βανάδιο, τιτάνιο και άλλα στοιχεία, σχηματίζει νιτρίδια και γίνεται ένα στοιχείο κράματος, συμβάλλοντας στο σχηματισμό μιας λεπτόκοκκης δομής και στη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων.
Ο φωσφόρος ανήκει σε επιβλαβείς ακαθαρσίες, καθώς, σχηματίζοντας ένα στερεό διάλυμα με φερρίτη, αυξάνει την ευθραυστότητα του χάλυβα, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες (ψυχρή ευθραυστότητα). Ωστόσο, παρουσία αλουμινίου, ο φωσφόρος μπορεί να χρησιμεύσει ως στοιχείο κράματος που αυξάνει την αντοχή στη διάβρωση του χάλυβα. Αυτή είναι η βάση για την απόκτηση ανθεκτικών στις καιρικές συνθήκες χάλυβα.
Το θείο, λόγω του σχηματισμού σουλφιδίου σιδήρου χαμηλής τήξης, καθιστά τον χάλυβα ερυθρό-εύθραυστο (επιρρεπές σε ρωγμές σε θερμοκρασία 800-1000 ° C). Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για συγκολλημένες κατασκευές. Η επιβλαβής επίδραση του θείου μειώνεται με αυξημένη περιεκτικότητα σε μαγγάνιο. Η περιεκτικότητα σε θείο και φωσφόρο στο χάλυβα είναι περιορισμένη και δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,03 - 0,05%, ανάλογα με τον τύπο (βαθμός) του χάλυβα.
Μια επιβλαβής επίδραση στις μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα είναι ο κορεσμός του με αέρια που μπορούν να εισέλθουν από την ατμόσφαιρα στο μέταλλο σε λιωμένη κατάσταση. Το οξυγόνο δρα όπως το θείο, αλλά σε περισσότερα δυνατός βαθμόςκαι αυξάνει την ευθραυστότητα του χάλυβα. Το μη δεσμευμένο άζωτο μειώνει επίσης την ποιότητα του χάλυβα. Αν και το υδρογόνο διατηρείται σε ασήμαντη ποσότητα (0,0007%), συγκεντρωμένο γύρω από εγκλείσματα στις μεσοκρυσταλλικές περιοχές και βρίσκεται κυρίως κατά μήκος των ορίων των κόκκων, προκαλεί υψηλές πιέσεις στους μικροαποθήκες, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της αντίστασης του χάλυβα σε εύθραυστο κάταγμα, μείωση της προσωρινής αντίστασης και επιδείνωση του πλαστικού ιδιότητες. Επομένως, ο λειωμένος χάλυβας (π.χ. κατά τη συγκόλληση) πρέπει να προστατεύεται από την ατμόσφαιρα.
Ανάλογα με τον τύπο παράδοσης, οι χάλυβες υποδιαιρούνται σε θερμή έλαση και θερμικά επεξεργασμένη (κανονικοποιημένη ή θερμικά βελτιωμένη). Σε κατάσταση θερμής έλασης, ο χάλυβας δεν έχει πάντα το βέλτιστο σύνολο ιδιοτήτων. Κατά την ομαλοποίηση, η δομή του χάλυβα τελειοποιείται, η ομοιογένεια του αυξάνεται και η σκληρότητα αυξάνεται, αλλά δεν παρατηρείται σημαντική αύξηση της αντοχής. Η θερμική επεξεργασία (απόσβεση σε νερό και σκλήρυνση υψηλής θερμοκρασίας) καθιστά δυνατή την απόκτηση χάλυβα υψηλής αντοχής που είναι καλά ανθεκτικά σε εύθραυστα κατάγματα. Το κόστος της θερμικής επεξεργασίας του χάλυβα μπορεί να μειωθεί σημαντικά εάν η απόσβεση πραγματοποιείται απευθείας από την κυλιόμενη θέρμανση.
Ο χάλυβας που χρησιμοποιείται για την κατασκευή μεταλλικών κατασκευών παράγεται κυρίως με δύο τρόπους: σε κλιβάνους ανοιχτής εστίας και σε μετατροπείς που διοχετεύονται με οξυγόνο. Οι ιδιότητες του χάλυβα ανοικτής εστίας και μετατροπέα οξυγόνου είναι σχεδόν οι ίδιες, ωστόσο, η μέθοδος παραγωγής μετατροπέα οξυγόνου είναι πολύ φθηνότερη και αντικαθιστά σταδιακά τη μέθοδο ανοιχτής εστίας. Για τα πιο κρίσιμα μέρη, όπου απαιτείται ειδικό υψηλή ποιότητα Χρησιμοποιούνται επίσης μέταλλα, χάλυβες που λαμβάνονται με ηλεκτροσήμανση (ESR). Με την ανάπτυξη της ηλεκτρομεταλλουργίας, είναι δυνατή μια ευρύτερη χρήση στην κατασκευή χάλυβα που λαμβάνονται σε ηλεκτρικούς κλιβάνους. Το Elektrostal έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε επιβλαβείς ακαθαρσίες και υψηλή ποιότητα.
Σύμφωνα με το βαθμό αποξείδωσης, οι χάλυβες μπορεί να βράσουν, ημι-ήρεμοι και ήρεμοι.
Οι μη κωδικοποιημένοι χάλυβες βράζουν κατά τη χύτευση σε καλούπια λόγω της εξέλιξης του αερίου. Αυτός ο χάλυβας ονομάζεται βρασμός και αποδεικνύεται πιο μολυσμένος με αέρια και λιγότερο ομοιογενής.
Οι μηχανικές ιδιότητες διαφέρουν ελαφρώς κατά μήκος του πλινθώματος λόγω της άνισης κατανομής των χημικών στοιχείων. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για το τμήμα της κεφαλής, το οποίο αποδεικνύεται ότι είναι το πιο χαλαρό (λόγω της συρρίκνωσης και του μεγαλύτερου κορεσμού αερίου), ο μεγαλύτερος διαχωρισμός των επιβλαβών ακαθαρσιών και του άνθρακα εμφανίζεται σε αυτό. Επομένως, ένα ελαττωματικό τμήμα αποκόπτεται από το πλινθώμα, το οποίο είναι περίπου το 5% της μάζας πλινθώματος. Οι βραστά χάλυβες, που έχουν αρκετά καλές ιδιότητες όσον αφορά την αντοχή στην απόδοση και την απόλυτη αντοχή, είναι λιγότερο ανθεκτικοί σε εύθραυστα κατάγματα και γήρανση.
Για να βελτιωθεί η ποιότητα του χάλυβα με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, αποξειδώνεται με προσθήκη πυριτίου από 0,12 έως 0,3% ή αλουμινίου σε 0,1%. Το πυρίτιο (ή αλουμίνιο), σε συνδυασμό με διαλυμένο οξυγόνο, μειώνει την επιβλαβή δράση του. Όταν συνδυάζονται με οξυγόνο, τα αποξειδωτικά σχηματίζουν πυριτικά άλατα και αργιλικά άλατα στην λεπτά διεσπαρμένη φάση, τα οποία αυξάνουν τον αριθμό των θέσεων κρυστάλλωσης και συμβάλλουν στο σχηματισμό μιας λεπτής κοκκώδους δομής χάλυβα, η οποία οδηγεί σε αύξηση της ποιότητας και των μηχανικών ιδιοτήτων του. Οι αποξειδωμένοι χάλυβες δεν βράζουν όταν χύνονται σε καλούπια, επομένως ονομάζονται ήρεμοι μ. Ένα μέρος περίπου 15% κόβεται από την κεφαλή του ηρεμίου χάλυβα ράβδου. Ο ήρεμος χάλυβας είναι πιο ομοιογενής, συγκολλάται καλύτερα, αντέχει καλύτερα στη δυναμική καταπόνηση και στο εύθραυστο κάταγμα. Οι ήρεμοι χάλυβες χρησιμοποιούνται στην κατασκευή κρίσιμων κατασκευών που εκτίθενται σε δυναμικές επιρροές.
Ωστόσο, οι αθόρυβοι χάλυβες είναι περίπου 12% ακριβότεροι από τους βρασμούς, γεγονός που τους κάνει να περιορίζουν τη χρήση τους και να αλλάζουν, όταν είναι επωφελές για τεχνικούς και οικονομικούς λόγους, στην κατασκευή κατασκευών από ημι-ήρεμο χάλυβα.
Ημι-ήρεμος χάλυβας είναι ενδιάμεσης ποιότητας μεταξύ βρασμού και ηρεμίας. Αποξειδώνεται με λιγότερο πυρίτιο - 0,05 - 0,15% (σπάνια με αλουμίνιο). Ένα μικρότερο τμήμα κόβεται από την κεφαλή του πλινθώματος, που ισούται με περίπου το 8% της μάζας του πλινθώματος. Όσον αφορά το κόστος, οι ημι-ήρεμοι χάλυβες καταλαμβάνουν επίσης μια ενδιάμεση θέση. Οι χάλυβες χαμηλού κράματος διατίθενται σε κυρίως ήρεμες (σπάνια ημι-ήρεμες) εκδόσεις.
