Alüminyum çelik. Alüminyum kaliteleri: çeşitleri, özellikleri ve uygulamaları. Paslanmaz çelik ve alüminyumun termoteknik ve mukavemet özellikleri

Şu anda, Rusya pazarındaki en yaygın NVF sistemleri üç büyük gruba ayrılabilir:

• alüminyum alaşımlarının alt yüzey yapısına sahip sistemler;
• polimer kaplamalı galvanizli çelikten yapılmış alt yüzey konstrüksiyonlu sistemler;
• paslanmaz çelik alt zemin sistemleri.

En iyi mukavemet ve termofiziksel göstergeler, elbette, paslanmaz çelikten yapılmış alt yüzey yapılarına sahiptir.

Malzemelerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin karşılaştırmalı analizi

* Paslanmaz ve galvanizli çeliğin özellikleri biraz farklıdır.

Paslanmaz çelik ve alüminyumun termoteknik ve mukavemet özellikleri

1. Alüminyumun 3 kat daha düşük taşıma kapasitesi ve 5.5 kat daha fazla termal iletkenliği göz önüne alındığında, alüminyum alaşımlı bir dirsek, paslanmaz çelik bir dirsekten daha güçlü bir “soğuk köprüdür”. Bunun bir göstergesi, bina zarfının termoteknik homojenlik katsayısıdır. Araştırmaya göre, paslanmaz çelik bir sistem kullanırken kapalı yapının termoteknik homojenlik katsayısı 0.86-0.92 idi ve alüminyum sistemler için büyük bir yalıtım kalınlığı döşenmesini ve buna bağlı olarak cephe maliyetini artırmayı gerekli kılan 0.6-0.7'dir. .

Moskova şehri için, termik mühendislik homojenliği katsayısını dikkate alarak duvarların gerekli ısı transfer direnci, paslanmaz dirsek için 3.13 / 0.92 \u003d 3.4 (m2. ° C) / W ve alüminyum dirsek için 3.13 / 0.7 \u003d 4.47 (m 2. ° C) / W, yani. 1.07 (m 2. ° C) / W daha yüksek. Bu nedenle, alüminyum braketler kullanılırken, yalıtımın kalınlığı (0.045 W / (m ° C) termal iletkenlik katsayısı ile) yaklaşık 5 cm daha fazla alınmalıdır (1.07 * 0.045 \u003d 0.048 m).

2. Alüminyum dirseklerin daha büyük kalınlığı ve termal iletkenliği nedeniyle, Yapı Fiziği Araştırma Enstitüsünde yapılan hesaplamalara göre, -27 ° C dış sıcaklıkta, çapadaki sıcaklık -3.5 ° C'ye veya daha da düşebilir, çünkü hesaplamalarda, alüminyum braketin kesit alanının 1.8 cm2 olduğu, gerçekte 4-7 cm2 olduğu varsayılmıştır. Paslanmaz çelik bir braket kullanıldığında, ankrajdaki sıcaklık +8 ° C idi. Yani, alüminyum braketler kullanılırken, çapa, ankrajda nemin yoğunlaşabileceği ve ardından donma olabileceği alternatif sıcaklıklar bölgesinde çalışır. Bu, duvarın yapısal tabakasının malzemesini çapa etrafına yavaş yavaş tahrip edecek ve buna bağlı olarak, düşük taşıma kapasitesine sahip bir malzemeden (köpük beton, içi boş tuğla, vb.) Yapılmış duvarlar için özellikle önemli olan taşıma kapasitesini azaltacaktır. Aynı zamanda, küçük kalınlıkları (3-8 mm) ve yüksek (izolasyona göre) termal iletkenlikleri nedeniyle braketin altındaki ısı yalıtım contaları ısı kaybını sadece% 1-2 oranında azaltır, yani. pratik olarak "soğuk köprüyü" kırmayın ve çapanın sıcaklığı üzerinde çok az etkisi vardır.

