アルミニウムのグレード。 ステンレスまたはアルミニウム

現在、ロシア市場で最も一般的な NVF システムは、次の 3 つの大きなグループに分類できます。

• アルミニウム合金製のサブクラッド構造を備えたシステム。
• ポリマーコーティングを施した亜鉛メッキ鋼製のサブクラッド構造を備えたシステム。
• ステンレス鋼製のサブクラッド構造を備えたシステム。

間違いなく、ステンレス鋼で作られたサブクラッド構造は最高の強度と熱特性を持っています。

材料の物理的および機械的特性の比較分析

※ステンレスと亜鉛メッキでは性質が若干異なります。

ステンレス鋼とアルミニウムの熱特性と強度特性

1. アルミニウムの 3 倍低い耐荷重能力と 5.5 倍の熱伝導率を考慮すると、アルミニウム合金ブラケットはステンレス鋼ブラケットよりも強力な「コールド ブリッジ」です。 これを示す指標は、周囲の構造の熱均一性係数です。 研究データによると、ステンレス鋼システムを使用した場合の密閉構造の均熱係数は 0.86 ～ 0.92 であり、アルミニウム システムの場合は 0.6 ～ 0.7 であるため、より厚い断熱材を敷設する必要があり、それに応じて、ファサードのコストが増加します。

モスクワの場合、熱均一性係数を考慮した壁の必要な熱伝達抵抗は、ステンレス製ブラケットの場合 - 3.13/0.92=3.4 (m2.°C)/W、アルミニウム製ブラケットの場合 - 3.13/0.7= 4.47 です。 (m 2 .°C)/W、つまり 1.07 (m 2 .°C)/W 高くなります。 したがって、アルミニウムブラケットを使用する場合、断熱材の厚さ（熱伝導率0.045 W/（m°C））をほぼ5 cm大きくする必要があります（1.07 * 0.045 = 0.048 m）。

2. 建築物理研究所の計算によると、アルミニウム製ブラケットは厚みがあり熱伝導率が高いため、外気温度 -27 °C ではアンカーの温度は -3.5 °C まで低下する可能性があります。さらに低いのは、 計算では、アルミニウムブラケットの断面積は1.8 cm 2 であると想定されましたが、実際には4〜7 cm 2 です。 ステンレス鋼のブラケットを使用した場合、アンカーの温度は +8 °C でした。 つまり、アルミニウム製ブラケットを使用する場合、アンカーは温度が交互に変化するゾーンで動作し、アンカー上で水分が結露し、その後凍結する可能性があります。 これにより、アンカー周囲の壁の構造層の材料が徐々に破壊され、それに応じて耐荷重能力が低下します。これは、耐荷重能力の低い材料（発泡コンクリート、中空レンガなど）で作られた壁の場合は特に重要です。 。）。 同時に、ブラケットの下の断熱パッドは、厚さが薄く（3 ～ 8 mm）、（断熱材と比較して）熱伝導率が高いため、熱損失はわずか 1 ～ 2% しか減少しません。 実際には「冷たい橋」を壊すことはなく、アンカーの温度にはほとんど影響を与えません。

3. ガイドの熱膨張が低い。 アルミニウム合金の温度変形はステンレス鋼の 2.5 倍です。 ステンレス鋼は、アルミニウム (25 10 -6 °C -1) に比べて熱膨張係数 (10 10 -6 °C -1) が低くなります。 したがって、-15 °C ～ +50 °C の温度差における 3 メートルのガイドの伸びは、スチールでは 2 mm、アルミニウムでは 5 mm となります。 したがって、アルミニウムガイドの熱膨張を補償するには、次のようないくつかの対策が必要です。

つまり、サブシステムへの追加要素 - 可動スライド (U 字型ブラケットの場合) またはリベット用のスリーブ付きの楕円形の穴 - の導入であり、固定固定 (L 字型ブラケットの場合) ではありません。

これは必然的に、より複雑で高価なサブシステムや誤った取り付けにつながります（取り付け業者がブッシングを使用しなかったり、追加の要素でアセンブリを誤って固定したりすることがよくあります）。