1.2.2. Τυποποίηση χάλυβα.Το κύριο πρότυπο που διέπει τα χαρακτηριστικά των χάλυβα για την κατασκευή μεταλλικών κατασκευών είναι ΦΟΡΟΣ27772 - 88. Σύμφωνα με την GOST, δομικά σχήματα είναι κατασκευασμένα από χάλυβες 1 С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, για προϊόντα λαμαρίνας και γενικής έλασης και λυγισμένα τμήματα, χρησιμοποιούνται επίσης χάλυβας 90390, С390К, С440, С590, К590, С590, К590, С590, К590 Οι χάλυβες 45345, С375, С390 και С440 μπορούν να εφοδιαστούν με υψηλότερη περιεκτικότητα σε χαλκό (για να αυξήσουν την αντοχή στη διάβρωση), ενώ το γράμμα "D" προστίθεται στον χάλυβα.
Η χημική σύνθεση των χάλυβα και οι μηχανικές ιδιότητες παρουσιάζονται στον πίνακα. 1.2 και 1.3.
Ο ελασμένος χάλυβας μπορεί να τροφοδοτηθεί τόσο με θερμή έλαση όσο και με θερμική επεξεργασία. Η επιλογή της χημικής σύνθεσης και του τύπου της θερμικής επεξεργασίας καθορίζεται από το εργοστάσιο. Το κύριο πράγμα είναι να παρέχετε τις απαιτούμενες ιδιότητες. Έτσι, το φύλλο χάλυβα S345 μπορεί να είναι κατασκευασμένο από χάλυβα με χημική σύνθεση C245 με θερμική ενίσχυση. Σε αυτήν την περίπτωση, το γράμμα Τ προστίθεται στον χάλυβα χαρακτηρισμό, για παράδειγμα S345T.
Ανάλογα με τη θερμοκρασία λειτουργίας των κατασκευών και τον βαθμό κινδύνου εύθραυστου σπασίματος, διεξάγονται δοκιμές πρόσκρουσης για χάλυβες C345 και C375 σε διαφορετικές θερμοκρασίες, επομένως παρέχονται σε τέσσερις κατηγορίες και ένας αριθμός κατηγορίας προστίθεται στον χαρακτηρισμό του χάλυβα, για παράδειγμα, C345-1. S345-2.
Τα τυποποιημένα χαρακτηριστικά για κάθε κατηγορία δίνονται στον πίνακα. 1.4.
Η ενοικίαση παραδίδεται σε παρτίδες. Μια παρτίδα αποτελείται από προϊόντα έλασης του ίδιου μεγέθους, ένα λιωμένο κουτάλα και έναν τρόπο θερμικής επεξεργασίας. Κατά τον έλεγχο της ποιότητας του μετάλλου, λαμβάνονται δύο δείγματα από μια παρτίδα τυχαία.
Ένα δείγμα για δοκιμές εφελκυσμού και κάμψης και δύο δείγματα για τον προσδιορισμό της αντοχής κρούσης σε κάθε θερμοκρασία κατασκευάζονται από κάθε δείγμα. Εάν τα αποτελέσματα των δοκιμών δεν πληρούν τις απαιτήσεις του GOST, τότε πραγματοποιήστε
επαναλαμβανόμενες δοκιμές σε διπλασιασμένο αριθμό δειγμάτων. Εάν οι επαναλαμβανόμενες δοκιμές έχουν δείξει μη ικανοποιητικά αποτελέσματα, τότε η παρτίδα απορρίπτεται.
Η αξιολόγηση της συγκολλησιμότητας χάλυβα πραγματοποιείται με ισοδύναμο άνθρακα,%:
όπου C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P - κλάσμα μάζας άνθρακα, μαγγανίου, πυριτίου, χρωμίου, νικελίου, χαλκού, βαναδίου και φωσφόρου, %.
Εάν με,<0,4%, то сварка стали не вызывает затруднений, при 0,4 %< С,< 0,55 % сварка возможна, но требует принятия специальных мер по предотвращению возникновения трещины. При С э >0,55%, ο κίνδυνος ρωγμών αυξάνεται δραματικά.
Για να ελέγξετε τη συνέχεια του μετάλλου και να αποτρέψετε την αποκόλληση, εάν είναι απαραίτητο, πραγματοποιείται δοκιμή υπερήχων κατόπιν αιτήματος του πελάτη.
Ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό του GOST 27772 - 88 είναι η χρήση για ορισμένους χάλυβες (С275, С285, С375) Στατιστικές μέθοδοι έλεγχος, ο οποίος εγγυάται την παροχή τυποποιημένων τιμών της τάσης απόδοσης και της απόλυτης αντίστασης.
Οι μεταλλικές κατασκευές κατασκευάζονται επίσης από χάλυβες που παρέχονται σύμφωνα με το GOST 380 - 88 "Χάλυβας άνθρακα συνηθισμένης ποιότητας", GOST 19281-73 "Χαλύβδινα τμήματα χαμηλού κράματος και διαμορφωμένα", GOST 19282 - 73 "Μεταλλική πλάκα χαμηλού κράματος και ευρυζωνική γενική" και άλλα πρότυπα
Δεν υπάρχουν θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ των ιδιοτήτων των χάλυβα με την ίδια χημική σύνθεση, αλλά παρέχονται σύμφωνα με διαφορετικά πρότυπα. Η διαφορά είναι στις μεθόδους ελέγχου και στους προσδιορισμούς. Έτσι, σύμφωνα με το GOST 380 - 88 με αλλαγές στον προσδιορισμό του βαθμού χάλυβα, στην ομάδα διανομής, στη μέθοδο αποξείδωσης και στην κατηγορία.
Όταν παραδίδεται στην ομάδα Α, το εργοστάσιο εγγυάται μηχανικές ιδιότητες, στην ομάδα Β - χημική σύνθεση, στην ομάδα Γ - μηχανικές ιδιότητες και χημική σύνθεση.
Ο βαθμός αποξείδωσης υποδεικνύεται από τα γράμματα KP (βρασμός), SP (ηρεμία) και PS (ημι-ηρεμία).
Η κατηγορία χάλυβα υποδεικνύει τον τύπο των δοκιμών αντοχής σε κρούση: κατηγορία 2 - δεν εκτελούνται δοκιμές αντοχής σε κρούση, 3 - πραγματοποιούνται σε θερμοκρασία +20 ° C, 4 - σε θερμοκρασία -20 ° C, 5 - σε θερμοκρασία -20 ° C και μετά τη μηχανική γήρανση , 6 - μετά τη μηχανική γήρανση.
Στην κατασκευή, χρησιμοποιούνται κυρίως χάλυβες ποιότητας VstZkp2, VstZpsb και VstZsp5, καθώς και χάλυβας με υψηλή περιεκτικότητα σε μαγγάνιο VstZGps5.
Σύμφωνα με το GOST 19281-73 και το GOST 19282-73, το περιεχόμενο των κύριων στοιχείων αναφέρεται στον χαρακτηρισμό της ποιότητας χάλυβα. Για παράδειγμα, η χημική σύνθεση του χάλυβα 09G2S αποκρυπτογραφείται ως εξής: 09 - περιεκτικότητα σε άνθρακα σε εκατοστά του ποσοστού, G2 - μαγγάνιο σε ποσότητα από 1 έως 2%, C - πυρίτιο έως 1 %.
Στο τέλος της ποιότητας χάλυβα, αναφέρεται η κατηγορία, δηλαδή τύπος δοκιμής αντοχής σε κρούση. Για χάλυβες χαμηλού κράματος, έχουν καθιερωθεί 15 κατηγορίες, οι δοκιμές πραγματοποιούνται σε θερμοκρασίες έως -70 ° C. Οι χάλυβες που παρέχονται σύμφωνα με διαφορετικά πρότυπα είναι εναλλάξιμοι (βλέπε πίνακα 1.3).
Οι ιδιότητες του χάλυβα εξαρτώνται από τη χημική σύνθεση της πρώτης ύλης, τη μέθοδο τήξης και τον όγκο των μονάδων τήξης, τη δύναμη μείωσης και τη θερμοκρασία κατά την κύλιση, τις συνθήκες ψύξης του τελικού προϊόντος έλασης κ.λπ.
Με μια τέτοια ποικιλία παραγόντων που επηρεάζουν την ποιότητα του χάλυβα, είναι απολύτως φυσικό οι δείκτες αντοχής και άλλες ιδιότητες να έχουν μια συγκεκριμένη διασπορά και μπορούν να θεωρηθούν τυχαίες τιμές. Μια ιδέα της μεταβλητότητας των χαρακτηριστικών δίνεται από στατιστικά ιστογράμματα κατανομής που δείχνουν τη σχετική αναλογία (συχνότητα) μιας συγκεκριμένης τιμής του χαρακτηριστικού.
1.2.4 Χάλυβες υψηλής αντοχής(29 kN / cm 2< <40 кН/см 2). Стали повышенной прочности (С345 - С390) получают либо введением при выплавке стали легирующих
πρόσθετα, κυρίως μαγγάνιο και πυρίτιο, λιγότερο συχνά νικέλιο και χρώμιο, ή ανθεκτικά στη θερμότητα
χάλυβας χαμηλού άνθρακα (С345Т).
Σε αυτήν την περίπτωση, η ολκιμότητα του χάλυβα μειώνεται κάπως και το μήκος της περιοχής απόδοσης μειώνεται στο 1 -1,5%.
Οι χάλυβες υψηλής αντοχής συγκολλούνται κάπως χειρότερα (ειδικά χάλυβες με υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο) και μερικές φορές απαιτούν τη χρήση ειδικών τεχνολογικών μέτρων για την αποτροπή του σχηματισμού θερμών ρωγμών.
