Stupne hliníka. Nehrdzavejúca oceľ alebo hliník

V súčasnosti možno najrozšírenejšie systémy NVF na ruskom trhu rozdeliť do troch veľkých skupín:

• systémy so subfaciálnou konštrukciou zliatin hliníka;
• systémy so subfaciálnou konštrukciou vyrobené z galvanizovanej ocele s polymérnym povlakom;
• podlahové systémy z nehrdzavejúcej ocele.

Najlepšie indikátory sily a termofyziky majú samozrejme subfaciálnu štruktúru vyrobenú z nehrdzavejúcej ocele.

Porovnávacia analýza fyzikálnych a mechanických vlastností materiálov

* Vlastnosti nehrdzavejúcej a galvanizovanej ocele sa mierne líšia.

Termotechnické a pevnostné charakteristiky nehrdzavejúcej ocele a hliníka

1. Vzhľadom na 3-krát nižšiu nosnosť a 5,5-krát vyššiu tepelnú vodivosť hliníka je držiak z hliníkovej zliatiny silnejším „studeným mostom“ ako nerezová konzola. Ukazovateľom toho je koeficient termotechnickej uniformity plášťa budovy. Podľa výskumu bol koeficient termotechnickej rovnomernosti uzatváracej štruktúry pri použití systému z nehrdzavejúcej ocele 0,86 - 0,92 a pre hliníkové systémy je to 0,6 - 0,7, čo si vyžaduje položenie veľkej hrúbky izolácie a tým zvýšenie nákladov na fasádu. ,

Pre mesto Moskva je požadovaná odolnosť stien proti prestupu tepla, berúc do úvahy koeficient termotechnickej homogenity, 3,13 / 0,92 \u003d 3,4 (m2. ° C) / W pre nerezovú konzolu a 3,13 / 0,7 \u003d pre hliníkovú konzolu 4,47 (m 2. ° C) / W, t.j. 1,07 (m 2. ° C) / W vyššia. Preto pri použití hliníkových konzol by sa hrúbka izolácie (s koeficientom tepelnej vodivosti 0,045 W / (m. ° C) mala vziať o takmer 5 cm viac (1,07 * 0,045 \u003d 0,048 m).

2. V dôsledku väčšej hrúbky a tepelnej vodivosti hliníkových držiakov, podľa výpočtov Výskumného ústavu stavebnej fyziky, môže teplota kotvy pri vonkajšej teplote -27 ° C klesnúť na -3,5 ° C alebo dokonca nižšia, pretože vo výpočtoch sa predpokladala plocha prierezu hliníkovej konzoly 1,8 cm2, zatiaľ čo v skutočnosti je to 4-7 cm2. Pri použití konzoly z nehrdzavejúcej ocele bola teplota v kotve +8 ° C. To znamená, že pri použití hliníkových konzol kotva pracuje v zóne striedajúcich sa teplôt, kde na kotve môže kondenzovať vlhkosť a potom zamrzne. Tým sa postupne zničí materiál stavebnej vrstvy steny okolo kotvy a tým sa zníži jej únosnosť, čo je zvlášť dôležité pre steny vyrobené z materiálu s nízkou únosnosťou (penový betón, dutá tehla atď.). Tepelnoizolačné tesnenia pod konzolou zároveň vďaka svojej malej hrúbke (3-8 mm) a vysokej (relatívne k izolácii) tepelnej vodivosti znižujú tepelné straty iba o 1-2%, t. prakticky naruší „studený most“ a nemá malý vplyv na teplotu kotvy.

3. Nízka tepelná rozťažnosť vodidiel. Tepelná deformácia zliatiny hliníka je 2,5-krát väčšia ako deformácia nehrdzavejúcej ocele. Nerezová oceľ má nižší koeficient tepelnej rozťažnosti (1010 - 6 ° C -1) v porovnaní s hliníkom (25 10 - 6 ° C -1). V súlade s tým bude predĺženie vodičov 3 metrov s teplotným rozdielom od -15 ° C do +50 ° C 2 mm pre oceľ a 5 mm pre hliník. Preto na kompenzáciu tepelnej rozťažnosti hliníkového vedenia je potrebné množstvo opatrení:

a to zavádzanie dodatočných prvkov - pohyblivého posúvača (pre konzoly v tvare U) alebo oválnych otvorov s puzdrami pre nity do subsystému, nie tuhej fixácie (pre konzoly v tvare L).

To nevyhnutne vedie k komplikáciám a hodnoteniu subsystému alebo nesprávnej inštalácie (pretože sa často stáva, že inštalatéri nepoužívajú vložky alebo nesprávne upevňujú zostavu ďalšími prvkami).

