Key Takeaways
- Aliuminio tankis yra apie2,70 g/cm³- apytiksliai vienas-trečdalis plieno (7,85 g/cm³) -, todėl pakeitus plieną aliuminiu, komponento svoris sumažėja maždaug dviem-trečdaliais, kad būtų toks pat tūris.
- Jėga nustatoma pagallydinys ir temperamentas, ne vien metalu. Įprastas tempiamasis stipris yra nuo 90 MPa (1100-O) iki daugiau nei 500 MPa (7075-T6).
- Savaime{0}}gyjanti oksido plėvelė suteikia aliuminiui gerą atsparumą orui ir daugeliui neutralių terpių, tačiau plėvelėtirpsta stipriose rūgštyse ir stipriuose šarmuose, o galvaninė korozija turi būti valdoma kontaktuose su variu arba plienu.
- EC{0}}klasės laidininkų lydiniai pasiekia maždaug62 % IACS- apytiksliai du-trečdaliai vario laidumo pagal tūrį ir maždaug du kartus didesnis už vario laidumą pagal svorį.
- Perlydant aliuminio laužą sunaudojama apie95% mažiau energijosnei pirminis lydymas, o metalas gali būti pakartotinai perdirbamas neprarandant savo savybių.
Aliuminio plokštė yra plokščias{0}}valcuotas gaminys, pagamintas iš gryno aliuminio arba vieno iš jo lydinių. Jis nurodomas visur, kur svoris, korozijos tarnavimo laikas, laidumas ar perdirbamumas yra svarbesni už žaliavos kainą. Šiame straipsnyje aptariamos eksploatacinės charakteristikos, kurios lemia medžiagų pasirinkimą: fizinės savybės, mechaninis stiprumas visose lydinių serijose, korozijos elgsena ir jos ribos, tiesioginis palyginimas su plienu ir variu, tipinės taikymo sritys ir apribojimai, kuriuos turėtų žinoti kiekvienas pirkėjas. Žemiau pateiktos nuosavybės vertės yra tipiniai paskelbti skaičiai; Patvirtinkite tikslius skaičius malūno bandymo sertifikate pagal užsakytą rūšį ir temperamentą.
1. Kas yra aliuminio plokštė
Pagal ASTM B209/B209M skirtumas yra storis:lapasyra iki 6,35 mm (0,250 colio) storio;plokštelėyra storesnis nei 6,35 mm. Abu yra gaminami 1xxx–8xxx lydinių šeimose su temperamento kodu, kuris aprašo, kaip medžiaga buvo apdorota:O(atkaitintas, minkščiausias),H(įtempimas-užgrūdintas) arbaT(termiškai-apdorotas, įskaitant T6 piko-seninimą). Visas pavadinimas -, pvz., 5052-H32 arba 6061-T6 -, nurodo sudėtį ir apdorojimą, o našumo charakteristikos išplaukia iš šių dviejų informacijos dalių.
2. Pagrindinės aliuminio fizinės savybės
Žemiau esančioje lentelėje pateikiamos fizinės vertės, kurių pirkėjai dažniausiai prašo. Visi skaičiai yra tipinės komercinių klasių vertės, atitinkančios duomenis, paskelbtus pagal ASTM, ISO 209 ir EN 573.
| Turtas | Tipinė vertė | Pastabos |
|---|---|---|
| Tankis | 2,70 g/cm³(2 700 kg/m³) | maždaug trečdalis plieno (7,85 g/cm³); aliuminio svorio pranašumo pagrindas |
| Lydymosi temperatūra | ≈ 660 laipsnių (grynas); 500–660 laipsnių lydiniams | Legiravimas sumažina lydymosi diapazoną; eksploatacinės temperatūros ribos yra daug žemesnės už tai |
| Šilumos laidumas | 117–237 W/(m·K) | Įvertinimas-priklauso: 1100 ≈ 222; 6061-T6 ≈ 167; 5083 ≈ 117 W/(m·K) |
| Elektros laidumas | 59–62 % IAKS | EC 1350 ≈ 61,8 % IACS; 1100 ≈ 59 % IACS (IACS=tarptautinis atkaitinto vario standartas) |
| Tamprumo modulis | ≈ 69 GPa | apie trečdalį plieno (≈ 200 GPa); turi įtakos standumo dizainui |
| Magnetinės savybės | Nėra | Ne{0}}magnetiniai ir ne{1}}kibirkščiuojantys; saugiai šalia instrumentų ir sprogioje aplinkoje |
| Paviršiaus atspindėjimas | Aukštas | Palaiko apšvietimo atšvaitus, saulės atšvaitus ir termoizoliacinę plėvelę |
Tipinės reikšmės,{0}}priklauso nuo pažymio. Patikrinkite užsakyto lydinio ir grūdinimo malūno bandymo sertifikatą.