Όσον αφορά την αντοχή στη διάβρωση, οι περισσότεροι χάλυβες αυτής της ομάδας είναι κοντά σε χάλυβες χαμηλών εκπομπών άνθρακα.
Οι χάλυβες με υψηλή περιεκτικότητα σε χαλκό (S345D, S375D, S390D) έχουν μεγαλύτερη αντοχή στη διάβρωση.
Η λεπτή δομή κόκκων από χάλυβες χαμηλού κράματος παρέχει σημαντικά μεγαλύτερη αντοχή σε θραύση.
Η υψηλή τιμή αντοχής σε κρούση διατηρείται σε θερμοκρασίες -40 ° C και κάτω, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση αυτών των χάλυβα για κατασκευές που λειτουργούν σε βόρειες περιοχές. Λόγω των ιδιοτήτων υψηλότερης αντοχής, η χρήση χάλυβα υψηλής αντοχής οδηγεί σε εξοικονόμηση μετάλλων έως και 20-25%.
1.2.5 Χάλυβες υψηλής αντοχής(\u003e 40 kN / cm 2). Έλαση χάλυβα υψηλής αντοχής
(C440 -C590) λαμβάνεται, κατά κανόνα, με κράμα και θερμική επεξεργασία.
Για κράματα, χρησιμοποιούνται στοιχεία σχηματισμού νιτριδίων που συμβάλλουν στο σχηματισμό μιας λεπτής κοκκώδους δομής.
Οι χάλυβες υψηλής αντοχής ενδέχεται να μην έχουν εμβαδόν απόδοσης (σε o\u003e,\u003e 50 kN / cm2) και η ολκιμότητα τους (επιμήκυνση) μειώνεται στο 14% και κάτω.
Ο λόγος αυξάνεται σε 0,8 - 0,9, γεγονός που δεν επιτρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι πλαστικές παραμορφώσεις κατά τον υπολογισμό των κατασκευών από αυτούς τους χάλυβες.
Η επιλογή της χημικής σύνθεσης και του τρόπου θερμικής επεξεργασίας μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αντίσταση στο εύθραυστο κάταγμα και να παρέχει υψηλή αντοχή σε κρούση σε θερμοκρασίες έως -70 ° C. Ορισμένες δυσκολίες προκύπτουν στην κατασκευή δομών. Η υψηλή αντοχή και η χαμηλή ολκιμότητα απαιτούν πιο ισχυρό εξοπλισμό για κοπή, ισιώνοντας, διάτρηση και άλλες εργασίες.
Κατά τη συγκόλληση χάλυβα που έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία, λόγω ανομοιόμορφης θέρμανσης και ταχείας ψύξης, συμβαίνουν διάφοροι δομικοί μετασχηματισμοί σε διαφορετικές ζώνες της συγκόλλησης. Σε ορισμένες περιοχές, οι σβησμένες δομές σχηματίζονται με αυξημένη αντοχή και ευθραυστότητα (σκληρές ενδιάμεσες στρώσεις), σε άλλες το μέταλλο υφίσταται υψηλή σκλήρυνση και έχει μειωμένη αντοχή και υψηλή πλαστικότητα (μαλακά ενδιάμεσα στρώματα).
Το μαλάκωμα του χάλυβα στη θερμικά επεξεργασμένη ζώνη μπορεί να φτάσει το 5 - 30%, το οποίο πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά το σχεδιασμό συγκολλημένων κατασκευών από χάλυβες θερμικά επεξεργασμένους.
Η εισαγωγή ορισμένων στοιχείων που σχηματίζουν καρβίδιο (μολυβδαίνιο, βανάδιο) στη χαλύβδινη σύνθεση μειώνει το μαλακτικό αποτέλεσμα.
Η χρήση χάλυβα υψηλής αντοχής οδηγεί σε εξοικονόμηση μετάλλων έως και 25 -30% σε σύγκριση με κατασκευές από χάλυβες χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα και συνιστάται ιδιαίτερα σε κατασκευές μεγάλου εύρους και πολύ φορτωμένες.
1.2.6 Ατμοσφαιρικοί ανθεκτικοί χάλυβες.Για την αύξηση της αντοχής στη διάβρωση του μετάλλου
χρησιμοποιούνται χάλυβες χαμηλού κράματος,
ποσότητες (κλάσματα τοις εκατό) στοιχεία όπως χρώμιο, νικέλιο και χαλκός.
Σε δομές που εκτίθενται σε καιρικές συνθήκες, οι χάλυβες με την προσθήκη φωσφόρου (για παράδειγμα, χάλυβας S345K) είναι πολύ αποτελεσματικοί. Ένα λεπτό φιλμ οξειδίου σχηματίζεται στην επιφάνεια τέτοιων χάλυβα, το οποίο έχει επαρκή αντοχή και προστατεύει το μέταλλο από την ανάπτυξη διάβρωσης. Ωστόσο, η ικανότητα συγκόλλησης του χάλυβα παρουσία φωσφόρου επιδεινώνεται. Επιπλέον, σε προϊόντα έλασης μεγάλου πάχους, το μέταλλο έχει μειωμένη αντίσταση στο κρύο, επομένως, συνιστάται η χρήση χάλυβα S345K για πάχη που δεν υπερβαίνουν τα 10 mm.
Σε κατασκευές που συνδυάζουν λειτουργίες ρουλεμάν και εγκλεισμού (για παράδειγμα, επικαλύψεις μεμβράνης), χρησιμοποιείται χάλυβας λεπτού φύλλου. Για να αυξηθεί η ανθεκτικότητα τέτοιων κατασκευών, συνιστάται η χρήση ανοξείδωτου χάλυβα ποιότητας ОХ18Т1Ф2, που δεν περιέχει νικέλιο. Μηχανικές ιδιότητες του χάλυβα ОХ18Т1Ф2:
50 kN / cm 2, \u003d 36 kN / cm2,\u003e 33 %. Σε μεγάλα πάχη, τα προϊόντα έλασης από χάλυβες χρωμίου έχουν αυξημένη ευθραυστότητα, ωστόσο, οι ιδιότητες των προϊόντων έλασης λεπτού φύλλου (ειδικά με πάχος έως 2 mm) καθιστούν δυνατή τη χρήση του σε δομές σε θερμοκρασίες σχεδιασμού έως -40 ° C.
1.2.7. Επιλογή χάλυβα για την κατασκευή μεταλλικών κατασκευών.Η επιλογή του χάλυβα γίνεται με βάση την παραλλαγή σχεδιασμού και την τεχνική και οικονομική ανάλυση, λαμβάνοντας υπόψη τις συστάσεις των κανόνων. Προκειμένου να απλοποιηθεί η ταξινόμηση του μετάλλου, κατά την επιλογή χάλυβα, πρέπει να προσπαθήσουμε για μεγαλύτερη ενοποίηση δομών, μείωση του αριθμού των χάλυβα και των προφίλ. Η επιλογή του χάλυβα εξαρτάται από τις ακόλουθες παραμέτρους που επηρεάζουν την απόδοση του υλικού:
θερμοκρασία του περιβάλλοντος στο οποίο είναι τοποθετημένη και λειτουργεί η δομή. Αυτός ο παράγοντας λαμβάνει υπόψη τον αυξημένο κίνδυνο εύθραυστου κατάγματος σε χαμηλές θερμοκρασίες.
τη φύση της φόρτωσης, η οποία καθορίζει την ιδιαιτερότητα του έργου του υλικού και των κατασκευών υπό δυναμικά, κραδασμούς και μεταβλητά φορτία ·
τον τύπο κατάστασης τάσης (μονοαξονική συμπίεση ή τάση, κατάσταση επίπεδης ή ογκομετρικής πίεσης) και το επίπεδο των αυξανόμενων τάσεων (στοιχεία με έντονη ή ασθενή φόρτιση)
τη μέθοδο σύνδεσης στοιχείων, η οποία καθορίζει το επίπεδο των δικών τους τάσεων, τον βαθμό συγκέντρωσης τάσης και τις ιδιότητες του υλικού στη ζώνη σύνδεσης ·
πάχος προϊόντων έλασης που χρησιμοποιούνται στα στοιχεία. Αυτός ο παράγοντας λαμβάνει υπόψη την αλλαγή στις ιδιότητες του χάλυβα με αυξανόμενο πάχος.
Ανάλογα με τις συνθήκες εργασίας του υλικού, όλοι οι τύποι κατασκευών χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ πρώτη ομάδαπεριλαμβάνει συγκολλημένες κατασκευές που λειτουργούν σε ιδιαίτερα σοβαρές συνθήκες ή εκτίθενται άμεσα σε δυναμικά, δονητικά ή κινούμενα φορτία (για παράδειγμα, δοκοί γερανού, δοκούς πλατφόρμας εργασίας ή στοιχεία υπέρβασης που μεταφέρουν άμεσα το φορτίο από τροχαίο υλικό, ζευκτόν κ.λπ.). Η κατάσταση τάσης τέτοιων κατασκευών χαρακτηρίζεται από υψηλό επίπεδο και υψηλή συχνότητα φόρτωσης.
Οι δομές της πρώτης ομάδας λειτουργούν στις πιο δύσκολες συνθήκες που συμβάλλουν στην πιθανότητα αστοχίας εύθραυστης ή κόπωσης, επομένως, οι υψηλότερες απαιτήσεις επιβάλλονται στις ιδιότητες του χάλυβα για αυτές τις κατασκευές.