3. Kılavuzların düşük termal genleşmesi. Bir alüminyum alaşımının termal deformasyonu paslanmaz çelikten 2,5 kat daha büyüktür. Paslanmaz çelik, alüminyum (25 10-6 ° C -1) ile karşılaştırıldığında daha düşük bir termal genleşme katsayısına (10-10 ° C -1) sahiptir. Buna göre, -15 ° C ila +50 ° C sıcaklık farkı olan 3 metrelik kılavuzların uzatılması çelik için 2 mm ve alüminyum için 5 mm olacaktır. Bu nedenle, alüminyum kılavuzun termal genleşmesini telafi etmek için bir dizi önlem gereklidir:

yani, ek elemanların alt sistemine giriş - hareketli kızak (U-şekilli braketler için) veya perçinler için burçlu oval delikler - rijit fiksasyon değil (L-şekilli braketler için).

Bu kaçınılmaz olarak alt sistemin veya yanlış kurulumun fiyatında bir komplikasyona ve artışa yol açar (çünkü montajcıların geçit izolatörleri kullanmaması veya montajı ek elemanlarla yanlış bir şekilde sabitlememesi nedeniyle).

Bu önlemlerin bir sonucu olarak, ağırlık yükü sadece destek braketlerine (üst ve alt) düşerken, diğerleri sadece bir destek olarak hizmet eder, bu da ankrajların eşit olarak yüklenmediği ve genellikle değil, proje belgeleri geliştirilirken bu dikkate alınmalıdır. Çelik sistemlerde, tüm yük eşit olarak dağıtılır - tüm düğümler sıkı bir şekilde sabitlenir - önemsiz sıcaklık genleşmesi, elastik deformasyon aşamasındaki tüm elemanların çalışmasıyla telafi edilir.

Kelepçenin tasarımı, 4 mm'den paslanmaz çelik sistemlerde plakalar arasındaki boşluğa izin verirken, alüminyum sistemlerde - en az 7 mm, aynı zamanda birçok müşteriye uymayan ve binanın görünümünü bozar. Ek olarak, kelepçe, kaplama plakalarının kılavuzların uzama miktarına göre serbest hareketini sağlamalıdır, aksi takdirde plakalar imha edilir (özellikle kılavuzların birleşiminde) veya clammer'in uzatılması (her ikisi de kaplama panellerinin düşmesine neden olabilir). Çelik sistemde, büyük sıcaklık deformasyonları nedeniyle alüminyum sistemlerde zamanla ortaya çıkabilen clammer bacaklarının uzama tehlikesi yoktur.

Paslanmaz çelik ve alüminyumun yanmaz özellikleri

Paslanmaz çeliğin erime noktası 1800 ° C ve alüminyum 630/670 ° C'dir (alaşıma bağlı olarak). Karonun iç yüzeyindeki bir yangın sırasındaki sıcaklık (MOOU "Bölgesel Sertifikasyon Merkezi" DENEYİM "test sonuçlarına göre) 750 ° C'ye ulaşır. Böylece, alüminyum yapıları kullanırken, alt yapı eriyebilir ve cephe çökmesinin bir kısmı (pencere açma alanında) ve 800-900 ° C'lik bir sıcaklıkta, alüminyum kendi başına yanmayı korur. Paslanmaz çelik yangın sırasında erimez, bu nedenle yangın güvenliği gerekliliklerine göre en çok tercih edilir. Örneğin, Moskova'da yüksek binaların inşası sırasında, alüminyum alt yapıların genellikle kullanılmasına izin verilmez.

Korozyon Özellikleri

Bugüne kadar, belirli bir alt yüzey yapısının korozyon direnci ve buna göre dayanıklılık üzerine tek güvenilir kaynak ExpertKorr-MISiS'in uzman görüşüdür.

En dayanıklı paslanmaz çelik yapılardır. Bu tür sistemlerin hizmet ömrü, ılımlı saldırganlığın kentsel endüstriyel atmosferinde en az 40 yıl ve nispeten temiz, zayıf saldırganlığın atmosferinde en az 50 yıldır.