3. Mechaninis stiprumas priklauso nuo lydinio ir temperatūrų
Grynas aliuminis (1xxx serija) yra minkštas ir mažo -stiprumo -, o tempiamasis stipris atkaitintas yra maždaug 90 MPa. „Didelis stiprumas“ tampa tikras tik tada, kai aliuminis yra legiruojamas ir apdorojamas. Serijinė sistema yra greičiausias būdas tai pasiekti: pirmasis klasės skaitmuo nurodo pagrindinį legiravimo elementą, o kartu ir tipinį stiprumą, atsparumą korozijai ir formuojamumą.
| Serija | Pagrindiniai legiravimo elementai | Tipinis tempiamasis stipris (MPa) | Jėga | Atsparumas korozijai | Formuojamumas | Reprezentatyvus naudojimas |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1xxx | Didesnis arba lygus 99 % Al | 75–140 | Žemas | Puikiai | Puikiai | Folija, maisto pakuotės, elektros laidininkai (1350) |
| 2xxx | Varis | 190–480 (T3/T6) | Aukštas | Nuo vidutinio iki žemo | Vidutinis | Lėktuvų konstrukcijos, sunkvežimių skydai |
| 3xxx | Manganas | 110–285 | Žemas-vidutinis | Gerai | Puikiai | Stogo danga, virtuvės reikmenys, talpyklos (3003) |
| 4xxx | Silicis | 120–300 | Vidutinis | Gerai | Gerai | Suvirinimo viela, litavimo lakštas, kaltiniai |
| 5xxx | Magnis | 125–350 | Vidutinis – didelis | Puikus (jūrinis) | Gerai | Jūrinės plokštės, slėginiai indai, transportas (5052, 5083) |
| 6xxx | Magnis + silicis | 125–330 (T6) | Vidutinis – didelis | Geras; gerai anoduoja | Gerai | Konstrukcinės plokštės, ekstruzijos, apdirbtos dalys (6061, 6063) |
| 7xxx | Cinkas + magnis | 220–570 (T6) | Aukščiausias | Vidutinis | Sąžininga | Oro erdvės, didelės{0}}apkrovos komponentai (7075) |
Tipinės komercinių markių vertės pagal ASTM B209/B209M ir paskelbtus gamyklos duomenis; tikslūs skaičiai priklauso nuo storio, temperamento ir bandymo krypties.
Temperatūra yra svarbi tiek pat, kiek ir lydinys: dviejų plokščių su tuo pačiu lydiniu, bet skirtingu temperamentu, stiprumas gali skirtis du ar daugiau kartų. 6061-O plokštės tipinis tempiamasis stipris yra beveik 125 MPa; tas pats 6061 T6 pasiekia apie 290 MPa. Užsakyme visada nurodykite klasę ir temperamentą.
4. Atsparumas korozijai
Aliuminio atsparumą korozijai lemia jo paviršiaus oksido plėvelė. Plėvelė yra tik apie 2,5–4 nm storio, akimirksniu susidaro ore, o subraižyta pati susitvarko. Dėl to aliuminis yra patvarus atmosferoje, gėlame vandenyje ir daugelyje neutralių medžiagų -, todėl 5xxx lydiniai yra standartinis pasirinkimas jūroje ir pakrantėse.
Aliuminis "nerūdija"- rūdys reiškia geležies oksidą, o aliuminio sudėtyje nėra geležies. Jis rūdija savaip: oksido plėvelė ištirpstastiprios rūgštys ir stiprūs šarmai(šarminiai valymo tirpalai, natrio hidroksidas, sąlytis su šviežiu betonu ar cementu), po to metalas greitai puolamas. Pagrindinė korozijos rizika yra šarminė aplinka, o ne atmosferos poveikis.