Výsledkom týchto opatrení je, že hmotnostné zaťaženie padá iba na nosné konzoly (horné a dolné) a ostatné slúžia iba ako opora, čo znamená, že kotvy nie sú zaťažené rovnomerne, a to sa musí zohľadniť pri príprave projektovej dokumentácie, čo často jednoducho nie. V oceľových systémoch je celé zaťaženie rozložené rovnomerne - všetky uzly sú pevne pevné - nevýznamné teplotné rozťaženie je kompenzované pôsobením všetkých prvkov v štádiu elastickej deformácie.

Konštrukcia svorky umožňuje medzeru medzi doskami v systémoch z nehrdzavejúcej ocele od 4 mm, zatiaľ čo v hliníkových systémoch - najmenej 7 mm, čo tiež nevyhovuje mnohým zákazníkom a kazí vzhľad budovy. Okrem toho by svorka mala zaistiť voľný pohyb obkladových dosiek v závislosti od rozsahu predĺženia vodiacich líšt, inak sa platne zničia (najmä na spoji vodiacich líšt) alebo predĺženie drapáka (oboje môže viesť k strate obkladových dosiek). V oceľovom systéme nehrozí nebezpečenstvo predĺženia nôh klapky, ku ktorému môže dôjsť v priebehu času v hliníkových systémoch v dôsledku veľkých teplotných deformácií.

Ohňovzdorné vlastnosti nehrdzavejúcej ocele a hliníka

Teplota topenia nehrdzavejúcej ocele je 1800 ° C a hliník 630/670 ° C (v závislosti od zliatiny). Teplota počas ohňa na vnútornom povrchu dlaždíc (podľa výsledkov skúšok MOOU „Regionálne certifikačné stredisko“ SKÚSENOSTI) dosahuje 750 ° C. Pri použití hliníkových štruktúr sa teda môže spodná konštrukcia topiť a časť zrútenia fasády (v oblasti otvoru okna) a pri teplote 800 - 900 ° C hliník sám podporuje spaľovanie. Nerezová oceľ sa počas požiaru netaví, preto je najvýhodnejšia podľa požiadaviek na požiarnu bezpečnosť. Napríklad v Moskve počas výstavby výškových budov sa použitie hliníkových konštrukcií vo všeobecnosti nepovoľuje.

Korózne vlastnosti

Doteraz je jediným spoľahlivým zdrojom koróznej odolnosti konkrétneho subfaciálneho dizajnu, a teda aj trvanlivosti, odborné stanovisko ExpertKorr-MISiS.

Najodolnejšie sú konštrukcie z nehrdzavejúcej ocele. Životnosť takýchto systémov je najmenej 40 rokov v mestskej priemyselnej atmosfére s miernou agresivitou a najmenej 50 rokov v relatívne čistej atmosfére so slabou agresivitou.

Vďaka oxidovému filmu majú zliatiny hliníka vysokú odolnosť proti korózii, ale v prítomnosti vysokých koncentrácií chloridov a síry v atmosfére môže dôjsť k rýchlo sa rozvíjajúcej medzikryštalickej korózii, čo vedie k významnému zníženiu pevnosti štruktúrnych prvkov a ich deštrukcii. Životnosť štruktúry zliatiny hliníka v mestskej priemyselnej atmosfére s miernou agresivitou teda nepresahuje 15 rokov. Podľa požiadaviek spoločnosti Rosstroy však v prípade použitia hliníkových zliatin na výrobu prvkov spodnej konštrukcie NVF musia byť všetky prvky nevyhnutne vybavené anódovým povlakom. Prítomnosť anódového povlaku zvyšuje životnosť spodnej štruktúry zliatiny hliníka. Pri inštalácii spodnej konštrukcie sú jej rôzne prvky spojené nitmi, pre ktoré sú vyvŕtané diery, ktoré spôsobujú porušenie anódového povlaku v mieste pripojenia, to znamená, že sa nevyhnutne vytvárajú úseky bez anódového povlaku. Okrem toho oceľové jadro hliníkových nitov spolu s hliníkovým médiom prvku tvorí galvanický pár, čo tiež vedie k rozvoju aktívnych procesov medzikryštalickej korózie v miestach pripojenia prvkov spodnej konštrukcie. Stojí za povšimnutie, že lacnosť jedného alebo druhého systému NVF so spodnou konštrukciou zo zliatiny hliníka je práve dôsledkom absencie ochranného anódového povlaku na prvkoch systému. Bezohľadní výrobcovia takýchto štruktúr šetria drahé elektrochemické procesy na eloxovanie výrobkov.

Z hľadiska trvanlivosti konštrukcie má galvanizovaná oceľ nedostatočnú odolnosť proti korózii. Po aplikácii polymérneho povlaku však bude životnosť spodnej konštrukcie z galvanizovanej ocele s polymérnym povlakom 30 rokov v mestskej priemyselnej atmosfére so strednou agresivitou a 40 rokov v podmienečne čistej atmosfére so slabou agresivitou.

