Pri výbere kovových výrobkov - vyhrievaných koľajníc na uteráky a zábradlí, riadu a plotov, roštov alebo zábradlí - vyberáme predovšetkým materiál. Za konkurenciu sa tradične považuje nehrdzavejúca oceľ, hliník a obyčajná čierna oceľ (uhlíková oceľ). Majú množstvo podobných vlastností, ale navzájom sa výrazne líšia. Dáva zmysel ich porovnať a zistiť, čo je lepšie: hliník alebo nehrdzavejúca oceľ(čierna oceľ sa vzhľadom na svoju nízku odolnosť proti korózii nebude brať do úvahy).
Hliník: vlastnosti, výhody, nevýhody
Jeden z najľahších kovov používaných v priemysle. Vedie teplo veľmi dobre, nepodlieha kyslíkovej korózii. Hliník sa vyrába v niekoľkých desiatkach typov: každý s vlastnými prísadami, ktoré zvyšujú pevnosť, odolnosť voči oxidácii a kujnosť. Avšak s výnimkou veľmi drahého leteckého hliníka majú všetci jednu nevýhodu: príliš mäkké. Časti vyrobené z tohto kovu sa dajú ľahko zdeformovať. Preto nie je možné použiť hliník tam, kde je na výrobok počas prevádzky veľký tlak (napríklad vodné kladivo vo vodovodných systémoch).
Odolnosť hliníka proti korózii trochu predražené. Áno, kov „nehnije“. Ale len vďaka ochrannej vrstve oxidu, ktorá sa na výrobku vytvorí na vzduchu za niekoľko hodín.
Nehrdzavejúca oceľ
Zliatina nemá prakticky žiadne nevýhody - okrem vysokej ceny. Nebojí sa korózie, nie teoreticky ako hliník, ale prakticky: neobjavuje sa na ňom žiadny oxidový film, čo znamená, že časom “ nehrdzavejúca oceľ»Nezmizne.
Mierne ťažšia ako hliník, nehrdzavejúca oceľ výborne zvláda nárazy, vysoký tlak a oter (najmä triedy obsahujúce mangán). Jeho prenos tepla je horší ako u hliníka: ale vďaka tomu sa kov „nepotí“, je na ňom menšia kondenzácia.
Na základe výsledkov porovnania je zrejmé - vykonávať úlohy, pri ktorých sa vyžaduje nízka hmotnosť, pevnosť a spoľahlivosť kovu, nehrdzavejúca oceľ je lepšia ako hliník.
Popis hliníka: Hliník nemá žiadne polymorfné transformácie, má kockovú mriežku zameranú na tvár s periódou a = 0,4041 nm. Hliník a jeho zliatiny sú vhodné na deformáciu za tepla aj za studena - valcovanie, kovanie, lisovanie, ťahanie, ohýbanie, lisovanie plechov a ďalšie operácie.
Všetky hliníkové zliatiny môžu byť bodovo zvárané a špeciálne zliatiny môžu byť zvárané tavne a inými druhmi zvárania. Teplé zliatiny hliníka sa delia na kaliteľné a netvrdené.
Všetky vlastnosti zliatin nie sú určené len spôsobom získania polotovaru a tepelného spracovania, ale hlavne chemickým zložením a najmä povahou fáz - tvrdidiel každej zliatiny. Vlastnosti starnúcich zliatin hliníka závisia od typov starnutia: zónových, fázových alebo koagulačných.
V štádiu starnutia koagulácie (T2 a TZ) sa odolnosť proti korózii výrazne zvyšuje a najoptimálnejšia kombinácia pevnostných charakteristík, odolnosti voči korózii z napätia, korózie pri exfoliácii, lomovej húževnatosti (K 1c) a plasticity (najmä vo vertikálnom smere) je za predpokladu.
