Aluminium Beskrivelse: Aluminium har ikke polymorfe transformationer, det har et fladecentreret terninggitter med en periode a=0,4041 nm. Aluminium og dets legeringer egner sig godt til varm og kold deformation - valsning, smedning, presning, tegning, bukning, pladestempling og andre operationer.
Alle aluminiumslegeringer kan samles ved punktsvejsning, og speciallegeringer kan svejses ved sammensmeltning og andre former for svejsning. Smedede aluminiumslegeringer opdeles i hærdet og ikke-hærdet ved varmebehandling.
Alle egenskaber af legeringer bestemmes ikke kun af metoden til opnåelse af et halvfærdigt emne og varmebehandling, men hovedsageligt af den kemiske sammensætning og især karakteren af faserne - hærdere af hver legering. Egenskaberne ved ældning af aluminiumslegeringer afhænger af ældningstyperne: zone, fase eller koagulering.
På stadiet af koagulationsældning (T2 og T3) øges korrosionsbestandigheden betydeligt, og den mest optimale kombination af styrkeegenskaber, spændingskorrosionsbestandighed, eksfolierende korrosion, brudsejhed (K 1s) og plasticitet (især i den høje retning) er tilvejebragt .
Halvfabrikatens tilstand, belægningens art og udskæringsretningen for prøverne er angivet som følger - Symboler for valset aluminium:
M - Blød, udglødet
T - Hærdet og naturligt ældet
T1 - Hærdet og kunstigt ældet
T2 - hærdet og kunstigt ældet for højere brudsejhed og bedre modstandsdygtighed over for spændingskorrosion
ТЗ - Hærdet og kunstigt ældet i henhold til det regime, der giver den højeste modstandsdygtighed over for korrosion under stress og brudsejhed
N - hårdtarbejdende (hårdtarbejdende af plader af legeringer såsom duralumin omkring 5-7%)
P - Halvhærdet
H1 - Stærkt hårdtarbejdet (hårdtarbejdende af ark ca. 20%)
Handelskammer - Hærdet og naturligt ældet, øget styrke
GK - Varmvalsede (plader, plader)
B - Teknologisk beklædning
A - Normal plettering
OP - tyk beklædning (8% pr. side)
D - Længderetning (langs fiberen)
P - Tværgående retning
B - Højderetning (tykkelse)
X - Akkord retning
R - Radial retning
PD, DP, VD, VP, XR, RX - Retningen af skæreprøver, der bruges til at bestemme brudsejheden og væksthastigheden af en udmattelsesrevne. Det første bogstav karakteriserer retningen af prøveaksen, det andet - retningen af planet, for eksempel: PV - prøvens akse falder sammen med bredden af det halvfabrikata, og revneplanet er parallelt med højden eller tykkelsen.
Analyse og prøveudtagning af aluminium: Malm. I øjeblikket opnås aluminium fra kun én type malm - bauxit. Den almindeligt anvendte bauxit indeholder 50-60 % A 12 O 3,<30% Fe 2 О 3 , несколько процентов SiО 2 , ТiО 2 , иногда несколько процентов СаО и ряд других окислов.
Prøver fra bauxit udtages i henhold til generelle regler, idet der lægges særlig vægt på muligheden for fugtoptagelse af materialet, såvel som til de forskellige andele af store og små partikler. Prøvens masse afhænger af størrelsen af den testede levering: Fra hver 20. tons skal der tages mindst 5 kg i den samlede prøve.
Ved prøveudtagning af bauxit i kegleformede bunker brækkes små stykker af alle store stykker, der vejer >2 kg, liggende i en cirkel med en radius på 1 m, og tages i en skovl. Det manglende volumen er fyldt med små partikler af materiale taget fra sideoverfladen af testkeglen.
Det valgte materiale opsamles i tæt lukkede beholdere.
Alt prøvemateriale knuses i en knuser til en partikelstørrelse på 20 mm, hældes i en kegle, reduceres og knuses igen til en partikelstørrelse på<10 мм. Затем материал еще раз перемешивают и отбирают пробы для определения содержания влаги. Оставшийся материал высушивают, снова сокращают и измельчают до частиц размером < 1 мм. Окончательный материал пробы сокращают до 5 кг и дробят без остатка до частиц мельче 0,25 мм.