Προς την δεύτερη ομάδαπεριλαμβάνει συγκολλημένες κατασκευές που λειτουργούν με στατικό φορτίο όταν εκτίθενται σε μονοαξονικό και ξεκάθαρο διαξονικό εφελκυστικό πεδίο (για παράδειγμα, δοκοί, δοκοί, δοκοί δαπέδου και στέγες και άλλα τεντωμένα, τεντωμένα και κάμψη στοιχεία), καθώς και δομές της πρώτης ομάδας απουσία συγκολλημένων αρμών ...
Κοινή στις δομές αυτής της ομάδας είναι ο αυξημένος κίνδυνος εύθραυστου κατάγματος που σχετίζεται με την παρουσία ενός πεδίου εφελκυσμού. Η πιθανότητα αποτυχίας κόπωσης είναι λιγότερο εδώ από ό, τι για τις δομές της πρώτης ομάδας.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ τρίτη ομάδαπεριλαμβάνει συγκολλημένες κατασκευές που λειτουργούν υπό την κυρίαρχη επίδραση των συμπιεστικών τάσεων (για παράδειγμα, στηλών, ραφιών, υποστηριγμάτων για εξοπλισμό και άλλων συμπιεσμένων και συμπιεσμένων στοιχείων κάμψης), καθώς και δομές της δεύτερης ομάδας απουσία συγκολλημένων αρμών.
ΠΡΟΣ ΤΗΝ τέταρτη ομάδαπεριλαμβάνουν βοηθητικές κατασκευές και στοιχεία (γραβάτες, στοιχεία από ξύλο, σκάλες, φράχτες, κ.λπ.), καθώς και δομές της τρίτης ομάδας ελλείψει συγκολλημένων αρμών.
Εάν για δομές της τρίτης και της τέταρτης ομάδας αρκεί να περιοριστούμε στις απαιτήσεις αντοχής υπό στατικά φορτία, τότε για τις κατασκευές της πρώτης και της δεύτερης ομάδας είναι σημαντικό να εκτιμηθεί η αντίσταση του χάλυβα σε δυναμικά φαινόμενα και εύθραυστο κάταγμα.
Σε υλικά για συγκολλημένες κατασκευές, πρέπει να αξιολογείται η ικανότητα συγκόλλησης. Οι απαιτήσεις για δομικά στοιχεία που δεν έχουν συγκολλημένους συνδέσμους μπορούν να μειωθούν, καθώς η απουσία πεδίων τάσης συγκόλλησης, χαμηλότερη συγκέντρωση τάσης και άλλοι παράγοντες βελτιώνουν τη λειτουργία τους.
Σε κάθε ομάδα δομών, ανάλογα με τη θερμοκρασία λειτουργίας, οι απαιτήσεις για αντοχή σε κρούση σε διαφορετικές θερμοκρασίες επιβάλλονται στους χάλυβες.
Οι κανόνες περιέχουν μια λίστα χάλυβα ανάλογα με την ομάδα των κατασκευών και την κλιματική περιοχή κατασκευής.
Η τελική επιλογή χάλυβα σε κάθε ομάδα πρέπει να βασίζεται σε σύγκριση τεχνικών και οικονομικών δεικτών (κατανάλωση χάλυβα και κόστος κατασκευών), καθώς και λαμβάνοντας υπόψη τη σειρά των μετάλλων και τις τεχνολογικές δυνατότητες του κατασκευαστή. Σε σύνθετες κατασκευές (για παράδειγμα, διαχωριστές δοκοί, δοκοί κ.λπ.), είναι οικονομικά εφικτό να χρησιμοποιηθούν δύο χάλυβες: υψηλότερη αντοχή για βαριά φορτωμένα στοιχεία (χορδές δοκών, δοκοί) και χαμηλότερη αντοχή για ελαφρά φορτωμένα στοιχεία (δικτυωτό πλέγμα, πλέγματα δοκών)
1.2.8. Κράματα αλουμινίου.Το αλουμίνιο διαφέρει σημαντικά από το χάλυβα στις ιδιότητές του. Η πυκνότητά του \u003d 2,7 t / m 3, δηλ. σχεδόν 3 φορές μικρότερη από την πυκνότητα του χάλυβα. Συντελεστής διαμήκους ελαστικότητας αλουμινίου Ε \u003d 71000 MPa, συντελεστής διάτμησης G \u003d27.000 MPa, που είναι περίπου 3 φορές μικρότερο από το μέτρο ελαστικότητας και διάτμησης του χάλυβα.
Το αλουμίνιο δεν διαθέτει στρώμα απόδοσης. Η ευθεία γραμμή των ελαστικών παραμορφώσεων μετατρέπεται άμεσα στην καμπύλη των ελαστοπλαστικών παραμορφώσεων (Εικ. 1.7). Το αλουμίνιο είναι πολύ πλαστικό: η επιμήκυνση κατά το σπάσιμο φτάνει το 40 - 50%, αλλά η αντοχή του είναι πολύ χαμηλή: \u003d 6 ... 7 kN / cm2 και αντοχή υπό όρους \u003d 2 ... 3 kN / cm 2. Το καθαρό αλουμίνιο καλύπτεται γρήγορα με ένα ισχυρό φιλμ οξειδίου που αποτρέπει περαιτέρω διάβρωση.
Λόγω της πολύ χαμηλής αντοχής του, τεχνικά καθαρό αλουμίνιο σπάνια χρησιμοποιείται σε δομές κτιρίων. Σημαντική αύξηση της αντοχής του αλουμινίου επιτυγχάνεται με κράμα με μαγνήσιο, μαγγάνιο, χαλκό, πυρίτιο. ψευδάργυρος και ορισμένα άλλα στοιχεία.
Η προσωρινή αντίσταση του κράματος αλουμινίου (κράματα αλουμινίου), ανάλογα με τη σύνθεση των πρόσθετων κραμάτων, είναι 2-5 φορές υψηλότερη από αυτήν του εμπορικά καθαρού αλουμινίου. Ωστόσο, η σχετική επιμήκυνση είναι, αντίστοιχα, 2-3 φορές χαμηλότερη. Με αύξηση της θερμοκρασίας, η αντοχή του αλουμινίου μειώνεται και σε θερμοκρασίες άνω των 300 ° C πλησιάζει το μηδέν (βλέπε Εικ. 1.7).
Ένα χαρακτηριστικό ενός αριθμού κραμάτων πολλών συστατικών A1 - Mg - Si, Al - Cu - Mg, Al - Mg - Zn είναι η ικανότητά τους να αυξάνουν περαιτέρω την αντοχή κατά τη γήρανση μετά από θερμική επεξεργασία. Τέτοια κράματα ονομάζονται θερμικά σκληρυμένα.
Η απόλυτη αντοχή ορισμένων κραμάτων υψηλής αντοχής (συστήματα Al - Mg - Zn) μετά από θερμική επεξεργασία και τεχνητή γήρανση υπερβαίνει τα 40 kN / cm2, ενώ η σχετική επιμήκυνση είναι μόνο 5-10%. Η θερμική κατεργασία κραμάτων με διπλή σύνθεση (Al-Mg, Al-Mn) δεν οδηγεί σε σκλήρυνση, τέτοια κράματα ονομάζονται θερμικά μη σκληρυμένα.
Η αύξηση της τάσης απόδοσης υπό όρους των προϊόντων που κατασκευάζονται από αυτά τα κράματα κατά συντελεστή 1,5-2 μπορεί να επιτευχθεί με ψυχρή παραμόρφωση (αυτόματη καταπόνηση), ενώ η σχετική επιμήκυνση μειώνεται επίσης σημαντικά. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι δείκτες όλων των βασικών φυσικών ιδιοτήτων των κραμάτων, ανεξάρτητα από τη σύνθεση των στοιχείων κράματος και της κατάστασης, πρακτικά δεν διαφέρουν από εκείνους για καθαρό αλουμίνιο.
Η αντοχή στη διάβρωση των κραμάτων εξαρτάται από τη σύνθεση των πρόσθετων κραμάτων, την κατάσταση παράδοσης και τον βαθμό επιθετικότητας του εξωτερικού περιβάλλοντος.
Τα ημιτελή προϊόντα από κράματα αλουμινίου παράγονται σε εξειδικευμένα φυτά: φύλλα και ταινίες - κυλώντας σε μύλους πολλαπλών κυλίνδρων. σωλήνες και προφίλ - με εξώθηση σε οριζόντιες υδραυλικές πρέσες, επιτρέποντας τη λήψη προφίλ με το πιο διαφορετικό σχήμα διατομής, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με κλειστές κοιλότητες.
Στα ημιτελή προϊόντα που αποστέλλονται από το εργοστάσιο, αναγράφεται ο βαθμός του κράματος και η κατάσταση παράδοσης: M - μαλακό (ανόπτηση). H - ψυχρής επεξεργασίας H2 - ημι-τυποποιημένο. T - σκληρυμένο και φυσικά παλαιωμένο για 3 - 6 ημέρες σε θερμοκρασία δωματίου. T1 - σκλήρυνση και τεχνητή παλαίωση για αρκετές ώρες σε υψηλές θερμοκρασίες. T4 - δεν είναι πλήρως σκληρυμένο και φυσικά παλαιωμένο. T5 - δεν έχει σκληρυνθεί πλήρως και τεχνητά παλαιωθεί Τα ημιτελή προϊόντα που παρέχονται χωρίς επεξεργασία δεν έχουν πρόσθετη ονομασία.