これらの対策の結果、重量負荷は耐荷重ブラケット (上部と下部) にのみかかり、他のブラケットはサポートとしてのみ機能します。これは、アンカーに均等に荷重がかからないことを意味しており、これを開発時に考慮する必要があります。設計文書は作成されないことがよくあります。 鋼鉄システムでは、荷重全体が均等に分散され、すべてのノードがしっかりと固定され、弾性変形の段階ですべての要素の動作によってわずかな熱膨張が補償されます。

クランプの設計により、ステンレススチールシステムではプレート間の隙間が 4 mm から、アルミニウムシステムでは少なくとも 7 mm になりますが、これも多くの顧客には適しておらず、台無しになります。 外観建物。 さらに、クランプはガイドの伸び分だけ被覆スラブの自由な動きを確保する必要があります。そうしないと、スラブが破壊されたり (特にガイドの接合部で) クランプが曲がったりしてしまいます (どちらも破損につながる可能性があります)。被覆スラブが脱落する）。 スチール製システムでは、アルミニウム製システムでは大きな温度変形により時間の経過とともにクランプレッグが曲がらなくなってしまう危険性がありません。

ステンレス鋼とアルミニウムの耐火性

ステンレス鋼の融点は 1800 °C、アルミニウムは 630/670 °C (合金によって異なります) です。 火災時のタイル内面の温度は（地域認証センター「OPYTNOE」の試験結果による）750℃に達します。 したがって、アルミニウム構造を使用すると、基礎構造の溶融やファサードの一部（窓開口部の領域）の崩壊が発生する可能性があり、800〜900°Cの温度ではアルミニウム自体が燃焼を促進します。 ステンレス鋼は火の中でも溶けないため、防火要件に最も適しています。 例えば、モスクワでは高層ビルの建設中、アルミニウム基礎構造の使用は一切認められていない。

腐食性

現在、特定のサブクラッド構造の耐食性、ひいては耐久性に関する唯一の信頼できる情報源は、ExpertKorr-MISiS の専門家の意見です。

最も耐久性のある構造はステンレス鋼で作られています。 このようなシステムの耐用年数は、攻撃性が中程度の都市工業雰囲気では少なくとも 40 年、攻撃性が低い条件付きのクリーンな雰囲気では少なくとも 50 年です。

アルミニウム合金は、酸化皮膜のおかげで高い耐食性を備えていますが、大気中の塩化物や硫黄濃度が高い条件下では、急速に粒界腐食が進行し、構造要素の強度が大幅に低下し、破壊につながる可能性があります。 。 したがって、平均的に攻撃的な都市工業環境におけるアルミニウム合金で作られた構造物の耐用年数は 15 年を超えません。 ただし、ロストロイの要件によれば、NVF の下部構造の要素の製造にアルミニウム合金を使用する場合、すべての要素は 必須陽極コーティングが施されている必要があります。 陽極酸化皮膜の存在により、アルミニウム合金基礎構造の耐用年数が長くなります。 しかし、下部構造を設置するとき、そのさまざまな要素はリベットで接続され、そのために穴が開けられるため、締結領域の陽極酸化皮膜の違反が発生します。つまり、陽極皮膜のない領域が必然的に作成されます。 さらに、アルミニウム リベットの鋼芯は、要素のアルミニウム媒体とともにガルバニ対を形成し、これにより基礎構造要素が取り付けられている場所での粒界腐食の活発なプロセスの進行にもつながります。 多くの場合、アルミニウム合金の基礎構造を備えた特定の NVF システムの低コストは、まさにシステム要素に保護陽極コーティングが施されていないためであることは注目に値します。 このような基礎構造の悪徳メーカーは、製品の高価な電気化学的陽極酸化プロセスを節約しています。

亜鉛メッキ鋼板は構造耐久性の観点から耐食性が不十分です。 しかし、ポリマーコーティングを施した後の、ポリマーコーティングを施した亜鉛メッキ鋼製の基礎構造の耐用年数は、中程度の攻撃性の都市工業雰囲気では 30 年、低攻撃性の条件付きのクリーンな雰囲気では 40 年になります。