Oksit film sayesinde, alüminyum alaşımları yüksek korozyon direncine sahiptir, ancak atmosferde yüksek konsantrasyonlarda klorür ve kükürt varlığında, hızla gelişen taneler arası korozyon meydana gelebilir, bu da yapısal elemanların mukavemetinde ve yıkımlarında önemli bir azalmaya yol açar. Bu nedenle, orta derecede saldırganlığa sahip bir kentsel endüstriyel atmosferde alüminyum alaşımlarından yapılmış bir yapının hizmet ömrü 15 yılı geçmez. Bununla birlikte, Rosstroy'un gereksinimlerine göre, NVF altyapısının elemanlarının üretimi için alüminyum alaşımlarının kullanılması durumunda, tüm elemanların mutlaka bir anot kaplaması olması gerekir. Anot kaplamanın varlığı alüminyum alaşımlı alt yapının hizmet ömrünü uzatır. Ancak bir alt yapının montajı sırasında, çeşitli elemanları, deliklerin açıldığı perçinlerle bağlanır, bu da bağlantı yerinde anot kaplamasının, yani anot kaplamasız bölümlerin kaçınılmaz olarak yaratılmasına neden olur. Ek olarak, alüminyum perçinlerin çelik çekirdeği, elemanın alüminyum ortamı ile birlikte galvanik bir çift oluşturur ve bu da alt yapı elemanlarının tutturulduğu yerlerde taneler arası korozyonun aktif işlemlerinin geliştirilmesine yol açar. Alüminyum alaşımlı bir altyapıya sahip belirli bir NVF sisteminin ucuzluğunun, tam olarak sistem elemanları üzerinde koruyucu bir anot kaplamasının bulunmamasından kaynaklandığını belirtmek gerekir. Bu tür alt yapıların vicdansız üreticileri, eloksal ürünleri için pahalı elektrokimyasal işlemlerden tasarruf eder.

Bir tasarımın dayanıklılığı açısından, galvanizli çelik yetersiz korozyon direncine sahiptir. Ancak polimer kaplamanın uygulanmasından sonra, galvanizli çeliğin polimer kaplamalı alt yapısının hizmet ömrü, kentsel endüstriyel orta derecede saldırganlık atmosferinde 30 yıl ve koşullu olarak temiz, zayıf saldırganlık atmosferinde 40 yıl olacaktır.

Yukarıdaki alüminyum ve çelik alt yapı göstergelerini karşılaştırarak, çelik alt yapıların tüm göstergelerde alüminyumdan önemli ölçüde üstün olduğu sonucuna varabiliriz.

Metal ürünler - ısıtmalı havlu rayları ve korkulukları, tabaklar ve korkuluklar, ızgaralar veya korkuluklar - her şeyden önce malzemeyi seçiyoruz. Geleneksel olarak rekabet eden paslanmaz çelik, alüminyum ve sıradan siyah çeliktir (karbon). Bununla birlikte, bir dizi benzer özelliğe sahip olmaları, birbirlerinden önemli ölçüde farklıdır. Bunları karşılaştırmak ve hangisinin daha iyi olduğunu anlamak mantıklı: alüminyum veya paslanmaz çelik (düşük korozyon direnci nedeniyle siyah çelik dikkate alınmayacaktır).

Alüminyum: özellikleri, avantajları, dezavantajları

Prensipte endüstride kullanılan en hafif metallerden biridir. Isıyı çok iyi iletir ve oksijen korozyonuna maruz kalmaz. Alüminyum birkaç düzine tipte mevcuttur: her biri mukavemeti, oksidasyon direncini, dövülebilirliği artıran kendi katkı maddelerine sahiptir. Bununla birlikte, çok pahalı havacılık alüminyum hariç, hepsinin bir dezavantajı vardır: aşırı yumuşaklık. Bu metalden parçalar kolayca deforme olur. Bu nedenle, çalışma sırasında ürünün yüksek basınca maruz kaldığı (örneğin su besleme sistemlerinde su darbesi) alüminyum kullanmak imkansızdır.