Από τον μεγάλο αριθμό αλουμινίου, συνιστώνται τα ακόλουθα για χρήση στην κατασκευή:
Θερμικά σκληρά κράματα: AD1 και AMtsM; AMg2M και AMg2MH2 (φύλλα); AMg2M (σωλήνες)
Θερμικά σκληρυμένα κράματα: AD31T1; AD31T4 και AD31T5 (προφίλ);
1915 και 1915T 1925 και 1925T 1935, 1935T, AD31T (προφίλ και σωλήνες).
Όλα τα παραπάνω κράματα, με εξαίρεση το 1925T, το οποίο χρησιμοποιείται μόνο για πριτσίνια, συγκολλά καλά. Το κράμα χύτευσης ποιότητας AL8 χρησιμοποιείται για χυτά μέρη.
Οι δομές αλουμινίου, λόγω του χαμηλού τους βάρους, της αντοχής στη διάβρωση, της αντοχής στο κρύο, των αντι-μαγνητικών, των μη σπινθήρων, της αντοχής και της καλής εμφάνισης, έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε πολλούς τομείς κατασκευής. Ωστόσο, λόγω του υψηλού κόστους, η χρήση κραμάτων αλουμινίου σε δομές κτιρίων είναι περιορισμένη.
Σήμερα, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται σε όλες σχεδόν τις βιομηχανίες, από την παραγωγή σκευών τροφίμων έως τη δημιουργία ατράκτων για διαστημόπλοια. Για ορισμένες διαδικασίες παραγωγής, μόνο ορισμένες ποιότητες αλουμινίου είναι κατάλληλες, οι οποίες έχουν ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες.
Οι κύριες ιδιότητες του μετάλλου είναι η υψηλή θερμική αγωγιμότητα, ολκιμότητα και ολκιμότητα, αντοχή στη διάβρωση, χαμηλό βάρος και χαμηλή ωμική αντίσταση. Εξαρτώνται άμεσα από το ποσοστό των προσμείξεων που περιλαμβάνονται στη σύνθεσή του, καθώς και από την τεχνολογία παραγωγής ή εμπλουτισμού. Σύμφωνα με αυτό, διακρίνονται οι κύριες μάρκες αλουμινίου.
Τύποι αλουμινίου
Όλες οι μεταλλικές ποιότητες περιγράφονται και περιλαμβάνονται σε ένα ενοποιημένο σύστημα αναγνωρισμένων εθνικών και διεθνών προτύπων: European EN, American ASTM και international ISO. Στη χώρα μας, οι ποιότητες αλουμινίου καθορίζονται από τα GOST 11069 και 4784. Όλα τα έγγραφα εξετάζονται ξεχωριστά. Σε αυτήν την περίπτωση, το ίδιο το μέταλλο υποδιαιρείται σε ποιότητες και τα κράματα δεν έχουν συγκεκριμένα σημάδια.
Σύμφωνα με τα εθνικά και διεθνή πρότυπα, πρέπει να διακρίνονται δύο τύποι μικροδομής μη κράματος αλουμινίου:
- υψηλή καθαρότητα με ποσοστό μεγαλύτερο από 99,95% ·
- τεχνική καθαρότητα, που περιέχει περίπου 1% ακαθαρσίες και πρόσθετα.
Οι ενώσεις σιδήρου και πυριτίου θεωρούνται συχνότερα ως ακαθαρσίες. Το διεθνές πρότυπο ISO για το αλουμίνιο και τα κράματά του έχει ξεχωριστή σειρά.
Βαθμοί αλουμινίου
Ο τεχνικός τύπος υλικού χωρίζεται σε συγκεκριμένους βαθμούς, οι οποίοι αντιστοιχούν στα σχετικά πρότυπα, για παράδειγμα, AD0 σύμφωνα με το GOST 4784-97. Ταυτόχρονα, το μέταλλο υψηλής συχνότητας περιλαμβάνεται επίσης στην ταξινόμηση, ώστε να μην δημιουργεί σύγχυση. Αυτή η προδιαγραφή περιέχει τις ακόλουθες μάρκες:
- Κύρια (A5, A95, A7E).
- Τεχνική (AD1, AD000, ADS).
- Παραμορφώσιμο (AMg2, D1).
- Χυτήριο (VAL10M, AK12pch).
- Για αποξείδωση χάλυβα (AB86, AV97F).
Επιπλέον, υπάρχουν επίσης κατηγορίες συνδέσμων - ενώσεις αλουμινίου που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία κραμάτων από χρυσό, ασήμι, πλατίνα και άλλα πολύτιμα μέταλλα.
Πρωτεύον αλουμίνιο
Το πρωτογενές αλουμίνιο (βαθμός Α5) είναι ένα τυπικό παράδειγμα αυτής της ομάδας. Λαμβάνεται εμπλουτίζοντας αλουμίνα. Στη φύση, το καθαρό μέταλλο δεν βρίσκεται λόγω της υψηλής χημικής του δράσης. Συνδυάζοντας με άλλα στοιχεία, σχηματίζει βωξίτη, νεφελίνη και αλουνίτη. Στη συνέχεια, η αλουμίνα λαμβάνεται από αυτά τα μεταλλεύματα, και καθαρό αλουμίνιο λαμβάνεται από αυτό χρησιμοποιώντας πολύπλοκες χημικές-φυσικές διεργασίες.
Το GOST 11069 καθορίζει απαιτήσεις για ποιότητες πρωτογενούς αλουμινίου, οι οποίες πρέπει να σημειωθούν εφαρμόζοντας κάθετες και οριζόντιες ρίγες με ανεξίτηλη βαφή διαφόρων χρωμάτων. Αυτό το υλικό έχει ευρεία εφαρμογή σε προηγμένες βιομηχανίες, κυρίως όπου απαιτούνται υψηλά τεχνικά χαρακτηριστικά από τις πρώτες ύλες.
Τεχνικό αλουμίνιο
Το τεχνικό αλουμίνιο είναι ένα υλικό με ποσοστό ξένων ακαθαρσιών μικρότερο από 1%. Πολύ συχνά ονομάζεται επίσης μη κράμα. Οι τεχνικοί βαθμοί αλουμινίου σύμφωνα με το GOST 4784-97 χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλή αντοχή, αλλά υψηλή αντοχή στη διάβρωση. Λόγω της απουσίας σωματιδίων κράματος στη σύνθεση, ένα προστατευτικό φιλμ οξειδίου σχηματίζεται γρήγορα στη μεταλλική επιφάνεια, η οποία είναι σταθερή.
Οι τεχνικοί βαθμοί αλουμινίου διακρίνονται από την καλή θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα. Στο μοριακό πλέγμα τους, δεν υπάρχουν πρακτικά ακαθαρσίες που διασκορπίζουν τη ροή των ηλεκτρονίων. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, το υλικό χρησιμοποιείται ενεργά σε όργανα, για την παραγωγή εξοπλισμού θέρμανσης και ανταλλαγής θερμότητας και ειδών φωτισμού.
Παραμορφώσιμο αλουμίνιο
Το παραμορφώσιμο αλουμίνιο αναφέρεται σε ένα υλικό που υποβάλλεται σε θερμή και κρύα εργασία με πίεση: κύλιση, συμπίεση, σχέδιο και άλλοι τύποι. Ως αποτέλεσμα πλαστικών παραμορφώσεων, προέρχονται ημιτελή προϊόντα διαφόρων διαμήκων τμημάτων: ράβδος αλουμινίου, φύλλο, ταινία, πλάκα, προφίλ και άλλα.
Οι κύριες μάρκες παραμορφώσιμου υλικού που χρησιμοποιούνται στην εγχώρια παραγωγή αναφέρονται στα κανονιστικά έγγραφα: GOST 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 και OCT1 90026. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα των παραμορφώσιμων πρώτων υλών είναι μια στερεή δομή ενός διαλύματος με υψηλή περιεκτικότητα ευτηκτικής - μια υγρή φάση που βρίσκεται σε ισορροπία με δύο ή περισσότερες στερεές καταστάσεις ύλης.
Η περιοχή εφαρμογής του παραμορφώσιμου αλουμινίου, όπως εκείνη όπου χρησιμοποιείται μια ράβδος αλουμινίου, είναι αρκετά εκτεταμένη. Χρησιμοποιείται και σε περιοχές που απαιτούν υψηλή τεχνικά χαρακτηριστικά από υλικά - στην κατασκευή πλοίων και αεροσκαφών, και μετά εργοτάξια ως κράμα συγκόλλησης.
Χυτο αλουμίνιο
Οι ποιότητες χύτευσης αλουμινίου χρησιμοποιούνται για την παραγωγή εξαρτημάτων. Τους κύριο χαρακτηριστικό είναι ένας συνδυασμός υψηλής ειδικής αντοχής και χαμηλής πυκνότητας, που καθιστά δυνατή τη χύτευση προϊόντων σύνθετων σχημάτων χωρίς ρωγμές.
Σύμφωνα με τον σκοπό τους, οι μάρκες χυτηρίου χωρίζονται συμβατικά σε ομάδες:
- Υψηλά σφιχτά υλικά (AL2, AL9, AL4M).
- Υλικά με υψηλή αντοχή και θερμότητα (AL 19, AL5, AL33).
- Ουσίες με υψηλή αντοχή στη διάβρωση.
Πολύ συχνά, η απόδοση των προϊόντων χυτού αλουμινίου αυξάνεται διαφορετικά είδη θερμική επεξεργασία.