Stav polotovarov, povaha obkladu a smer vyrezávania vzoriek sú uvedené nasledovne - Legenda pre valcovaný hliník:
M - Mäkký, žíhaný
T - Temperovaný a prirodzene starnutý
T1 - kalené a umelo starnuté
T2 - Kalené a umelo starnuté pre vyššiu lomovú húževnatosť a lepšiu odolnosť proti korózii namáhaním
ТЗ - Vytvrdené a umelo starnuté podľa režimu poskytujúceho najvyššiu odolnosť proti korózii a lomovú húževnatosť
N-tvárnené za studena (plechy zo zliatin spracované za studena, ako je duralumia, asi 5 až 7%)
P - Semi -štandardizované
H1-Vystužené, kalené v tvrdosti (vytvrdzovanie plechu asi 20%)
TPP - kalená a prirodzene starnutá, zvýšená pevnosť
GK - valcované za tepla (plechy, platne)
B - Technologický obklad
A - Normálne pokovovanie
UP - zosilnený obklad (8% na stranu)
D - pozdĺžny smer (pozdĺž vlákna)
P - Priečny smer
B - smer nadmorskej výšky (hrúbka)
X - smer akordu
P - radiálny smer
PD, DP, VD, VP, ХР, РХ - Smer rezu vzorky, ktorý sa používa na stanovenie lomovej húževnatosti a rýchlosti rastu únavovej trhliny. Prvé písmeno charakterizuje smer osi vzorky, druhé smer roviny, napríklad: PV - os vzorky sa zhoduje so šírkou polotovaru a rovina trhliny je rovnobežná s výškou alebo hrúbkou. .
Analýza a získavanie vzoriek hliníka: Rudy. V súčasnosti sa hliník získava iba z jedného druhu rudy - bauxitu. Obvykle používaný bauxit obsahuje 50-60% А 12 О 3,<30% Fe 2 О 3 , несколько процентов SiО 2 , ТiО 2 , иногда несколько процентов СаО и ряд других окислов.
Vzorky z bauxitu sa odoberajú podľa všeobecných pravidiel, pričom sa osobitná pozornosť venuje možnosti absorpcie vlhkosti materiálom, ako aj rôznym pomerom pomerov veľkých a malých častíc. Hmotnosť vzorky závisí od veľkosti testovanej dodávky: z každých 20 ton sa do celkovej vzorky musí odobrať najmenej 5 kg.
Pri odbere vzoriek bauxitu v kužeľovitých hromadách sa odštiepia malé kúsky zo všetkých veľkých kusov s hmotnosťou> 2 kg ležiace v kruhu s polomerom 1 m a odoberú sa do lopaty. Chýbajúci objem je vyplnený malými časticami materiálu odobratými z bočného povrchu testovaného kužeľa.
Vybraný materiál sa zhromažďuje v tesne uzavretých nádobách.
Všetok materiál vzorky sa rozdrví v drviči na častice s veľkosťou 20 mm, naleje sa do kužeľa, zredukuje a opäť rozdrví na častice s veľkosťou<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.
Ďalšia príprava vzorky na analýzu sa vykonáva po sušení pri 105 ° C. Veľkosť častíc vzorky na analýzu by mala byť menšia ako 0,09 mm, množstvo materiálu by malo byť 50 kg.
Pripravené vzorky bauxitu sú veľmi náchylné na delamináciu. Ak ide o vzorky pozostávajúce z častíc s veľkosťou<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.
Vzorky z tekutých fluoridových tavenín používaných pri elektrolýze taveniny hliníka ako elektrolytov sa odoberajú oceľovou naberačkou z kvapalnej taveniny po odstránení tuhých usadenín z povrchu kúpeľa. Tekutá vzorka taveniny sa naleje do formy a získa sa malý ingot s rozmermi 150 x 25 x 25 mm; potom sa celá vzorka rozomelie na veľkosť častíc laboratórnej vzorky menšiu ako 0,09 mm ...
Tavenie hliníka: V závislosti od rozsahu výroby, povahy odliatku a energetického potenciálu sa tavenie zliatin hliníka môže uskutočňovať v téglikových peciach, elektrických odporových peciach a indukčných elektrických peciach.
Tavenie zliatin hliníka by malo zaistiť nielen vysokú kvalitu hotovej zliatiny, ale aj vysokú produktivitu jednotiek a navyše minimálne náklady na odlievanie.
Najprogresívnejšou metódou tavenia hliníkových zliatin je metóda indukčného ohrevu priemyselnými frekvenčnými prúdmi.