アルミニウムと鋼製基礎構造の上記の指標を比較した結果、鋼製基礎構造はあらゆる点でアルミニウム製基礎構造よりも大幅に優れていると結論付けることができます。

それぞれの写真でどのアルミシートが使われているか分かりますか？ 迷っていませんか？
主要なアルミニウム合金とその用途について一緒に理解しましょう。

まずはアルミ板の状態を見てみましょう。

GOST 21631-76 では、シートの 7 つの可能な状態が定義されています。最も一般的な状態のみに焦点を当てます。

1) アニール - M;

柔らかく変形しやすいアルミシートです。

2) 半硬化 - H2;

アルミシートは「M」状態よりも剛性が高く、変形しやすい（90度までの曲げに耐える）。 形状保持性が高く、剛性が高いためへこみが生じにくいため、パイプの断熱材として最もよく使用されます。

3) 冷間加工 - N;

ナガルトフカ冷間変形（機械上での追加の圧延）を使用して金属を硬化する方法です。

4) 硬化および自然老化 - T;

しっかりとしたアルミシート。 加工が難しい（90度に曲げると折れる）。 高負荷がかかる部品やアセンブリに使用されます。

合金 1105、VD1。

工業用アルミニウムシートは断熱材および仕上げ材として使用されます。 シートは軽量で柔軟性があるため、断熱作業を行う際の低コストと利便性が保証されます。 最も一般的に使用される合金は 1105AN2、VD1AN2 です。 AD1N2合金は断熱材としても使用されています。

アルミニウム - マグネシウム グループの合金: AMG2、AMG3、AMG5、AMG6。

耐酸アルミニウム板はアルミニウムにマグネシウムとマンガンを合金化したものです。 AMg2M、AMg3M、AMg5M、AMg6M グレードは高い耐食性を備え、溶接性も良好です。 そのため、航空機製造における溶接コンテナ、燃料タンク、その他の部品の製造に広く使用されています。 産業造船とボート、ボート、カタマランの民間生産の両方に優れています。

合金AD1、A5。

食品グレードのアルミニウム シートは、冷間加工 (A5N、AD1N)、半硬質加工 (A5N2、AD1N2)、焼きなまし (A5M、AD1M) のグレードの一次アルミニウムから作られています。

AMC合金。

アルミニウムグレードの AMt で作られたシートは延性が高く、変形しやすくなっています。 これらは自動車業界でラジエーター、フレーム、リベットの製造に半硬化および冷間加工された状態で使用されます。 食品と直接接触することなく、食​​品製造にも使用できます。

合金 D16、D19、V95。

D16AMはジュラルミンに焼鈍し、通常のクラッドを施したものです。 D16AMはジュラルミンの高強度タイプで外部からの影響に強いです。 D16AMは寒さでも脆くなりにくいため、他の鋼種では使用できない条件で使用されます。 D16AM 合金シートは、スタンピングによって製造されるさまざまな部品の製造に最も広く使用されています。

D16AT - 銅を主成分とする合金元素を含むアルミニウム合金で作られています。 この合金は、曲げられたプロファイルの製造に使用されます。 D16AT の利点は、このような合金で作られた部品が追加の熱処理をしなくてもすぐに硬くなることです。

D16T – ジュラルミン、アルミニウムと銅、マンガンの合金から作られます。 D16T は延性に優れ、疲労特性が向上します。 合金の応用範囲は広いです。 D16T は、建設、航空機製造、造船、家具製造などの産業で使用されています。

B95 は耐久性のある航空合金です。 現在の航空機（TU-204、Il-96、Be-200）などの翼のトップスキン（プレート、シート）、ストリンガー（曲げシートおよびプレス）、ビーム、ストラット、および胴体および翼のその他の要素に使用されます。主に圧縮のために動作する高負荷構造。

合金 D16、V95 はアルゴン アーク溶接やガス溶接では溶接できません。 したがって、リベット接合は、半製品（厚いシート、プロファイル、パネル）の接合に最もよく使用されます。

認知された国際規格および国内規格 (以前はドイツの DIN、現在は欧州 EN、米国 ASTM 規格、国際 ISO)、および当社の GOST では、アルミニウムとアルミニウム合金を別々に検討しています。 この場合、アルミニウムは合金ではなくグレードに分類されます。