Porovnaním vyššie uvedených ukazovateľov hliníkových a oceľových konštrukcií možno dospieť k záveru, že oceľové konštrukcie sú vo všetkých ukazovateľoch výrazne lepšie ako hliník.

Viete zistiť, ktorý hliníkový plech sa používa na každom obrázku? Máte problémy?
Pokúsme sa spolu pochopiť základné hliníkové zliatiny a ich aplikáciu.

Najprv zvážte stav hliníkových plechov.

GOST 21631-76 nám definuje 7 možných stavov hárku, bývame iba na najbežnejších:

1) žíhané - M;

Mäkký hliníkový plech, ľahko deformovateľný.

2) čiastočne zaručená - H2;

Hliníkový plech je pevnejší ako v stave „M“, ľahko sa deformuje (vydrží až o 90 stupňov). Dobre si udržuje tvar, tvrdý stav bráni tvorbe priehlbín, preto sa najčastejšie používa pri izolácii potrubí.

3) prenajaté - N;

tvárnenie za studena  označujú metódu kalenia kovov pomocou deformácie za studena (ďalšie valcovanie na stroji).

4) tvrdené a prirodzene starnuté - T;

Pevné hliníkové plechy. Ťažšie spracovateľná (keď je ohnutá na 90 stupňov, praskne). Používa sa v častiach a zostavách s vysokým zaťažením.

Zliatiny 1105, VD1.

Technický hliníkový plech sa používa ako izolačný a konečný materiál. Nízka hmotnosť fólie a jej flexibilita poskytujú nízke náklady a pohodlie pri vykonávaní izolácie. Najbežnejšie používanými zliatinami sú 1105AN2, VD1AN2. Zliatina AD1N2 sa používa aj na tepelnú izoláciu.

Zliatiny skupiny hliník-horčík: AMG2, AMG3, AMG5, AMG6.

Hliníkový plech odolný voči kyselinám je vyrobený z hliníka legovaného horčíkom a mangánom. Značky AMg2M, AMg3M, AMg5M, AMg6M majú vysoké antikorózne vlastnosti, sú dokonale zvárané. Preto sa široko používajú pri výrobe zváraných nádrží, palivových nádrží a iných častí pri konštrukcii lietadiel. Skvelé pre priemyselnú stavbu lodí, ako aj pre súkromnú výrobu lodí, člnov, katamaránov.

Zliatiny AD1, A5.

Hliníkový plech pre potravinárske účely je vyrobený z prvotných druhov hliníka - vytvrdený (A5H, AD1H), polotvrdený (A5H2, AD1H2), žíhaný (A5M, AD1M).

Zliatina AMC.

Hliníkové plechy AMts majú zvýšenú tvárnosť a ľahko sa deformujú. Používajú sa v klietkach a klietkach v automobilovom priemysle na výrobu radiátorov, rámov, nitov. Môže byť tiež použitý pri výrobe potravín, ale bez priameho kontaktu s potravinami.

Zliatiny D16, D19, V95.

D16AM je žíhaný dural, s normálnym plášťom. D16AM sa týka vysokopevnostného typu duralu, ktorý je odolný voči vonkajším vplyvom. D16AM sa v chlade nestane krehkým, preto sa používa v podmienkach, za ktorých nie je možné použitie iných druhov ocele. Plech zliatiny D16AM sa najčastejšie používa pri výrobe rôznych častí vyrábaných lisovaním.

D16AT - je vyrobený zo zliatiny hliníka s legovacími prvkami, ktorých hlavnou časťou je meď. Zliatina sa používa na výrobu ohýbaných profilov. Výhodou D16AT je to, že diel z takejto zliatiny sa okamžite ukáže ako pevný, bez ďalšieho tepelného spracovania.

D16T - dural vyrábaný zo zliatiny hliníka s meďou a mangánom. D16T má dobrú ťažnosť a zvýšené únavové vlastnosti. Rozsah použitia zliatiny je široký. D16T sa používa v stavebníctve, výrobe lietadiel, stavbe lodí, výrobe nábytku a ďalších odvetviach.

B95 je odolná letecká zliatina. Používa sa na zakrytie vrchnej časti krídla (dosky, listy), výplní (ohýbané plechy a lisované), lúčov, stojanov a iných prvkov trupu a krídla moderných lietadiel (TU-204, IL-96, Be-200) a ďalších vysoko zaťažených štruktúr pôsobiacich v väčšinou na kompresiu.

Zliatiny D16, B95 nie sú zvárané argónovým oblúkom a plynom. Preto sa nity najčastejšie používajú na artikuláciu polotovarov (hrubé plechy, profily a panely).