Yderligere forberedelse af prøven til analyse udføres efter tørring ved 105 ° C. Partikelstørrelsen af prøven til analyse skal være mindre end 0,09 mm, mængden af materiale er 50 kg.
Kogte bauxitprøver er meget tilbøjelige til at adskille sig. Hvis prøver bestående af partikler af størrelse<0,25 мм, транспортируют в сосудах, то перед отбором части материала необходимо перемешать весь материал до получения однородного состава. Отбор проб от криолита и фторида алюминия не представляет особых трудностей. Материал, поставляемый в мешках и имеющий однородный состав, опробуют с помощью щупа, причем подпробы отбирают от каждого пятого или десятого мешка. Объединенные подпробы измельчают до тех пор, пока они не будут проходить через сито с размером отверстий 1 мм, и сокращают до массы 1 кг. Этот сокращенный материал пробы измельчают, пока он не будет полностью проходить через сито с размером отверстий 0,25 мм. Затем отбирают пробу для анализа и дробят до получения частиц размером 0,09 мм.
Prøver fra flydende smelter af fluorider, der anvendes til elektrolyse af aluminiumsmelte som elektrolytter, tages med en stålske fra den flydende smelte efter fjernelse af den faste tilvækst fra overfladen af badet. Den flydende prøve af smelten hældes i formen, og der opnås en lille barre med dimensioner på 150x25x25 mm; hele prøven formales derefter til en laboratorieprøvepartikelstørrelse på mindre end 0,09 mm...
Aluminium smeltning: Afhængigt af produktionens omfang, arten af støbning og energikapacitet, kan aluminiumslegeringer smeltes i digelovne, modstandselektriske ovne og elektriske induktionsovne.
Smeltning af aluminiumslegeringer skal sikre ikke kun den høje kvalitet af den færdige legering, men også enhedernes høje produktivitet og derudover minimumsomkostningerne ved støbning.
Den mest avancerede metode til smeltning af aluminiumslegeringer er metoden til induktionsopvarmning med industrielle frekvensstrømme.
Teknologien til fremstilling af aluminiumslegeringer består af de samme teknologiske stadier som teknologien til fremstilling af legeringer baseret på andre metaller.
1. Ved smeltning på friske ingotmetaller og ligaturer påfyldes aluminium først (helt eller delvist), og derefter opløses ligaturerne.
2. Ved udførelse af smeltning ved hjælp af en foreløbig barrelegering eller ingotsilumin i ladningen, påfyldes og smeltes først barrelegeringer, og derefter tilsættes den nødvendige mængde aluminium og masterlegeringer.
3. I tilfælde af at ladningen består af affald og ingotmetaller, påfyldes den i følgende rækkefølge: primær aluminiumsbarre, defekte støbegods (barre), affald (1. sortering) og raffineret omsmeltning og ligaturer.
Kobber kan indføres i smelten ikke kun i form af en legering, men også i form af elektrolytisk kobber eller affald (introduktion ved opløsning).
Aluminium og rustfrit stål kan ligne hinanden, men de er faktisk ret forskellige. Hold disse 10 forskelle i tankerne, og guide dem, når du vælger metaltypen til dit projekt.
- Styrke til vægt forhold. Aluminium er normalt ikke så stærkt som stål, men det er også meget lettere. Dette er hovedårsagen til, at fly er lavet af aluminium.
- Korrosion. Rustfrit stål består af jern, krom, nikkel, mangan og kobber. Chrom tilsættes som et element for at give korrosionsbestandighed. Aluminium har en høj modstand mod oxidation og korrosion, hovedsageligt på grund af en speciel film på metaloverfladen (passiveringslag). Når aluminium oxiderer, bliver dets overflade hvid og nogle gange forstenet. I nogle ekstremt sure eller alkaliske miljøer kan aluminium korrodere i en katastrofal hastighed.