Alüminyumda Korozyon Direnci   biraz overpriced. Evet, metal “çürümez”. Ancak sadece üründe birkaç saat içinde havada oluşan koruyucu oksit tabakası nedeniyle.

Paslanmaz çelik

Alaşımın neredeyse hiçbir dezavantajı yoktur - yüksek fiyat hariç. Alüminyum gibi teorik olarak değil, pratik olarak korozyondan korkmuyor: üzerinde bir oksit filmi görünmüyor, bu da zamanla " paslanmaz çelik"Solmaz.

Alüminyumdan biraz daha ağır, paslanmaz çelik şok, yüksek basınç ve aşınma ile baş eder (özellikle manganezli kaliteler). Isı transferi alüminyumdan daha kötüdür: ancak bu sayede metal “terlemez”, daha az yoğunlaşmaya sahiptir.

Karşılaştırmanın sonuçlarına göre, açık hale geliyor - düşük metal ağırlığı, mukavemet ve güvenilirliğin gerekli olduğu görevleri yerine getirmek, paslanmaz çelik alüminyumdan daha iyidir.

Günümüzde alüminyum, gıda gereçlerinin üretiminden başlayarak ve uzay aracı sigortalarının oluşturulmasıyla biten neredeyse tüm endüstrilerde kullanılmaktadır. Belirli üretim işlemleri için, sadece belirli fizikokimyasal özelliklere sahip olan belirli alüminyum türleri uygundur.

Metalin ana özellikleri yüksek termal iletkenlik, süneklik ve süneklik, korozyona karşı direnç, düşük ağırlık ve düşük omik dirençtir. Doğrudan bileşimini oluşturan safsızlıkların yüzdesine ve ayrıca üretim veya zenginleştirme teknolojisine bağlıdırlar. Buna göre, ana alüminyum markaları ayırt edilir.

Alüminyum çeşitleri

Tüm metal kaliteleri, tanınan ulusal ve uluslararası standartların tek bir sisteminde tanımlanır ve dahil edilir: Avrupa EN, Amerikan ASTM ve uluslararası ISO. Ülkemizde alüminyum kaliteleri GOST 11069 ve 4784 ile tanımlanmaktadır. Tüm dokümanlar ayrı ayrı ele alınmaktadır. Dahası, metalin kendisi tam olarak derecelere bölünür ve alaşımların spesifik işaretleri yoktur.

Ulusal ve uluslararası standartlara uygun olarak, alaşımsız alüminyumun iki tip mikro yapısı ayırt edilmelidir:

• % 99,95'ten fazla bir yüzdeyle yüksek saflık;
• yaklaşık% 1 safsızlık ve katkı maddeleri içeren teknik saflık.

Demir ve silikon bileşikleri çoğunlukla safsızlık olarak kabul edilir. Alüminyum ve alaşımları için uluslararası ISO standardında ayrı bir seri vurgulanmıştır.

Alüminyum kaliteleri

Malzemenin teknik görünümü, ilgili standartlara atanan belirli markalara ayrılmıştır, örneğin GOST 4784-97'ye göre AD0. Aynı zamanda, yüksek frekanslı metal, karışıklık yaratmamak için sınıflandırmaya dahil edilir. Bu spesifikasyon aşağıdaki markaları içerir:

1. Birincil (A5, A95, A7E).
2. Teknik (AD1, AD000, ADS).
3. Deforme olabilir (AMg2, D1).
4. Dökümhane (VAL10M, AK12pch).
5. Çelik deoksidasyonu için (AB86, AB97F).

Ek olarak, bitişik harfler de ayırt edilir - altın, gümüş, platin ve diğer değerli metallerin alaşımlarını oluşturmak için kullanılan alüminyum bileşikleri.

Birincil alüminyum

Birincil alüminyum (A5 sınıfı) bu grubun tipik bir örneğidir. Alümina zenginleştirilerek elde edilir. Doğada, yüksek kimyasal aktivitesi nedeniyle saf haliyle metal oluşmaz. Diğer elementlerle birleşerek boksit, nefelin ve alunit oluşturur. Daha sonra, bu cevherlerden alümina elde edilir ve saf kimyasal, karmaşık kimyasal-fiziksel süreçler kullanılarak üretilir.