Galvaninė korozija: aliuminio sujungimas su variu, žalvariu arba plienu šlapiame elektrolite pagreitina aliuminio elemento ataką. Naudokite izoliuojančius tarpiklius, dangas ar suderinamas tvirtinimo detales arba suprojektuokite tam skirtą jungtį.
Druskos poveikis: dauguma lydinių išgyvena švelnų druskos{0}}pripildytą orą; nuolatinio purslų-zonoje arba jūros vandens paslaugoms pasirinkti 5xxx jūrines klases (5083, 5086) arba užtepkite apsauginę apdailą.
Paviršiaus apsauga: anodavimas (pagal ISO 7599 / MIL-A-8625 II/III tipą), miltelinis dažymas arba dažymas prailgina tarnavimo laiką ir suteikia daugiau išvaizdos galimybių - anoduotos ir veidrodinės apdailos plokštės yra dažnos architektūros darbuose.
5. Aliuminis vs plienas vs varis
| Turtas | Aliuminis (tipiškas) | Plienas (konstrukcinis) | Varis |
|---|---|---|---|
| Tankis (g/cm³) | 2.70 | 7.85 | 8.96 |
| Tipinis tempiamasis stipris (MPa) | 90–570 (pagal lydinį ir atsparumą) | 400–550 (lengvas / struktūrinis) | 220–380 (atkaitinta iki kieto tempimo) |
| Tamprumo modulis (GPa) | 69 | ≈ 200 | 117 |
| Elektros laidumas (% IACS) | ≈ 62 (EC 1350) | ≈ 10 | 100 (IACS nuoroda) |
| Laidumas svorio vienetui | Apie 2× vario | - | Nuoroda |
| Atmosferos korozija | Gera - save-sauganti plėvelė | Rūdija be dangos | Geras; sutepa |
Tipinės vertės; aliuminio figūros pagal ASTM B209 ir IACS skalę, plieno pagal konstrukcinio plieno standartus, vario pagal ASTM B152/IACS.
Praktiškai svarbūs trys palyginimai.Esamoms{0}}darbo pareigoms, aliuminio laidininkui reikia maždaug 1,6 karto vario (100 ÷ 62) skerspjūvio (100 ÷ 62), bet jis sveria maždaug perpus mažiau - dėl to, kad oro linijose ir šynų juostose naudojamas aliuminis.Dėl standumo, aliuminio modulis yra vienas{0}}trečdalis plieno, todėl aliuminio sija turi būti gilesnė arba storesnė, kad atitiktų deformaciją.Dėl jėgos vienodo svorio, 5xxx/6xxx/7xxx lydiniai konkuruoja su švelniu plienu, todėl orlaivių, laivų deniai ir sunkvežimių kėbulai yra pagaminti iš aliuminio.
6. Tipiniai aliuminio plokščių naudojimo būdai
- Transportas: sunkvežimių kėbulai ir priekabos (5xxx, 6xxx), orlaivių apvalkalai ir dalys (2xxx, 7xxx), geležinkelio vagonai, laivų korpusai (5083, 5086).
- Statyba ir statyba: užuolaidos-sienų plokštės, stogo dangos, lubų sistemos (3xxx, 5xxx), veidrodžiai ir perforuoti dekoratyviniai lakštai su anoduota apdaila.
- Pakuotė: folijos žaliava (1xxx, 8xxx), maisto tara, farmacinė ir lanksčios pakuotės folija.
- Elektros: šynos, viršutinių laidų plokštė, transformatorių komponentai, radiatoriai (1xxx, 6xxx).
- Pramoninis: slėginiai indai, kriogeninės talpyklos (5083), šilumokaičiai, įtaisai ir įrankių plokštės (6061).
7. Apribojimai, kuriuos turėtų žinoti kiekvienas pirkėjas
Sąžiningas medžiagos vadovas išvardija ribas ir stipriąsias puses. Aliuminio plokštės turi penkis, kurie svarbūs inžineriniams sprendimams:
- Mažesnis absoliutus stiprumas ir standumas nei plieno- pasirinkite lydinius ir grūdinimą bei suprojektuokite sekcijas pagal 69 GPa modulį, o ne plieno ≈ 200 GPa.