- Varmeledningsevne. Aluminium har en meget bedre varmeledningsevne end rustfrit stål. Dette er en af hovedårsagerne til, at det bruges til bilradiatorer og klimaanlæg.
- Pris. Aluminium er normalt billigere end rustfrit stål.
- Fremstillingsevne. Aluminium er ret blødt og lettere at skære og deformere. Rustfrit stål er et mere holdbart materiale, men det er sværere at arbejde med, da det er sværere at deformere.
- Svejsning. Rustfrit stål er relativt nemt at svejse, mens aluminium kan være problematisk.
- termiske egenskaber. Rustfrit stål kan bruges ved meget højere temperaturer end aluminium, som kan blive meget blødt allerede ved 200 grader.
- elektrisk ledningsevne. Rustfrit stål er en rigtig dårlig leder sammenlignet med de fleste metaller. Aluminium er på den anden side en meget god leder af elektricitet. På grund af dens høje ledningsevne, lave masse og korrosionsbestandighed er højspændingsluftledninger normalt lavet af aluminium.
- Styrke. Rustfrit stål er stærkere end aluminium.
- Indvirkning på fødevarer. Rustfrit stål er mindre tilbøjelige til at reagere med fødevarer. Aluminium kan reagere med produkter, der kan påvirke metallets farve og lugt.
Stadig ikke sikker på, hvilket metal der er det rigtige til dine formål? Kontakt os på telefon, e-mail eller kom til vores kontor. Vores account managers hjælper dig med at træffe det rigtige valg!
I øjeblikket kan de mest almindelige ulovlige væbnede formationssystemer på det russiske marked opdeles i tre store grupper:
- systemer med en undersidestruktur lavet af aluminiumslegeringer;
- systemer med en understruktur lavet af galvaniseret stål med en polymerbelægning;
- systemer med rustfri stålunderkonstruktion.
Den bedste styrke og termiske ydeevne, selvfølgelig, har sub-facing strukturer lavet af rustfrit stål.
Komparativ analyse af materialers fysiske og mekaniske egenskaber
*Egenskaber af rustfrit stål og galvaniseret stål afviger lidt.
Termiske og styrkeegenskaber af rustfrit stål og aluminium
1. Med 3 gange lavere bæreevne og 5,5 gange højere termisk ledningsevne af aluminium er aluminiumslegeringsbeslaget en stærkere "kuldebro" end beslaget i rustfrit stål. En indikator for dette er koefficienten for termisk ensartethed af bygningens klimaskærm. Ifølge forskning var koefficienten for termisk ensartethed af bygningsskærmen ved brug af et rustfrit stålsystem 0,86-0,92, og for aluminiumssystemer er det 0,6-0,7, hvilket gør det nødvendigt at lægge en stor tykkelse af isoleringen og dermed øge prisen på facaden.
For Moskva er den nødvendige modstand mod varmeoverførsel af vægge, under hensyntagen til koefficienten for termisk ensartethed, 3,13/0,92=3,4 (m2.°C)/W for et rustfrit beslag og 3,13/0,7= for et aluminiumsbeslag 4,47 (m2.°C)/W, dvs. 1,07 (m2.°C)/W ovenfor. Derfor, når du bruger aluminiumsbeslag, skal tykkelsen af isoleringen (med en varmeledningskoefficient på 0,045 W / (m. ° C) tages næsten 5 cm mere (1,07 * 0,045 = 0,048 m).
2. På grund af den større tykkelse og varmeledningsevne af aluminiumsbeslag, ifølge beregninger udført på Forskningsinstituttet for Bygningsfysik, ved en udendørs temperatur på -27 ° C, kan temperaturen på ankeret falde til -3,5 ° C og endnu lavere, fordi. i beregninger blev tværsnitsarealet af aluminiumsbeslaget antaget at være 1,8 cm 2 , mens det i virkeligheden er 4-7 cm 2 . Ved brug af rustfrit stålbeslag var temperaturen ved ankeret +8 °C. Det vil sige, at ved brug af aluminiumsbeslag arbejder ankeret i zonen med vekslende temperaturer, hvor der er mulighed for fugtkondensering på ankeret, efterfulgt af frysning. Dette vil gradvist ødelægge materialet i det strukturelle lag af væggen omkring ankeret og følgelig reducere dets bæreevne, hvilket er især vigtigt for vægge lavet af materiale med lav bæreevne (skumbeton, hul mursten osv.). Samtidig reducerer varmeisolerende puder under beslaget på grund af deres lille tykkelse (3-8 mm) og høje (i forhold til isoleringen) varmeledningsevne kun varmetabet med 1-2 %, dvs. praktisk talt ikke bryde "kuldebroen" og have ringe effekt på ankerets temperatur.