GOST 11069, çeşitli renklerde silinmez boya ile dikey ve yatay şeritler uygulanarak dikkat edilmesi gereken birincil alüminyum kaliteleri için gereksinimleri belirler. Bu malzeme, esas olarak hammaddeden yüksek teknik özelliklerin gerekli olduğu ileri sanayilerde geniş uygulama alanı bulmuştur.

Teknik alüminyum

Teknik alüminyum, yabancı kirliliklerin yüzdesi% 1'den az olan bir malzemedir. Sıklıkla alaşımsız da denir. GOST 4784-97'ye göre alüminyum teknik kaliteleri çok düşük mukavemet, ancak yüksek korozyon direnci ile karakterizedir. Metal yüzeyde alaşım partiküllerinin bulunmaması nedeniyle, hızlı bir şekilde kararlı bir koruyucu oksit filmi oluşur.

Teknik alüminyum markaları iyi termal ve elektrik iletkenliği ile ayırt edilir. Moleküler kafeslerinde, elektron akısını dağıtan neredeyse hiçbir safsızlık yoktur. Bu özelliklerden dolayı, malzeme enstrümantasyonda, ısıtma ve ısı transfer ekipmanı ve aydınlatma öğelerinin üretiminde aktif olarak kullanılmaktadır.

Deforme olabilen alüminyum

Deforme olabilen alüminyum, sıcak ve soğuk basınç işlemine tabi tutulan bir malzemedir: haddeleme, presleme, çekme ve diğer tipler. Plastik deformasyonların bir sonucu olarak, çeşitli uzunlamasına bölümlerin yarı mamul ürünleri ondan elde edilir: alüminyum çubuk, levha, bant, plaka, profiller ve diğerleri.

Yerli üretimde kullanılan deforme olabilen malzemenin ana dereceleri düzenleyici belgelerde verilmiştir: GOST 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 ve OCT1 90026. Deforme olabilen hammaddenin karakteristik bir özelliği, yüksek ötektik içerikli çözeltinin katı yapısıdır - sıvı faz, bir maddenin iki veya daha fazla katı hali.

Deforme olabilen alüminyumun yanı sıra bir alüminyum çubuğun kullanıldığı alanın kapsamı oldukça geniştir. Hem malzemelerin yüksek teknik özelliklerini gerektiren alanlarda - gemi ve uçak yapımında ve şantiyelerde kaynak alaşımı olarak kullanılır.

Döküm alüminyum

Alüminyum dökümhaneler şekillendirilmiş ürünlerin imalatında kullanılır. Ana özellikleri, karmaşık şekillerdeki ürünleri çatlamadan dökmenize izin veren yüksek özgül mukavemet ve düşük yoğunluk kombinasyonudur.

Amacına göre, dökümhane markaları şartlı olarak gruplara ayrılır:

1. Yüksek derecede sızdırmaz malzemeler (AL2, AL9, AL4M).
2. Yüksek mukavemete ve ısı direncine sahip malzemeler (AL 19, AL5, AL33).
3. Yüksek korozyon direncine sahip maddeler.

Çoğu zaman, dökme alüminyum ürünlerinin performans özellikleri çeşitli ısıl işlem türleri ile arttırılır.

Deoksidasyon Alüminyum

Üretilen ürünlerin kalitesi alüminyumun fiziksel özelliklerinden de etkilenir. Ve düşük dereceli malzeme kullanımı, yarı mamul ürünlerin oluşturulmasıyla sınırlı değildir. Çoğu zaman çeliği oksijeni gidermek için kullanılır - erimiş demirden oksijeni çıkarmak, içinde çözünmüş ve böylece metalin mekanik özelliklerini arttırır. Bu işlemi gerçekleştirmek için en yaygın kullanılan markalar AB86 ve AB97F'dir.