- Nuovargis be ištvermės ribų- skirtingai nei plieno, aliuminio įtempių-gyvenimo trukmė (S-N) kreivė vis mažėja su daugiau ciklų; ciklinės-apkrovos projektavimas turi naudoti tikrus nuovargio duomenis, o ne „saugų“ įtempių ribą.
- Temperatūros ribos- stiprumas pastebimai nukrenta virš maždaug 150–200 laipsnių (priklauso nuo lydinio-), o šliaužimas tampa dizaino apribojimu atliekant karštą paslaugą.
- Suvirinamumas skiriasi- 5xxx ir 6xxx gerai suvirinkite naudodami tinkamą užpildą; 2xxx ir 7xxx yra sunku suvirinti ir gali prarasti stiprumą karščio{4}}veikiamoje zonoje.
- Galvaninė korozija{0}}mišriuose metaliniuose mazguose- žr. 4 skyrių; jungtis su variu arba plienu reikia izoliuoti.
Kaina taip pat yra nuotraukos dalis: aliuminio plokštė kainuoja daugiau už toną nei konstrukcinis plienas. Ekonominis pagrindas priklauso nuo svorio taupymo, korozijos naudojimo, elektros laidumo ar perdirbimo - kiekybiškai įvertinkite tuos rodiklius prieš keisdami medžiagas.
DUK
Ar aliuminio plokštė pakankamai stipri konstrukciniam naudojimui?
Taip, kai pasirenkate tinkamą lydinį ir atsparumą . 6061-T6 (tipinis tempimas ≈ 290 MPa) ir 5083-H116 (≈ 290–315 MPa) naudojami sunkvežimių rėmuose, laivų konstrukcijose ir pastatų rėmuose. Projektuojant turi būti atsižvelgiama į apatinį aliuminio modulį (69 GPa, palyginti su ≈ 200 GPa plienui), todėl sekcijos dažnai yra gilesnės arba storesnės.
Ar aliuminio plokštė nerūdija?
Jokia - rūdys nėra geležies oksidas, o aliuminio sudėtyje nėra geležies. Aliuminis rūdija savaip: natūrali oksido plėvelė apsaugo jį ore ir neutralioje terpėje, tačiau stiprios rūgštys ir šarmai ištirpina plėvelę, o sūrus vanduo reikalauja jūrinio -rūšio lydinių (5xxx) arba apsauginės apdailos.
Kodėl aliuminis vadinamas lengvu?
Dėl tankio: 2,70 g/cm³, palyginti su 7,85 g/cm³ plienui. Esant tokiam pačiam tūriui, aliuminis sveria apie trečdalį plieno; plieninė dalis, pakeista vienodo standumo aliuminio dalimi, sveria maždaug pusę, nes aliuminio dalis yra gilesnė.
Kuo skiriasi 5052 ir 6061 plokštės?
5052 (aliuminis-magnis) yra sukietintas deformacijos-, pasižymintis puikiu atsparumu korozijai ir formuojamumu - įprastas pasirinkimas laivuose ir rezervuaruose. 6061 (aliuminis-magnis-silicis) yra termiškai-apdorojamas geriau (: didesnis atsparumas 260, MP atsparumas, 90). anodavimo atsakas ir numatytasis bendrosios paskirties{10}}struktūrinis laipsnis. Pasirinkite 5052 korozijai ir formavimui; stiprumui ir apdirbimui pasirinkite 6061.
Ar galima suvirinti aliuminio plokštę?
5xxx ir 6xxx lydiniai gerai suvirinami naudojant tinkamą užpildą (pavyzdžiui, ER5356- arba ER4043-tipo užpildas pagal AWS A5.10). 2xxx ir 7xxx lydinius paprastai sunku suvirinti mechaniniu būdu -, todėl jie dažnai gali prarasti stiprumą dėl karščio zonoje. serija.
Ar aliuminis yra geras elektros laidininkas?
Taip svoriams{0}}kritiniams laidininkams. EC-klasės lydiniai (1350) pasiekia apie 62 % IACS: tokios pat srovės laidui reikia maždaug 1,6 karto vario skerspjūvio, bet jis sveria maždaug pusę, todėl oro linijose ir šynų juostose naudojamas aliuminis.
