Key Takeaways
- Alumīnija blīvums ir aptuveni2,70 g/cm³- aptuveni viena-trešdaļa tērauda (7,85 g/cm³) -, tāpēc tērauda aizstāšana ar alumīniju samazina detaļas svaru par aptuveni divām-trešdaļām, iegūstot tādu pašu tilpumu.
- Spēku nosakasakausējums un rūdījums, nevis pēc metāla vien. Tipiskā stiepes izturība ir aptuveni 90 MPa (1100-O) līdz vairāk nekā 500 MPa (7075-T6).
- Pašdziedinošā oksīda plēve nodrošina alumīnija labu izturību pret gaisu un daudziem neitrāliem materiāliem, taču plēvešķīst stiprās skābēs un stipros sārmos, un galvaniskā korozija ir jāpārvalda kontaktos ar varu vai tēraudu.
- EK-pakāpes vadītāju sakausējumi sasniedz aptuveni62% IACS- aptuveni divas-trešdaļas no vara vadītspējas pēc tilpuma un apmēram divas reizes vairāk par vara vadītspēju pēc svara.
- Alumīnija lūžņu pārkausēšanai izmanto apmēramPar 95% mazāk enerģijasnekā primārā kausēšana, un metālu var atkārtoti pārstrādāt, nezaudējot savas īpašības.
Alumīnija plāksne ir plakans{0}}velmēts izstrādājums, kas izgatavots no tīra alumīnija vai kāda no tā sakausējumiem. Tas ir norādīts visur, kur svars, korozijas ilgums, vadītspēja vai pārstrādājamība ir svarīgāki par izejvielu izmaksām. Šajā rakstā ir apskatīti veiktspējas raksturlielumi, kas nosaka materiāla izvēli: fizikālās īpašības, mehāniskā izturība visās sakausējumu sērijās, korozijas izturēšanās un tās robežas, tiešs salīdzinājums ar tēraudu un varu, tipiski pielietojumi un ierobežojumi, kas jāzina katram pircējam. Tālāk norādītās īpašuma vērtības ir tipiski publicēti skaitļi; apstipriniet precīzus skaitļus, izmantojot dzirnavu pārbaudes sertifikātu jūsu pasūtītajai pakāpei un rūdījumam.
1. Kas ir alumīnija plāksne
Saskaņā ar ASTM B209/B209M atšķirība ir biezumā:lapair līdz 6,35 mm (0,250 collas) biezs;plāksneir biezāks par 6,35 mm. Abi tiek ražoti sakausējumu ģimenēs 1xxx–8xxx ar temperamenta kodu, kas apraksta, kā materiāls tika apstrādāts:O(rūdīts, mīkstākais),H(celms-cietināts), vaiT(termiski-apstrādāts, ieskaitot T6 maksimumu-novecošanu). Pilns apzīmējums -, piemēram, 5052-H32 vai 6061-T6 - norāda gan sastāvu, gan apstrādi, un veiktspējas raksturlielumi izriet no šīm divām informācijas daļām.
2. Alumīnija galvenās fizikālās īpašības
Zemāk esošajā tabulā ir norādītas fiziskās vērtības, kuras pircēji visbiežāk pieprasa. Visi skaitļi ir tipiskas komerciālo pakāpju vērtības, kas atbilst datiem, kas publicēti saskaņā ar ASTM, ISO 209 un EN 573.
| Īpašums | Tipiska vērtība | Piezīmes |
|---|---|---|
| Blīvums | 2,70 g/cm³(2700 kg/m³) | Apmēram viena-trešdaļa tērauda (7,85 g/cm³); alumīnija svara priekšrocību pamatā |
| Kušanas punkts | ≈ 660 grādi (tīrs); 500–660 grādi sakausējumiem | Leģēšana samazina kušanas diapazonu; ekspluatācijas temperatūras ierobežojumi ir daudz zemāki par šo |
| Siltumvadītspēja | 117–237 W/(m·K) | Novērtējums-atkarīgs: 1100 ≈ 222; 6061-T6 ≈ 167; 5083 ≈ 117 W/(m·K) |
| Elektrovadītspēja | 59–62% IAKS | EK 1350 ≈ 61,8% IACS; 1100 ≈ 59% IACS (IACS=starptautiskais rūdītā vara standarts) |
| Elastības modulis | ≈ 69 GPa | Apmēram viena-trešdaļa tērauda (≈ 200 GPa); ietekmē stingrības dizainu |
| Magnētiskās īpašības | Nav | ne-magnētiski un ne-dzirksteļojoši; droši instrumentu tuvumā un sprādzienbīstamā vidē |
| Virsmas atstarošanas spēja | Augsts | Atbalsta apgaismojuma atstarotājus, saules atstarotājus un siltumizolācijas foliju |
Tipiskas vērtības, atkarīgas no pakāpes-. Pārbaudiet pasūtītā sakausējuma un rūdījuma frēzēšanas pārbaudes sertifikātu.