アルミニウムのグレードは次のように分類されます。

• 高純度アルミニウム(99.95%)と
• 最大 1% の不純物または添加物を含む工業用アルミニウム。

市販のアルミニウムの微細構造は、主にアルミニウム マトリックス中の少量の鉄とシリコンの化合物で構成されています。

テクニカルアルミニウム

非合金アルミニウム (テクニカル アルミニウム) は、純度と不純物含有量に応じてグレードに分類されます。 これらは、たとえば、GOST 4784-97 に従ってアルミニウム グレード AD0 または EN 573-3 に従ってアルミニウム グレード 1050 と呼ばれます。

アルミ用 国際分類アルミニウムおよびアルミニウム合金には、別のシリーズ 1xxx (または 1000) があります。

規格におけるアルミニウムのグレード

EN 573-3 規格に準拠したアルミニウムグレード

EN 573-3 規格では、純度の異なるアルミニウムの種類を「EN AW 1050A アルミニウム」などと呼び、アルミニウム合金を「EN AW 6060 合金」などと呼んでいます。 同時に、アルミニウムは「アルミニウム合金 1050A」などのように合金と呼ばれることもよくあります。

GOST 4784のアルミニウムグレード

たとえば、当社の規格では、GOST 4784-97「アルミニウムおよび鍛錬アルミニウム合金」およびアルミニウムおよびアルミニウム合金に関するその他の規格では、「指定」の概念の代わりに、英語ではあるものの、同様の概念の「グレード」が使用されています。同等の「グレード」。 規格では正式には「AD0級アルミニウム」「AD31級アルミニウム合金」などの表現を使用することになっています。

実際には、「グレード」という言葉はアルミニウムにのみ使用され、アルミニウム合金は「AD31 アルミニウム合金」のようにブランドを付けずに単に「アルミニウム合金」と呼ばれることがよくあります。 そしてこれは、私たちの意見では、受け入れられている国際的なアプローチと非常に一致しています。

アルミニウムのグレードとアルミニウムのマーキング

さらに悪いことに、「ブランド」という用語は「ラベル」という用語と混同されることがよくあります。

GOST 2.314-68によると マーキング- これは、製品を特徴付ける一連の記号です。たとえば、名称、コード、バッチ (シリーズ) 番号、シリアル番号、製造日、メーカーの商標、 ブランド材料、設置または輸送の標識など。 したがって、指定または ブランド合金はほんの一部です マーキングもちろん、マーキング自体によるものではありません。

アルミニウムまたは合金のブランドを示すために、インゴットや豚などの端の 1 つに消えない塗料で色付きの縞模様が付けられます。それだけです。 マーキング。 たとえば、GOST 11069-2001 によれば、A995 グレードのアルミニウムには 4 本の緑色の縦縞が付いています。

GOST 11069 および GOST 4784 に準拠したアルミニウムグレード

アルミニウムのグレードには、次の 2 つの主要な基準が設定されています。

• GOST 11069-2001 (DSTU GOST 11069:2003) ピグ、インゴット、線材、ストリップ、および液体状態の一次アルミニウムの場合。
• 熱間または冷間変形による半製品、スラブおよびインゴットの製造のための変形可能なアルミニウムに関する GOST 4784-97。

GOST 11069

GOST 11069-2001 (表 1) では、アルミニウムの割合の小数点以下の数字でアルミニウムのグレードを指定しています: A999、A995、A99、A85、A8、A7、A6、A5、A0。 最も純粋なアルミニウムである高純度アルミニウム A999 には、少なくとも 99.999% のアルミニウムが含まれており、すべての不純物の合計は 0.001% 以下です。 主に実験室での実験に使用されます。 業界では、高純度 (アルミニウム含有量 99.95 ～ 99.995%) および技術純度 (アルミニウム含有量 99.0 ～ 99.85%) のアルミニウムも使用されています。アルミニウムの主な (永久的な) 不純物は、鉄とシリコンです。

GOST 4784

GOST 4784-97 には、金属成形法を使用した製品の製造に使用されるアルミニウムが含まれています。 ここで、AD000、AD00、AD0、AD1、AD という数字は有益な情報を示していません (表 2)。 文字 E (電気的) の修飾には、導電性を向上させるためにシリコン含有量が減少しています。 GOST 11069 とは異なり、GOST 4784 は二次アルミニウム、つまりスクラップから得られるアルミニウムを除外していません。