Technológia na prípravu zliatin hliníka pozostáva z rovnakých technologických etáp ako technológia na prípravu zliatin na báze akýchkoľvek iných kovov.
1. Pri tavení čerstvých bravčových kovov a ligatúr najskôr naložte (úplne alebo po častiach) hliník a potom ligatúry rozpustite.
2. Pri tavení s použitím predbežnej zliatiny ošípaných alebo bravčového silumínu v vsádzke sa najskôr zliatiny ošípaných naložia a roztavia a potom sa pridá požadované množstvo hliníka a ligatúr.
3. V prípade, že sa dávka skladá z odpadu a bravčových kovov, je naložená v nasledujúcom poradí: primárne hliníkové ošípané, odmietnuté odliatky (ingoty), odpad (prvý stupeň) a rafinované pretavenie a ligatúry.
Meď môže byť do taveniny zavedená nielen vo forme ligatúry, ale aj vo forme elektrolytickej medi alebo odpadu (zavedenie rozpustením).
1.2.1. Všeobecné charakteristiky ocelí. Oceľ je zliatina železa s legujúcimi prísadami obsahujúcimi uhlík, ktoré zlepšujú kvalitu kovu, a škodlivých nečistôt, ktoré sa do kovu dostávajú z rudy alebo sa tvoria počas procesu tavenia.
Oceľová konštrukcia. V tuhom stave je oceľ polykryštalické telo, ktoré pozostáva z mnohých rôzne orientovaných kryštálov (zŕn). V každom kryštáli sú atómy (presnejšie kladne nabité ióny) usporiadané usporiadane v miestach priestorovej mriežky. Oceľ sa vyznačuje kubickou kryštálovou mriežkou s centrom na telo (bcc) a tvárou (fcc) (obr. 1.4). Každé zrno ako kryštalický útvar je prudko anizotropné a má rôzne vlastnosti v rôznych smeroch. Pri veľkom počte rôzne orientovaných zŕn sú tieto rozdiely zahladené, štatisticky sa v priemere vo všetkých smeroch vlastnosti stávajú rovnakými a oceľ sa správa ako kvázi-izotropné teleso.
Štruktúra ocele závisí od podmienok kryštalizácie, chemického zloženia, tepelného spracovania a podmienok valcovania.
Teplota topenia čistého železa je 1535 ° C; počas tvrdnutia sa tvoria kryštály čistého železa-ferit, takzvané 8-železo s mriežkou zameranou na telo (obr. 1.4, ale); pri teplote 1490 ° C dochádza k rekryštalizácii a 5-železo prechádza do y-železa s mriežkou zameranou na tvár (obr. 1.4, b). Pri teplote 910 ° C a nižšej sa kryštály y-železa opäť zmenia na stred tela a tento stav zostáva až do normálnej teploty. Posledná úprava sa nazýva a-iron.
So zavedením uhlíka teplota topenia klesá a pre oceľ s obsahom uhlíka 0,2% je približne 1520 ° C. Pri chladení sa vytvára tuhý roztok uhlíka v y-železe, nazývaný austenit, v ktorom sú atómy uhlíka umiestnené v strede mriežky fcc. Pri teplotách pod 910 ° C začína rozklad austenitu. Výsledné železo s mriežkou bcc (ferit) zle rozpúšťa uhlík. Pri uvoľňovaní feritu sa austenit obohacuje uhlíkom a pri teplote 723 ° C sa mení na perlit - zmes feritu a karbidu železa Fe 3 C, nazývanú cementit.
Ryža. 1.4. Kubická kryštálová mriežka:
ale- zameraný na telo;
b- zameraný na tvár
Za normálnej teploty teda oceľ pozostáva z dvoch hlavných fáz: feritu a cementitu, ktoré tvoria nezávislé zrná, a sú tiež zahrnuté vo forme dosiek v zložení perlitu (obr. 1.5). Svetlé zrná - ferit, tmavé - perlit).