3. Mehāniskā izturība ir atkarīga no sakausējuma un temperamenta
Tīrs alumīnijs (1xxx sērija) ir mīksts un ar zemu -stiprību -, stiepes izturība ir aptuveni 90 MPa atkausētā stāvoklī. "Augsta izturība" kļūst patiesa tikai tad, ja alumīnijs ir leģēts un apstrādāts. Sērijveida sistēma ir ātrākais veids, kā to izdarīt: klases pirmais cipars norāda galveno sakausējuma elementu un līdz ar to tipisko izturību, izturību pret koroziju un formējamību.
| sērija | Galvenie sakausējuma elementi | Tipiskā stiepes izturība (MPa) | Spēks | Izturība pret koroziju | Veidojamība | Reprezentatīvi lietojumi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1xxx | Lielāks vai vienāds ar 99% Al | 75–140 | Zems | Lieliski | Lieliski | Folija, pārtikas iepakojums, elektrības vadītāji (1350) |
| 2xxx | Varš | 190–480 (T3/T6) | Augsts | Vidēji zems | Mērens | Lidmašīnu konstrukcijas, kravas automašīnu paneļi |
| 3xxx | Mangāns | 110–285 | Zems – mērens | Labi | Lieliski | Jumta segumi, virtuves piederumi, uzglabāšanas tvertnes (3003) |
| 4xxx | Silīcijs | 120–300 | Mērens | Labi | Labi | Metināšanas stieple, lodēšanas loksne, kalumi |
| 5xxx | Magnijs | 125–350 | Vidēji – augsts | Lieliski (jūras) | Labi | Kuģniecības plāksne, spiedtvertnes, transports (5052, 5083) |
| 6xxx | Magnijs + silīcijs | 125–330 (T6) | Vidēji – augsts | Labs; labi anodējas | Labi | Strukturālās plāksnes, ekstrūzijas, mehāniski apstrādātas detaļas (6061, 6063) |
| 7xxx | Cinks + magnijs | 220–570 (T6) | Augstākais | Mērens | Godīgi | Kosmosa, lielas{0}}slodzes komponenti (7075) |
Tipiskās vērtības komerciālajām kategorijām atbilstoši ASTM B209/B209M un publicētajiem dzirnavu datiem; precīzi skaitļi ir atkarīgi no biezuma, temperamenta un testa virziena.
Temperatūrai ir tikpat liela nozīme kā sakausējumam: divām plāksnēm ar vienu un to pašu sakausējumu, bet atšķirīgu rūdījumu, stiprība var atšķirties divas vai vairāk reizes. 6061-O plāksnei ir tipiskā stiepes izturība tuvu 125 MPa; tas pats 6061 T6 sasniedz aptuveni 290 MPa. Pasūtījumā vienmēr norādiet gan pakāpi, gan temperamentu.
4. Izturība pret koroziju
Alumīnija izturēšanos pret koroziju nosaka tā virsmas oksīda plēve. Plēve ir tikai aptuveni 2,5–4 nm bieza, gaisā veidojas acumirklī un, saskrāpējot, salabojas pati. Atmosfērā, saldūdenī un daudzos neitrālos materiālos tas padara alumīniju izturīgu bez jebkāda pārklājuma -, tāpēc 5xxx sakausējumi ir standarta izvēle jūras un piekrastes iedarbībai.
Alumīnijs "nerūsē"- rūsa nozīmē dzelzs oksīdu, un alumīnijs nesatur dzelzi. Tas korodē savā veidā: oksīda plēve izšķīststipras skābes un spēcīgi sārmi(kaustiskie tīrīšanas šķīdumi, nātrija hidroksīds, saskare ar svaigu betonu vai cementu), pēc tam metāls tiek ātri uzbrukts. Sārmaina vide ir galvenais korozijas risks, nevis atmosfēras iedarbība.