Αλουμίνιο για αποξείδωση
Η ποιότητα των κατασκευασμένων προϊόντων επηρεάζεται επίσης από τις φυσικές ιδιότητες του αλουμινίου. Και η χρήση υλικών χαμηλού βαθμού δεν περιορίζεται στη δημιουργία ημιτελών προϊόντων. Πολύ συχνά χρησιμοποιείται για την αποξείδωση του χάλυβα - απομάκρυνση οξυγόνου από τηγμένο σίδηρο, το οποίο διαλύεται σε αυτό και έτσι αυξάνει τις μηχανικές ιδιότητες του μετάλλου. Για την εκτέλεση αυτής της διαδικασίας, οι μάρκες AB86 και AV97F χρησιμοποιούνται συχνότερα.
Όταν επιλέγουμε μεταλλικά προϊόντα - θερμαινόμενα κάγκελα και κιγκλιδώματα, πιάτα και φράχτες, σχάρες ή κιγκλιδώματα - επιλέγουμε, πρώτα απ 'όλα, το υλικό. Παραδοσιακά, ο ανοξείδωτος χάλυβας, το αλουμίνιο και ο κανονικός μαύρος χάλυβας (χάλυβας άνθρακα) θεωρούνται ανταγωνιστές. Έχοντας αρκετά παρόμοια χαρακτηριστικά, ωστόσο, διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους. Είναι λογικό να τα συγκρίνουμε και να καταλάβουμε ποιο είναι καλύτερο: αλουμίνιο ή ανοξείδωτο ατσάλι (ο μαύρος χάλυβας, λόγω της χαμηλής αντοχής στη διάβρωση, δεν θα ληφθεί υπόψη).
Αλουμίνιο: χαρακτηριστικά, πλεονεκτήματα, μειονεκτήματα
Ένα από τα ελαφρύτερα μέταλλα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Διεγείρει τη θερμότητα πολύ καλά και δεν υπόκειται σε διάβρωση οξυγόνου. Το αλουμίνιο παράγεται σε αρκετές δεκάδες τύπους: ο καθένας με τα δικά του πρόσθετα που αυξάνουν την αντοχή, την αντοχή στην οξείδωση, την ολκιμότητα Ωστόσο, με εξαίρεση το πολύ ακριβό αλουμίνιο ποιότητας αεροσκαφών, όλα μοιράζονται ένα μειονέκτημα: είναι πολύ μαλακό. Τα μέρη που κατασκευάζονται από αυτό το μέταλλο παραμορφώνονται εύκολα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι αδύνατο να χρησιμοποιήσετε αλουμίνιο όπου, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, το προϊόν εκτίθεται σε μεγάλη πίεση (σφυρί νερού σε συστήματα παροχής νερού, για παράδειγμα).
Αντοχή στη διάβρωση του αλουμινίου κάπως υπερτιμημένο. Ναι, το μέταλλο δεν «σαπίζει». Αλλά μόνο λόγω του προστατευτικού στρώματος οξειδίου, το οποίο σχηματίζεται στο προϊόν σε λίγες ώρες στον αέρα.
Ανοξείδωτο ατσάλι
Το κράμα δεν έχει ουσιαστικά μειονεκτήματα - εκτός από την υψηλή τιμή. Δεν φοβάται τη διάβρωση, όχι θεωρητικά, όπως το αλουμίνιο, αλλά ουσιαστικά: δεν εμφανίζεται μεμβράνη οξειδίου, πράγμα που σημαίνει ότι με την πάροδο του χρόνου " ανοξείδωτο ατσάλι»Δεν ξεθωριάζει.
Ελαφρώς βαρύτερο από το αλουμίνιο, ο ανοξείδωτος χάλυβας κάνει εξαιρετική δουλειά για τον χειρισμό του σοκ υψηλή πίεση και τριβή (ειδικά ποιότητες που περιέχουν μαγγάνιο). Η μεταφορά θερμότητας είναι χειρότερη από αυτή του αλουμινίου: αλλά χάρη σε αυτό, το μέταλλο δεν "ιδρώνει", υπάρχει λιγότερη συμπύκνωση σε αυτό.
Με βάση τα αποτελέσματα της σύγκρισης, γίνεται σαφές - για εργασίες όπου απαιτείται χαμηλό μεταλλικό βάρος, αντοχή και αξιοπιστία, το ανοξείδωτο είναι καλύτερο από το αλουμίνιο.
Επί του παρόντος, οι πιο κοινές παράνομες ένοπλες ομάδες στη ρωσική αγορά μπορούν να χωριστούν σε τρεις μεγάλες ομάδες:
- συστήματα με υποδομή από κράματα αλουμινίου.
- συστήματα με δομή από γαλβανισμένο χάλυβα με επικάλυψη πολυμερούς;
- συστήματα με ανοξείδωτη κατασκευή.
Η καλύτερη αντοχή και θερμοφυσικές ιδιότητες παρέχονται αναμφίβολα από ανοξείδωτες κατασκευές.
Συγκριτική ανάλυση φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων υλικών
* Οι ιδιότητες από ανοξείδωτο και γαλβανισμένο χάλυβα είναι ελαφρώς διαφορετικές.
Θερμικά χαρακτηριστικά αντοχής από ανοξείδωτο ατσάλι και αλουμίνιο
1. Λαμβάνοντας υπόψη 3 φορές χαμηλότερη ικανότητα ρουλεμάν και 5,5 φορές υψηλότερη θερμική αγωγιμότητα από αλουμίνιο, το στήριγμα από κράμα αλουμινίου είναι μια ισχυρότερη "κρύα γέφυρα" από το ανοξείδωτο βραχίονα. Ένας δείκτης αυτού είναι ο συντελεστής ομοιομορφίας θερμικής μηχανικής της εγκλειστικής δομής. Σύμφωνα με ερευνητικά δεδομένα, ο συντελεστής θερμικής ομοιομορφίας της δομής εγκλεισμού κατά τη χρήση ενός συστήματος ανοξείδωτου χάλυβα ήταν 0,86-0,92 και για τα συστήματα αλουμινίου είναι 0,6-0,7, γεγονός που καθιστά απαραίτητη την τοποθέτηση μεγάλου πάχους μόνωσης και, κατά συνέπεια, αύξηση του κόστους της πρόσοψης ...
Για τη Μόσχα, η απαιτούμενη αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας των τοίχων, λαμβάνοντας υπόψη τον συντελεστή ομοιομορφίας θερμικής μηχανικής, για ένα ανοξείδωτο βραχίονα είναι 3,13 / 0,92 \u003d 3,4 (m2. ° C) / W, για ένα βραχίονα αλουμινίου - 3.13 / 0.7 \u003d 4,47 (m 2 ° C) / W, δηλ. 1,07 (m 2 ° C) / W υψηλότερο. Ως εκ τούτου, όταν χρησιμοποιείτε βραχίονες αλουμινίου, το πάχος της μόνωσης (με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 0,045 W / (m. ° C) θα πρέπει να λαμβάνεται σχεδόν 5 cm περισσότερο (1,07 * 0,045 \u003d 0,048 m).
2. Λόγω του μεγαλύτερου πάχους και της θερμικής αγωγιμότητας των στηριγμάτων αλουμινίου, σύμφωνα με υπολογισμούς που πραγματοποιήθηκαν στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Οικοδομικής Φυσικής, σε θερμοκρασία εξωτερικού αέρα -27 ° C, η θερμοκρασία στην άγκυρα μπορεί να μειωθεί στους -3,5 ° C και ακόμη χαμηλότερη, επειδή στην περιοχή υπολογισμών διατομή το βραχίονα αλουμινίου λήφθηκε ως 1,8 cm 2, ενώ στην πραγματικότητα είναι 4-7 cm 2. Κατά τη χρήση ενός βραχίονα από ανοξείδωτο ατσάλι, η θερμοκρασία στην άγκυρα ήταν +8 ° C. Δηλαδή, όταν χρησιμοποιείτε βραχίονες αλουμινίου, η άγκυρα λειτουργεί σε μια ζώνη εναλλασσόμενων θερμοκρασιών, όπου είναι δυνατή η συμπύκνωση υγρασίας στην άγκυρα, ακολουθούμενη από κατάψυξη. Αυτό θα καταστρέψει σταδιακά το υλικό του δομικού στρώματος του τοιχώματος γύρω από την άγκυρα και, κατά συνέπεια, θα μειώσει την φέρουσα ικανότητα του, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντική για τοιχώματα κατασκευασμένα από υλικά με χαμηλή φέρουσα ικανότητα (αφρώδες σκυρόδεμα, κοίλο τούβλο κ.λπ.). Ταυτόχρονα, οι θερμομονωτικές φλάντζες κάτω από το βραχίονα, λόγω του μικρού τους πάχους (3-8 mm) και της υψηλής (σε σχέση με τη μόνωση) θερμικής αγωγιμότητας, μειώνουν την απώλεια θερμότητας κατά μόνο 1-2%, δηλ. Πρακτικά μην σπάσετε τη «κρύα γέφυρα» και δεν έχετε μικρή επίδραση στη θερμοκρασία της άγκυρας.