3. Lav termisk udvidelse af guider. Temperaturdeformation af aluminiumslegering er 2,5 gange større end for rustfrit stål. Rustfrit stål har en lavere termisk udvidelseskoefficient (10 10 -6 °C -1) sammenlignet med aluminium (25 10 -6 °C -1). Følgelig vil forlængelsen af 3-meter guider med en temperaturforskel fra -15 ° C til +50 ° C være 2 mm for stål og 5 mm for aluminium. Derfor er en række foranstaltninger nødvendige for at kompensere for den termiske udvidelse af aluminiumsføringen:
nemlig indførelse af yderligere elementer i undersystemet - bevægelige glider (til U-formede beslag) eller ovale huller med bøsninger til nitter - ikke stiv fiksering (for L-formede beslag).
Dette fører uundgåeligt til kompleksiteten og omkostningerne ved delsystemet eller forkert installation (da det ofte sker, at installatørerne ikke bruger bøsninger eller forkert fikserer samlingen med yderligere elementer).
Som et resultat af disse foranstaltninger falder vægtbelastningen kun på lejebeslagene (øvre og nedre), mens de andre kun tjener som støtte, hvilket betyder, at ankrene ikke belastes jævnt, og dette skal tages i betragtning ved udvikling af projektet dokumentation, hvilket ofte simpelthen ikke bliver gjort. I stålsystemer er hele belastningen fordelt jævnt - alle knuder er stift fast - små termiske udvidelser kompenseres af arbejdet med alle elementer i stadiet med elastisk deformation.
Klemmens design giver mulighed for at lave et mellemrum mellem pladerne i rustfri stålsystemer fra 4 mm, mens det i aluminiumssystemer er mindst 7 mm, hvilket i øvrigt ikke passer til mange kunder og ødelægger bygningens udseende. Derudover skal klemmen sikre fri bevægelse af beklædningspladerne ved mængden af forlængelse af styrene, ellers vil pladerne blive ødelagt (især ved krydset mellem styrene), eller klemmen vil løsne sig (begge dele kan føre til fald af beklædningspladerne). I et stålsystem er der ingen fare for at løsne klemmebenene, hvilket kan opstå over tid i aluminiumssystemer på grund af store termiske deformationer.
Brandegenskaber af rustfrit stål og aluminium
Smeltepunktet for rustfrit stål er 1800°C og aluminium 630/670°C (afhængigt af legeringen). Temperaturen under en brand på den indre overflade af flisen (ifølge testresultaterne fra det regionale certificeringscenter "OPYTNOE") når 750 °C. Ved brug af aluminiumsstrukturer kan der således forekomme smeltning af understrukturen og kollaps af en del af facaden (i området for vinduesåbningen), og ved en temperatur på 800-900 ° C understøtter aluminium selv forbrændingen. Rustfrit stål smelter derimod ikke i en brand, derfor er det mest at foretrække for brandsikkerhedskrav. For eksempel i Moskva, når man bygger højhuse, må aluminiumsunderkonstruktioner slet ikke bruges.
Korrosionsegenskaber
Til dato er den eneste pålidelige kilde til korrosionsbestandigheden af en bestemt underbelægningsstruktur og dermed holdbarhed ekspertudtalelsen fra ExpertCorr-MISiS.
De mest holdbare er strukturer i rustfrit stål. Levetiden for sådanne systemer er mindst 40 år i en urban industriel atmosfære med middel aggressivitet og mindst 50 år i en betinget ren atmosfære med lav aggressivitet.