Galvaniskā korozija: alumīnija savienošana ar varu, misu vai tēraudu mitrā elektrolītā paātrina uzbrukumu alumīnija elementam. Izmantojiet izolējošās blīves, pārklājumus vai saderīgus stiprinājumus vai izveidojiet savienojumu.
Sāls iedarbība: lielākā daļa sakausējumu iztur vieglu sāls{0}}piesātinātu gaisu; pastāvīgai šļakatu-zonas vai jūras ūdens pakalpojumam atlasiet 5xxx jūras klases (5083, 5086) vai uzklājiet aizsargājošu apdari.
Virsmas aizsardzība: anodēšana (atbilstoši ISO 7599 / MIL-A-8625 II/III tipam), pulverkrāsošana vai krāsošana pagarina kalpošanas laiku un papildina izskata iespējas - anodētas un spoguļa apdares plāksnes ir plaši izplatītas arhitektūras darbos.
5. Alumīnijs pret tēraudu vs varš
| Īpašums | Alumīnijs (parasti) | Tērauds (strukturāls) | Varš |
|---|---|---|---|
| Blīvums (g/cm³) | 2.70 | 7.85 | 8.96 |
| Tipiskā stiepes izturība (MPa) | 90–570 (pēc sakausējuma un rūdījuma) | 400–550 (viegla/strukturāla) | 220–380 (atkvēlināts līdz cietai stiepšanai) |
| Elastības modulis (GPa) | 69 | ≈ 200 | 117 |
| Elektriskā vadītspēja (% IACS) | ≈ 62 (EC 1350) | ≈ 10 | 100 (IACS atsauce) |
| Vadītspēja uz svara vienību | Apmēram 2× varš | - | Atsauce |
| Atmosfēras korozija | Laba - pašaizsardzības-plēve | Rūsē bez pārklājuma | Labs; aptraipa |
Tipiskas vērtības; alumīnija figūras pēc ASTM B209 un IACS skalas, tērauds atbilstoši konstrukciju tērauda standartiem, varš pēc ASTM B152/IACS.
Praksē ir svarīgi trīs salīdzinājumi.Pašreizējiem-pārvadāšanas pienākumiem, alumīnija vadītājam ir nepieciešams aptuveni 1,6 x vara šķērsgriezuma-vara (100 ÷ 62), lai pārvadītu tādu pašu strāvu, taču tas sver aptuveni uz pusi mazāk -, kāpēc gaisvadu līnijās un kopnēs tiek izmantots alumīnijs.Stīvumam, alumīnija modulis ir viena{0}}trešdaļa no tērauda, tāpēc alumīnija sijai jābūt dziļākai vai biezākai, lai tā atbilstu novirzei.Spēkam pie vienāda svara, 5xxx/6xxx/7xxx sakausējumi ir konkurētspējīgi ar vieglo tēraudu, tāpēc lidmašīnu, kuģu klāji un kravas automašīnu korpusi ir izgatavoti no alumīnija.
6. Tipiski alumīnija plākšņu pielietojumi
- Transports: kravas automašīnu virsbūves un piekabes (5xxx, 6xxx), lidmašīnu apvalki un rezerves daļas (2xxx, 7xxx), dzelzceļa vagoni, kuģu korpusi (5083, 5086).
- Celtniecība un celtniecība: aizkaru-sienu paneļi, jumta segumi, griestu sistēmas (3xxx, 5xxx), spogulis un perforētas dekoratīvās loksnes ar anodētu apdari.
- Iepakojums: folijas krājumi (1xxx, 8xxx), pārtikas konteineri, farmaceitiskā un elastīgā iepakojuma folija.
- ElektriskāsKomplektācija: kopnes, gaisvadu vadu plāksne, transformatoru komponentes, radiatori (1xxx, 6xxx).
- Rūpnieciskais: spiedtvertnes, kriogēnās tvertnes (5083), siltummaiņi, džigas un instrumentu plāksnes (6061).
7. Ierobežojumi, kas jāzina katram pircējam
Godīgs materiālu ceļvedis uzskaita gan robežas, gan stiprās puses. Alumīnija plāksnei ir pieci, kas ir svarīgi inženiertehniskiem lēmumiem:
- Zemāka absolūtā izturība un stingrība nekā tēraudam- atlasiet sakausējumus un rūdījumu un projektējiet sekcijas 69 GPa modulim, nevis tērauda ≈ 200 GPa.