3. Χαμηλή θερμική διαστολή των οδηγών. Η θερμική παραμόρφωση του κράματος αλουμινίου είναι 2,5 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του ανοξείδωτου χάλυβα. Ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής (10 10 -6 ° C -1) από το αλουμίνιο (25 10 -6 ° C -1). Αντίστοιχα, η επιμήκυνση των σιδηροτροχιών 3 μέτρων σε διαφορά θερμοκρασίας από -15 ° C έως +50 ° C θα είναι 2 mm για χάλυβα και 5 mm για αλουμίνιο. Επομένως, για την αντιστάθμιση της θερμικής διαστολής του οδηγού αλουμινίου, απαιτούνται ορισμένα μέτρα:
συγκεκριμένα, η εισαγωγή πρόσθετων στοιχείων στο υποσύστημα - κινητά έλκηθρα (για βραχίονες σχήματος U) ή οβάλ οπές με δακτυλίους για πριτσίνια - όχι άκαμπτη στερέωση (για βραχίονες σχήματος L).
Αυτό οδηγεί αναπόφευκτα στην επιπλοκή και την αύξηση του κόστους του υποσυστήματος ή σε λανθασμένη εγκατάσταση (καθώς συμβαίνει πολύ συχνά ότι οι εγκαταστάτες δεν χρησιμοποιούν δακτυλίους ή διορθώνουν εσφαλμένα τη διάταξη με πρόσθετα στοιχεία).
Ως αποτέλεσμα αυτών των μέτρων, το φορτίο βάρους πέφτει μόνο στους βραχίονες ρουλεμάν (πάνω και κάτω), ενώ άλλοι χρησιμεύουν μόνο ως στήριγμα, πράγμα που σημαίνει ότι οι άγκυρες δεν φορτώνονται ομοιόμορφα και αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την ανάπτυξη τεκμηρίωσης του έργου, το οποίο συχνά απλά δεν γίνεται. Στα συστήματα χάλυβα, ολόκληρο το φορτίο κατανέμεται ομοιόμορφα - όλοι οι κόμβοι είναι σταθερά σταθεροί - η ασήμαντη θερμική διαστολή αντισταθμίζεται από την εργασία όλων των στοιχείων στο στάδιο της ελαστικής παραμόρφωσης.
Ο σχεδιασμός της σφήνας επιτρέπει τη διαφορά μεταξύ πλακών σε ανοξείδωτα συστήματα από 4 mm, ενώ σε συστήματα αλουμινίου - όχι λιγότερο από 7 mm, κάτι που επίσης δεν ταιριάζει σε πολλούς πελάτες και λάφυρα εμφάνιση Κτίριο. Επιπλέον, ο σφιγκτήρας πρέπει να διασφαλίζει την ελεύθερη κίνηση των πλακών επένδυσης κατά το μέγεθος της επέκτασης των οδηγών, διαφορετικά οι πλάκες θα καταρρεύσουν (ειδικά στη διασταύρωση των οδηγών) ή να αποσυνδέσουν τη σφήνα (και οι δύο μπορούν να οδηγήσουν στην πτώση των πλακών επένδυσης). Στο χαλύβδινο σύστημα, δεν υπάρχει κίνδυνος αποσύνδεσης των σφιγκτήρων, τα οποία μπορεί να εμφανιστούν με την πάροδο του χρόνου σε συστήματα αλουμινίου λόγω μεγάλων θερμοκρασιών.
Ιδιότητες πυροπροστασίας από ανοξείδωτο ατσάλι και αλουμίνιο
Η θερμοκρασία τήξης του ανοξείδωτου χάλυβα είναι 1800 ° C και το αλουμίνιο είναι 630/670 ° C (ανάλογα με το κράμα). Η θερμοκρασία σε περίπτωση πυρκαγιάς στην εσωτερική επιφάνεια του πλακιδίου (σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών του περιφερειακού κέντρου πιστοποίησης OPYTNOE) φτάνει τους 750 ° C. Έτσι, κατά τη χρήση δομών αλουμινίου, μπορεί να συμβεί τήξη της υποδομής και κατάρρευση ενός μέρους της πρόσοψης (στην περιοχή του ανοίγματος του παραθύρου) και σε θερμοκρασία 800-900 ° C, το ίδιο το αλουμίνιο υποστηρίζει την καύση. Το ανοξείδωτο δεν λιώνει σε περίπτωση πυρκαγιάς, επομένως είναι προτιμότερο για τις απαιτήσεις πυρασφάλειας. Για παράδειγμα, στη Μόσχα, κατά την κατασκευή πολυώροφων κτιρίων, οι υποδομές αλουμινίου γενικά δεν επιτρέπονται για χρήση.
Διαβρωτικές ιδιότητες
Μέχρι σήμερα, η μόνη αξιόπιστη πηγή για την αντοχή στη διάβρωση μιας συγκεκριμένης υποδομής, και κατά συνέπεια την ανθεκτικότητα, είναι η γνώμη των εμπειρογνωμόνων του "ExpertKorr-MISiS".
Οι πιο ανθεκτικές είναι ανοξείδωτες κατασκευές. Η διάρκεια ζωής τέτοιων συστημάτων είναι τουλάχιστον 40 χρόνια σε μια αστική βιομηχανική ατμόσφαιρα μέτριας επιθετικότητας και τουλάχιστον 50 χρόνια σε μια σχετικά καθαρή ατμόσφαιρα χαμηλής επιθετικότητας.
Τα κράματα αλουμινίου, λόγω της μεμβράνης οξειδίου, έχουν υψηλή αντοχή στη διάβρωση, αλλά υπό συνθήκες αυξημένης περιεκτικότητας σε χλωρίδια και θείο στην ατμόσφαιρα, μπορεί να συμβεί ταχέως αναπτυσσόμενη διακοκκική διάβρωση, η οποία οδηγεί σε σημαντική μείωση της αντοχής των δομικών στοιχείων και της καταστροφής τους. Έτσι, η διάρκεια ζωής μιας δομής από κράματα αλουμινίου σε αστική βιομηχανική ατμόσφαιρα μέσης επιθετικότητας δεν υπερβαίνει τα 15 χρόνια. Ωστόσο, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της Rosstroy, στην περίπτωση χρήσης κραμάτων αλουμινίου για την κατασκευή στοιχείων της υποδομής παράνομων οπλισμένων ομάδων, όλα τα στοιχεία πρέπει απαραίτητα να έχουν επίστρωση ανόδου. Η ανοδική επίστρωση επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της υποδομής κράματος αλουμινίου. Όμως, κατά την εγκατάσταση της υποδομής, τα διάφορα στοιχεία του συνδέονται με πριτσίνια, για τα οποία τρύπες ανοίγονται, γεγονός που προκαλεί παραβίαση της επένδυσης ανόδου στη θέση προσάρτησης, δηλαδή, περιοχές χωρίς επίστρωση ανόδου δημιουργούνται αναπόφευκτα. Επιπλέον, ο χαλύβδινος πυρήνας του πριτσίνια αλουμινίου, μαζί με το μέσον αλουμινίου του στοιχείου, αποτελεί ένα γαλβανικό ζεύγος, το οποίο οδηγεί επίσης στην ανάπτυξη ενεργών διεργασιών ενδοκοκκικής διάβρωσης στα σημεία σύνδεσης των στοιχείων της υποδομής. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι συχνά το χαμηλό κόστος ενός ή άλλου συστήματος IRF με μια υποδομή κράματος αλουμινίου οφείλεται ακριβώς στην απουσία προστατευτικής επίστρωσης ανόδου στα στοιχεία του συστήματος. Οι αδίστακτοι κατασκευαστές τέτοιων υποδομών εξοικονομούν δαπανηρές διαδικασίες ηλεκτροχημικής ανοδίωσης.
Ο γαλβανισμένος χάλυβας έχει ανεπαρκή αντοχή στη διάβρωση ως προς την ανθεκτικότητα της κατασκευής. Αλλά μετά την εφαρμογή μιας πολυμερούς επίστρωσης, η διάρκεια ζωής μιας δομής από γαλβανισμένο χάλυβα με επικάλυψη πολυμερούς θα είναι 30 χρόνια σε μια αστική βιομηχανική ατμόσφαιρα μέτριας επιθετικότητας και 40 χρόνια σε μια σχετικά καθαρή ατμόσφαιρα ασθενούς επιθετικότητας.
Συγκρίνοντας τους παραπάνω δείκτες δομών αλουμινίου και χάλυβα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι χαλύβδινες κατασκευές από κάθε άποψη είναι σημαντικά ανώτερες από το αλουμίνιο.
Περιγραφή αλουμινίου: Το αλουμίνιο δεν έχει πολυμορφικούς μετασχηματισμούς, έχει δικτυωτό πλέγμα με επίκεντρο το πρόσωπο με περίοδο a \u003d 0,4041 nm. Το αλουμίνιο και τα κράματά του προσφέρονται καλά σε ζεστή και κρύα παραμόρφωση - κύλιση, σφυρηλάτηση, συμπίεση, σχέδιο, κάμψη, σφράγιση φύλλων και άλλες εργασίες.
Όλα τα κράματα αλουμινίου μπορούν να συγκολληθούν πλακάτα, και ειδικά κράματα μπορούν να συγκολληθούν με σύντηξη και άλλους τύπους συγκόλλησης. Τα παραμορφώσιμα κράματα αλουμινίου χωρίζονται σε σκληρυνόμενα και μη σκληρυμένα με θερμική επεξεργασία.
Όλες οι ιδιότητες των κραμάτων καθορίζονται όχι μόνο από τη μέθοδο απόκτησης ημιτελούς προϊόντος και θερμικής επεξεργασίας, αλλά κυρίως από τη χημική σύνθεση και ιδιαίτερα από τη φύση των φάσεων - σκληρυντικών κάθε κράματος. Οι ιδιότητες των κραμάτων αλουμινίου γήρανσης εξαρτώνται από τους τύπους γήρανσης: ζώνη, φάση ή πήξη.