Uznávané medzinárodné a národné normy (predtým nemecká DIN a teraz európske EN, americké normy ASTM, medzinárodné ISO), ako aj naše GOST, posudzujte hliník a zliatiny hliníka osobitne. V tomto prípade sa hliník ďalej delí na stupne (stupne) a nie na zliatiny (zliatiny).

Stupne hliníka sa delia na:

• hliník vysokej čistoty (99,95%) a
• technický hliník, ktorý obsahuje až 1% nečistôt alebo prísad.

Mikroštruktúra priemyselného hliníka je hlavne malým množstvom zlúčenín železa a kremíka v hliníkovej matrici.

Technický hliník

Nelegovaný hliník - priemyselný hliník - je rozdelený do tried v závislosti od jeho čistoty - obsahu nečistôt. Napríklad sa jedná o hliník triedy AD0 podľa GOST 4784-97 alebo hliník triedy 1050 podľa normy EN 573-3.

V prípade hliníka sa v medzinárodnej klasifikácii hliníka a zliatin hliníka prideľuje osobitná séria 1xxx (alebo 1000).

Hliník v štandardoch

Hliník v EN 573-3

Norma EN 573-3 označuje rôzne verzie hliníka, napríklad „hliník EN AW 1050A“, a zliatiny hliníka, napríklad „zliatina EN AW 6060“. Súčasne sa hliník často nazýva zliatina, napríklad takto: „1050A zliatina hliníka“.

Stupne hliníka podľa GOST 4784

Napríklad v našich normách, napríklad v norme GOST 4784-97 „Hliníkové zliatiny a zliatiny hliníka“ a v iných normách pre hliník a zliatiny hliníka sa namiesto pojmu „označenie“ používa blízky pojem „značka“, aj keď s anglickým ekvivalentom „stupeň“. Podľa normy sa musia formálne používať výrazy ako „hliník triedy AD0“ a „zliatina hliníka triedy AD31“.

V praxi sa slovo „značka“ používa iba pre hliník a zliatiny hliníka sa často označujú jednoducho ako „zliatiny hliníka“ bez akýchkoľvek značiek, napríklad „zliatina hliníka AD31“. A to je podľa nášho názoru v súlade s prijatým medzinárodným prístupom.

Hliníková značka a hliníkové značenie

Horšie je, že pojem „známka“ sa často zamieňa s pojmom „označenie“.

Podľa GOST 2.314-68 značkovanie  - jedná sa o skupinu znakov, ktoré charakterizujú výrobok, napríklad označenie, kód, číslo šarže (série), sériové číslo, dátum výroby, ochranná známka výrobcu, značka  materiál, montážne alebo prepravné značky atď. Takže označenie alebo značka  zliatina je iba malá časť   značkovanie  a určite nie samotné označenie.

Na označenie značky hliníka alebo zliatiny na jednom z koncov ingotu, ingotov atď. Sa farebné prúžky nanášajú nezmazateľnou farbou - to už je značkovanie, Napríklad podľa GOST 11069-2001 je hliník triedy A995 označený štyrmi zelenými vertikálnymi pruhmi.

Hliník podľa GOST 11069 a GOST 4784

Hliníkové stupne stanovujú dva hlavné štandardy:

• GOST 11069-2001 (DSTU GOST 11069: 2003) na primárny hliník vo forme ingotov, ingotov, drôtov, stužiek a v tekutom stave;
• GOST 4784-97 o tvárnom hliníku na výrobu polotovarov tvárnením za tepla alebo za studena, ako aj doštičiek a ingotov.

GOST 11069

GOST 11069-2001 (tabuľka 1) označuje stupne kvality hliníka podľa čísel za desatinnou čiarkou v percentách hliníka: A999, A995, A99, A85, A8, A7, A6, A5 a A0. Najčistejší hliník - A999 hliník vysokej čistoty - obsahuje najmenej 99,999% hliníka a súčet všetkých nečistôt nie je vyšší ako 0,001%. Používa sa hlavne na laboratórne experimenty. Priemysel tiež používa hliník vysokej čistoty (obsah hliníka od 99,95 do 99,995%) a technickú čistotu (obsah hliníka od 99,0 do 99,85%.) Hlavnými (trvalými) nečistotami hliníka sú železo a kremík.

GOST 4784

GOST 4784-97 zahŕňa hliník, ktorý sa používa na výrobu výrobkov metódami formovania kovov. Tu čísla nehovoria nič užitočné (tabuľka 2): AD000, AD00, AD0, AD1 a AD. Úpravy písmenom E (elektrické) obsahujú nižší obsah kremíka na zlepšenie elektrickej vodivosti. Na rozdiel od GOST 11069, GOST 4784 nevylučuje sekundárny hliník, to znamená hliník získaný zo šrotu.