Aluminiumslegeringer har på grund af oxidfilmen høj korrosionsbestandighed, men under forhold med højt indhold af chlorider og svovl i atmosfæren kan der forekomme hurtig intergranulær korrosion, hvilket fører til et betydeligt fald i styrken af strukturelle elementer og deres ødelæggelse. Således overstiger levetiden for en aluminiumslegeringsstruktur i en urban industriel atmosfære af middel aggressivitet ikke 15 år. I henhold til kravene fra Rosstroy skal alle elementer dog nødvendigvis have en anodiseret belægning i tilfælde af brug af aluminiumslegeringer til fremstilling af elementer i understrukturen af de ulovlige væbnede formationer. Tilstedeværelsen af anodisk belægning øger alulevetid. Men under installationen af underkonstruktionen er dens forskellige elementer forbundet med nitter, for hvilke der bores huller, hvilket forårsager en krænkelse af anodebelægningen i fastgørelsesområdet, det vil sige, at der uundgåeligt skabes områder uden anodisering. Derudover danner stålkernen i en aluminiumnitte sammen med elementets aluminiumsmedium et galvanisk par, hvilket også fører til udviklingen af aktive processer af interkrystallinsk korrosion ved fastgørelsespunkterne for underbygningselementerne. Det skal bemærkes, at billigheden af et eller andet IAF-system med en ofte skyldes netop manglen på en beskyttende anodebelægning på systemelementerne. Skruppelløse producenter af sådanne understrukturer sparer på dyre elektrokemiske processer til anodisering af produkter.
Utilstrækkelig korrosionsbestandighed, hvad angår holdbarheden af strukturen, har galvaniseret stål. Men efter påføring af en polymerbelægning vil levetiden for en underkonstruktion lavet af galvaniseret stål med en polymerbelægning være 30 år i en urban industriel atmosfære med middel aggressivitet og 40 år i en betinget ren atmosfære med lav aggressivitet.
Ved at sammenligne ovenstående indikatorer for aluminiums- og stålunderkonstruktioner kan vi konkludere, at stålunderkonstruktioner er væsentligt overlegne i forhold til aluminium i alle henseender.
I dag bruges aluminium i næsten alle industrier, lige fra produktion af madredskaber til fremstilling af rumfartøjskroppe. Til visse produktionsprocesser er kun visse kvaliteter af aluminium egnede, som har visse fysiske og kemiske egenskaber.
Metallets hovedegenskaber er høj termisk ledningsevne, duktilitet og duktilitet, modstandsdygtighed over for korrosion, lav vægt og lav ohmsk modstand. De er direkte afhængige af procentdelen af urenheder, der er inkluderet i dets sammensætning, såvel som af teknologien til produktion eller berigelse. I overensstemmelse hermed skelnes de vigtigste kvaliteter af aluminium.
Typer af aluminium
Alle metalkvaliteter er beskrevet og inkluderet i et enkelt system af anerkendte nationale og internationale standarder: Europæisk EN, amerikansk ASTM og international ISO. I vores land er aluminiumskvaliteter defineret af GOST 11069 og 4784. Alle dokumenter betragtes separat. Samtidig er selve metallet opdelt præcist i kvaliteter, og legeringer har ikke specifikt definerede mærker.
I overensstemmelse med nationale og internationale standarder skal der skelnes mellem to typer ulegeret aluminiumsmikrostruktur:
- høj renhed med en procentdel på mere end 99,95%;
- teknisk renhed, der indeholder omkring 1 % urenheder og tilsætningsstoffer.
Jern- og siliciumforbindelser betragtes oftest som urenheder. I den internationale ISO-standard for aluminium og dets legeringer er der tildelt en separat serie.
Aluminiumskvaliteter
Den tekniske type af materialet er opdelt i visse kvaliteter, som er tildelt de relevante standarder, for eksempel AD0 i henhold til GOST 4784-97. Samtidig er højfrekvent metal også inkluderet i klassificeringen, for ikke at skabe forvirring. Denne specifikation indeholder følgende karakterer:
- Primær (A5, A95, A7E).