Στο στάδιο της γήρανσης της πήξης (T2 και TZ), η αντίσταση στη διάβρωση αυξάνεται σημαντικά και παρέχεται ο βέλτιστος συνδυασμός χαρακτηριστικών αντοχής, αντοχής στη διάβρωση κατά της τάσης, διάβρωσης απολέπισης, ανθεκτικότητας σε θραύση (K 1c) και πλαστικότητας (ειδικά στην κατακόρυφη κατεύθυνση).
Η κατάσταση των ημιτελών προϊόντων, η φύση της επένδυσης και η κατεύθυνση της κοπής των δειγμάτων αναφέρονται ως εξής - Θρύλος για έλαση αλουμινίου:
Μ - Μαλακό, ανοπτημένο
T - Συγκρατημένο και φυσικά παλαιωμένο
T1 - Σκληρυμένο και τεχνητά παλαιωμένο
T2 - Σκληρυμένο και τεχνητό παλαιωμένο για μεγαλύτερη αντοχή στη θραύση και καλύτερη αντοχή στη διάβρωση του στρες
ТЗ - Σκληρυμένο και τεχνητά παλαιωμένο σύμφωνα με τον τρόπο που παρέχει την υψηλότερη αντοχή στη διάβρωση από το στρες και την αντοχή στη θραύση
N - Ψυχρής κατεργασίας (ψυχρής κατεργασίας φύλλα κραμάτων όπως duralumia περίπου 5-7%)
P - Ημι-τυποποιημένο
H1 - Ενισχυμένη σκληρυντική εργασία (σκληρότητα φύλλων εργασίας περίπου 20%)
CCI - Σκληρυμένο και φυσικά παλαιωμένο, αυξημένη αντοχή
GK - θερμής έλασης (φύλλα, πλάκες)
Β - Τεχνολογική επένδυση
Α - Κανονική επένδυση
UP - Πυκνωμένη επένδυση (8% ανά πλευρά)
D - Διαμήκη κατεύθυνση (κατά μήκος της ίνας)
P - Εγκάρσια κατεύθυνση
B - Κατεύθυνση ύψους (πάχος)
X - Κατεύθυνση χορδής
Ρ - Ακτινική κατεύθυνση
PD, DP, VD, VP, ХР, РХ - Η κατεύθυνση της κοπής δειγμάτων που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της αντοχής του σπασίματος και του ρυθμού ανάπτυξης μιας ρωγμής κόπωσης. Το πρώτο γράμμα χαρακτηρίζει την κατεύθυνση του άξονα δείγματος, το δεύτερο χαρακτηρίζει την κατεύθυνση του επιπέδου, για παράδειγμα: PV - ο άξονας δείγματος συμπίπτει με το πλάτος του ημιτελούς προϊόντος και το επίπεδο ρωγμής είναι παράλληλο με το ύψος ή το πάχος.
Ανάλυση και λήψη δειγμάτων αλουμινίου: Μεταλλεύματα.Επί του παρόντος, το αλουμίνιο παράγεται από έναν μόνο τύπο μεταλλεύματος - βωξίτη. Ο βωξίτης που χρησιμοποιείται συνήθως περιέχει 50-60% A 12 O 3,<30% Fe 2 О 3 , несколько процентов SiО 2 , ТiО 2 , иногда несколько процентов СаО и ряд других окислов.
Δείγματα από βωξίτη λαμβάνονται σύμφωνα με τους γενικούς κανόνες, δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στη δυνατότητα απορρόφησης υγρασίας από το υλικό, καθώς και στη διαφορετική αναλογία των αναλογιών μεγάλων και μικρών σωματιδίων. Η μάζα του δείγματος εξαρτάται από το μέγεθος της δοκιμαστικής παράδοσης: από κάθε 20 τόνους, τουλάχιστον 5 κιλά πρέπει να λαμβάνονται στο συνολικό δείγμα.
Κατά τη δειγματοληψία βωξίτη σε στοίβες σε σχήμα κώνου, μικρά κομμάτια αποκόπτονται από όλα τα μεγάλα τεμάχια βάρους\u003e 2 kg που βρίσκονται σε κύκλο με ακτίνα 1 m και λαμβάνονται σε ένα φτυάρι. Ο όγκος που λείπει γεμίζει με μικρά σωματίδια υλικού που λαμβάνονται από την πλευρική επιφάνεια του δοκιμασμένου κώνου.
Το επιλεγμένο υλικό συλλέγεται σε σφιχτά κλειστά δοχεία.
Όλα τα υλικά δείγματος συνθλίβονται σε θραυστήρα σε σωματίδια μεγέθους 20 mm, χύνονται σε κώνο, ανάγονται και συνθλίβονται ξανά σε σωματίδια με μέγεθος<10 мм. Затем материал еще раз перемешивают и отбирают пробы для определения содержания влаги. Оставшийся материал высушивают, снова сокращают и измельчают до частиц размером < 1 мм. Окончательный материал пробы сокращают до 5 кг и дробят без остатка до частиц мельче 0,25 мм.
Περαιτέρω προετοιμασία του δείγματος για ανάλυση πραγματοποιείται μετά από ξήρανση στους 105 ° C. Το μέγεθος σωματιδίων του δείγματος για ανάλυση πρέπει να είναι μικρότερο από 0,09 mm, η ποσότητα του υλικού είναι 50 kg.
Τα παρασκευασμένα δείγματα βωξίτη είναι πολύ επιρρεπή σε αποκόλληση. Εάν τα δείγματα αποτελούνται από σωματίδια με μέγεθος<0,25 мм, транспортируют в сосудах, то перед отбором части материала необходимо перемешать весь материал до получения однородного состава. Отбор проб от криолита и фторида алюминия не представляет особых трудностей. Материал, поставляемый в мешках и имеющий однородный состав, опробуют с помощью щупа, причем подпробы отбирают от каждого пятого или десятого мешка. Объединенные подпробы измельчают до тех пор, пока они не будут проходить через сито с размером отверстий 1 мм, и сокращают до массы 1 кг. Этот сокращенный материал пробы измельчают, пока он не будет полностью проходить через сито с размером отверстий 0,25 мм. Затем отбирают пробу для анализа и дробят до получения частиц размером 0,09 мм.
Δείγματα από υγρά φθοριούχα τήγματα που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρόλυση τήγματος αλουμινίου ως ηλεκτρολύτες λαμβάνονται με χαλύβδινη κουτάλα από το υγρό τήγμα μετά την αφαίρεση της στερεής εναπόθεσης από την επιφάνεια του λουτρού. Το υγρό δείγμα του τήγματος χύνεται σε ένα καλούπι και λαμβάνεται ένα μικρό πλινθώμα με διαστάσεις 150x25x25 mm. τότε ολόκληρο το δείγμα συνθλίβεται σε εργαστηριακό δείγμα μεγέθους σωματιδίων μικρότερο από 0,09 mm ...
Αλουμίνιο τήξης: Ανάλογα με την κλίμακα παραγωγής, τη φύση της χύτευσης και το ενεργειακό δυναμικό, η τήξη των κραμάτων αλουμινίου μπορεί να πραγματοποιηθεί σε φούρνους με χωνευτήρια, σε φούρνους ηλεκτρικής αντίστασης και σε επαγωγικούς ηλεκτρικούς φούρνους.
Η τήξη των κραμάτων αλουμινίου πρέπει να διασφαλίζει όχι μόνο την υψηλή ποιότητα του τελικού κράματος, αλλά και την υψηλή παραγωγικότητα των μονάδων και, επιπλέον, το ελάχιστο κόστος χύτευσης.
Η πιο προοδευτική μέθοδος τήξης κραμάτων αλουμινίου είναι η μέθοδος επαγωγής θέρμανσης με ρεύματα βιομηχανικής συχνότητας.
Η τεχνολογία για την παρασκευή κραμάτων αλουμινίου αποτελείται από τα ίδια τεχνολογικά στάδια με την τεχνολογία για την παρασκευή κραμάτων με βάση άλλα μέταλλα.
1. Κατά την τήξη σε φρέσκα μέταλλα χοίρων και αποχρώσεις, το αλουμίνιο φορτώνεται πρώτα (πλήρως ή σε μέρη) και στη συνέχεια διαλύονται.
2. Κατά την τήξη με τη χρήση ενός προκαταρκτικού κράματος χοίρου ή πυριτίου χοίρου στο φορτίο, πρώτα απ 'όλα, τα κράματα χοίρων φορτώνονται και λιώνουν και στη συνέχεια προστίθεται η απαιτούμενη ποσότητα αλουμινίου και συνδέσμων.
3. Στην περίπτωση που η φόρτιση αποτελείται από απορρίμματα και μέταλλα χοίρων, φορτώνεται με την ακόλουθη ακολουθία: πρωτογενείς χοίροι αλουμινίου, απορριφθέντα χυτά (πλινθώματα), απορρίμματα (πρώτης τάξεως) και εκλεπτυσμένα επαναδιαλύματα και συνδέσεις.
Ο χαλκός μπορεί να εισαχθεί στο τήγμα όχι μόνο με τη μορφή συνδέσμου, αλλά και με τη μορφή ηλεκτρολυτικού χαλκού ή απορριμμάτων (εισαγωγή με διάλυση).