- Nogurums bez izturības robežas- atšķirībā no tērauda alumīnija sprieguma-dzīves laika (S-N) līkne turpina samazināties ar vairākiem cikliem; cikliskās-slodzes projektēšanā ir jāizmanto reāli dati par nogurumu, nevis "drošs" slodzes ierobežojums.
- Temperatūras ierobežojumi- stiprība ievērojami pazeminās virs aptuveni 150–200 grādiem (atkarībā no sakausējuma-), un šļūde kļūst par dizaina ierobežojumu karstā apkalpošanā.
- Metināmība atšķiras- 5xxx un 6xxx metināt labi ar pareizo pildvielu; 2xxx un 7xxx ir grūti metināmi, un tie var zaudēt spēku karstuma -ietekmētajā zonā.
- Galvaniskā korozija jauktos{0}}metāla mezglos- skatīt 4. sadaļu; savienojumiem ar varu vai tēraudu ir nepieciešama izolācija.
Izmaksas ir arī daļa no attēla: alumīnija plāksne maksā vairāk par tonnu nekā konstrukcijas tērauds. Ekonomiskais pamatojums balstās uz svara ietaupījumu, izturību pret koroziju, elektrovadītspēju vai pārstrādājamību - nosakiet tos pirms materiālu maiņas.
FAQ
Vai alumīnija plāksne ir pietiekami izturīga konstrukcijas izmantošanai?
Jā, ja izvēlaties pareizo sakausējumu un rūdījumu . 6061-T6 (tipiskā stiepe ≈ 290 MPa) un 5083-H116 (≈ 290–315 MPa) tiek izmantoti kravas automašīnu rāmjos, kuģu konstrukcijās un ēku rāmjos. Dizainā jāņem vērā alumīnija zemākais modulis (69 GPa pret ≈ 200 GPa tēraudam), tāpēc sekcijas bieži ir dziļākas vai biezākas.
Vai alumīnija plāksne nerūsē?
Neviena - rūsa nav dzelzs oksīds, un alumīnijs nesatur dzelzi. Alumīnijs korodē savā veidā: dabiskā oksīda plēve to aizsargā gaisā un neitrālā vidē, bet spēcīgas skābes un sārmi izšķīdina plēvi, un sālsūdenim ir nepieciešami jūras- sakausējumi (5xxx) vai aizsargājoša apdare.
Kāpēc alumīniju sauc par vieglu?
Blīvuma dēļ: 2,70 g/cm³ pret 7,85 g/cm³ tēraudam. Tādā pašā tilpumā alumīnijs sver apmēram vienu-trešdaļu tērauda; tērauda daļa, kas aizstāta ar vienādas stingrības alumīnija daļu, sver aptuveni pusi, jo alumīnija daļa ir dziļāka.
Kāda ir atšķirība starp 5052 un 6061 plāksni?
5052 (alumīnijs-magnijs) ir rūdīts-, ar izcilu izturību pret koroziju un formējamību - izplatīta izvēle kuģu un tvertņu lietojumiem. 6061 (alumīnijs-magnijs-silīcijs) ir termiski-apstrādājama (labāka izturība, 260 materiāls, 0). anodēšanas reakcija un noklusējuma vispārīgā{10}}struktūras pakāpe. Izvēlieties 5052 korozijai un formēšanai; izturībai un apstrādei izvēlieties 6061.
Vai alumīnija plāksni var metināt?
5xxx un 6xxx sakausējumi ir labi metināmi ar pareizo pildvielu (piemēram, ER5356- vai ER4043-tipa pildviela atbilstoši AWS A5.10). 2xxx un 7xxx sakausējumi parasti tiek uzskatīti par grūti metināmiem mehāniski -, tāpēc tie bieži vien var zaudēt izturību, jo tie ir karstuma zonā. sērija.
Vai alumīnijs ir labs elektrības vadītājs?
Jā, svariem{0}}kritiskajiem vadītājiem. EC-klases sakausējumi (1350) sasniedz aptuveni 62% IACS: vadītājam ar tādu pašu strāvas jaudu ir nepieciešams aptuveni 1,6 x vara šķērsgriezuma-, bet tas sver aptuveni pusi, tāpēc gaisvadu līnijās un kopnēs tiek izmantots alumīnijs.