- Teknisk (AD1, AD000, ADS).
- Deformerbar (AMg2, D1).
- Støberi (VAL10M, AK12pch).
- Til ståldeoxidation (AV86, AV97F).
Derudover er der også kategorier af ligaturer - aluminiumforbindelser, der bruges til at skabe legeringer af guld, sølv, platin og andre ædle metaller.
Primært aluminium
Primært aluminium (kvalitet A5) er et typisk eksempel på denne gruppe. Det opnås ved berigelse af aluminiumoxid. I naturen findes metallet i sin rene form ikke på grund af dets høje kemiske aktivitet. I kombination med andre elementer danner det bauxitter, nefeliner og alunitter. Efterfølgende opnås aluminiumoxid fra disse malme, og rent aluminium opnås fra det ved hjælp af komplekse kemiske og fysiske processer.
GOST 11069 fastsætter krav til kvaliteter af primært aluminium, som skal markeres ved at påføre lodrette og vandrette striber med uudslettelig maling i forskellige farver. Dette materiale har fundet bred anvendelse i avancerede industrier, hovedsageligt hvor høje tekniske egenskaber kræves af råmaterialer.
teknisk aluminium
Teknisk aluminium kaldes et materiale med en procentdel af fremmede urenheder på mindre end 1 %. Meget ofte kaldes det også ulegeret. Tekniske kvaliteter af aluminium i henhold til GOST 4784-97 er kendetegnet ved meget lav styrke, men høj korrosionsbestandighed. På grund af fraværet af legerende partikler i sammensætningen dannes der hurtigt en beskyttende oxidfilm på metaloverfladen, som er stabil.
Kvaliteter af teknisk aluminium er kendetegnet ved god termisk og elektrisk ledningsevne. I deres molekylære gitter er der praktisk talt ingen urenheder, der spreder elektronstrømmen. På grund af disse egenskaber bruges materialet aktivt i instrumentfremstilling, i produktionen af varme- og varmevekslingsudstyr og belysningsartikler.
Bearbejdet aluminium
Smedet aluminium er et materiale, der udsættes for varm- og koldtryksbehandling: valsning, presning, tegning og andre typer. Som et resultat af plastiske deformationer opnås halvfabrikata af forskellige langsgående sektioner fra det: aluminiumsstang, plade, tape, plade, profiler og andre.
De vigtigste kvaliteter af det deformerbare materiale, der bruges i indenlandsk produktion, er angivet i de regulatoriske dokumenter: GOST 4784, OCT1 92014-90, OCT1 90048 og OCT1 90026. to eller flere faste stoftilstande.
Omfanget af bearbejdet aluminium, såvel som det, hvor der bruges en aluminiumsstang, er ret omfattende. Det bruges både i områder, der kræver høje tekniske egenskaber fra materialer - i skibs- og flykonstruktioner og på byggepladser som en legering til svejsning.
Støbt aluminium
Støbte aluminiumskvaliteter bruges til fremstilling af formede produkter. Deres hovedtræk er kombinationen af høj specifik styrke og lav densitet, hvilket gør det muligt at støbe produkter af komplekse former uden at revne.
Ifølge deres formål er støberikvaliteter betinget opdelt i grupper:
- Meget hermetiske materialer (AL2, AL9, AL4M).
- Materialer med høj styrke og varmebestandighed (AL 19, AL5, AL33).
- Stoffer med høj anti-korrosionsbestandighed.
Meget ofte forbedres ydeevnen af støbte aluminiumprodukter ved forskellige typer varmebehandling.
aluminium til deoxidation
Kvaliteten af fremstillede produkter er også påvirket af aluminiums fysiske egenskaber. Og brugen af materialer af lav kvalitet er ikke begrænset til skabelsen af halvfabrikata. Meget ofte bruges det til at deoxidere stål - for at fjerne ilt fra smeltet jern, som er opløst i det og derved øger metallets mekaniske egenskaber. For at udføre denne proces er de mest brugte mærker AV86 og AV97F.