Ferit je extrémne plastický a má malú pevnosť, cementit je tvrdý a krehký. Perlit má vlastnosti, ktoré sú medzi vlastnosťami feritu a cementitu. V závislosti od obsahu uhlíka prevažuje jedna alebo druhá štruktúrna zložka. Veľkosť zrniek feritu a perlitu závisí od počtu centier kryštalizácie a chladiacich podmienok a výrazne ovplyvňuje mechanické vlastnosti ocele (čím jemnejšie zrno, tým vyššia je kvalita kovu).
Zliatiny aditív vstupujúce do pevného roztoku feritom ho posilňujú. Navyše niektoré z nich, vytvárajúce karbidy a nitridy, zvyšujú počet miest kryštalizácie a prispievajú k tvorbe jemnozrnnej štruktúry.
Vplyvom tepelného spracovania sa mení štruktúra, veľkosť zrna a rozpustnosť legujúcich prvkov, čo vedie k zmene vlastností ocele.
Najjednoduchším typom tepelného spracovania je normalizácia. Spočíva v zahriatí valcovaného materiálu na teplotu tvorby austenitu a následnom ochladení na vzduchu. Po normalizácii je oceľová konštrukcia usporiadanejšia, čo vedie k zlepšeniu pevnosti a plastických vlastností valcovanej ocele a jej rázovej húževnatosti, ako aj k zvýšeniu homogenity.
Pri rýchlom ochladení ocele zahriatej na teplotu presahujúcu teplotu fázovej transformácie je oceľ kalená.
Štruktúry vytvorené po vytvrdnutí dodávajú oceli vysokú pevnosť. Jeho plasticita sa však znižuje a tendencia krehkému lomu sa zvyšuje. Na reguláciu mechanických vlastností kalenej ocele a tvorby požadovanej štruktúry je temperovaná, t.j. zahriatie na teplotu, pri ktorej dochádza k požadovanej štrukturálnej transformácii, držanie pri tejto teplote požadovaný čas a potom pomalé ochladenie 1.
Počas valcovania sa v dôsledku redukcie mení štruktúra ocele. Dochádza k mletiu zŕn a ich rôznej orientácii pozdĺž a cez valcovaný výrobok, čo vedie k určitej anizotropii vlastností. Významný vplyv má tiež teplota valcovania a rýchlosť chladenia. Pri vysokej rýchlosti chladenia je možná tvorba kaliacich štruktúr, čo vedie k zvýšeniu pevnostných vlastností ocele. Čím hrubší je valcovaný materiál, tým nižšia je rýchlosť redukcie a rýchlosť chladenia. S nárastom hrúbky valcovaných výrobkov sa preto pevnostné charakteristiky znižujú.
Zmenou chemického zloženia, režimov valcovania a tepelného spracovania je teda možné zmeniť štruktúru a získať oceľ so špecifikovanou pevnosťou a inými vlastnosťami.
Klasifikácia ocelí. Podľa svojich pevnostných vlastností sú ocele bežne rozdelené do troch skupín: konvenčné (<29 кН/см 2), повышенной ( = 29...40 кН/см 2) и высокой прочности ( >40 kN / cm 2).
Zvyšovanie pevnosti ocele sa dosahuje legovaním a tepelným spracovaním.
Podľa chemického zloženia sa ocele delia na uhlíkové a legované. Bežné uhlíkové ocele sa skladajú zo železa a uhlíka, z ktorých niektoré sú
pridanie kremíka (alebo hliníka) a mangánu. Ostatné prísady nie sú špeciálne zavedené a môžu sa dostať do ocele z rudy (meď, chróm atď.).
Uhlík (U) 1, ktorý zvyšuje pevnosť ocele, znižuje jej ťažnosť a zhoršuje zvárateľnosť, preto sa na stavbu kovových konštrukcií používajú iba nízkouhlíkové ocele s obsahom uhlíka najviac 0,22%.
Legované ocele obsahujú okrem železa a uhlíka aj špeciálne prísady, ktoré zlepšujú ich kvalitu. Pretože väčšina prísad v jednom alebo inom stupni zhoršuje zvárateľnosť ocele a zvyšuje jej náklady, používajú sa v stavebníctve predovšetkým nízkolegované ocele s celkovým obsahom legujúcich prísad nie viac ako 5%.
Hlavnými legovacími prísadami sú kremík (C), mangán (G), meď (D), chróm (X), nikel (N), vanád (F), molybdén (M), hliník (Yu), dusík (A).
Kremík dezoxiduje oceľ, t.j. viaže prebytočný kyslík a zvyšuje jeho pevnosť, ale pri zvýšenom obsahu znižuje ťažnosť, zhoršuje zvárateľnosť a odolnosť proti korózii. Škodlivý účinok kremíka je možné kompenzovať zvýšeným obsahom mangánu.
Mangán zvyšuje pevnosť, je dobrým deoxidátorom a v kombinácii so sírou znižuje jeho škodlivé účinky. Keď je obsah mangánu vyšší ako 1,5%, oceľ sa stane krehkou.
Meď mierne zvyšuje pevnosť ocele a zvyšuje jej odolnosť voči korózii. Nadmerný obsah medi (viac ako 0,7%) prispieva k starnutiu ocele a zvyšuje jej krehkosť.
Chróm a nikel zvyšujú pevnosť ocele bez zníženia jej ťažnosti a zlepšujú jej odolnosť proti korózii.
Hliník dobre deoxiduje oceľ, neutralizuje škodlivý účinok fosforu a zvyšuje húževnatosť.
Vanád a molybdén zvyšujú pevnosť takmer bez zníženia ťažnosti a zabraňujú zmäknutiu tepelne upravenej ocele počas zvárania.
Nenaviazaný dusík prispieva k starnutiu ocele a robí ju krehkou, preto by nemala byť väčšia ako 0,009%. V chemicky viazanom stave s hliníkom, vanádom, titánom a ďalšími prvkami tvorí nitridy a stáva sa zliatinovým prvkom, ktorý prispieva k tvorbe jemnozrnnej štruktúry a zlepšeniu mechanických vlastností.
Fosfor patrí k škodlivým nečistotám, pretože v podobe pevného roztoku s feritom zvyšuje krehkosť ocele, najmä pri nízkych teplotách (krehkosť za studena). V prítomnosti hliníka však fosfor môže slúžiť ako legovací prvok, ktorý zvyšuje odolnosť ocele proti korózii. Na tom je založená výroba ocelí odolných voči poveternostným vplyvom.
Síra v dôsledku tvorby sulfidu železa s nízkou teplotou topenia spôsobuje, že oceľ je krehká (náchylná na praskanie pri teplote 800-1 000 ° C). Toto je obzvlášť dôležité pre zvárané konštrukcie. Škodlivý účinok síry sa znižuje so zvýšeným obsahom mangánu. Obsah síry a fosforu v oceli je obmedzený a nemal by byť väčší ako 0,03 - 0,05%, v závislosti od druhu (triedy) ocele.
Škodlivým vplyvom na mechanické vlastnosti ocele je jej nasýtenie plynmi, ktoré sa môžu v roztavenom stave dostať z atmosféry do kovu. Kyslík pôsobí ako síra, ale vo väčšej miere a zvyšuje krehkosť ocele. Neviazaný dusík tiež znižuje kvalitu ocele. Napriek tomu, že vodík je zadržiavaný v nevýznamnom množstve (0,0007%), koncentruje sa okolo inklúzií v interkryštalických oblastiach a nachádza sa hlavne pozdĺž hraníc zŕn, ale spôsobuje vysoké napätie v mikroobjemoch, čo vedie k zníženiu odolnosti ocele voči krehkému lomu, k zníženiu v dočasnej odolnosti a zhoršovaní vlastností plastov. Preto musí byť roztavená oceľ (napr. Počas zvárania) chránená pred atmosférou.
V závislosti od typu dodávky sú ocele rozdelené na valcované za tepla a tepelne spracované (normalizované alebo tepelne vylepšené). V stave valcovanom za tepla nemá oceľ vždy optimálnu sadu vlastností. Počas normalizácie sa štruktúra ocele zjemňuje, zvyšuje sa jej homogenita a zvyšuje sa húževnatosť, ale nedochádza k významnému zvýšeniu pevnosti. Tepelné spracovanie (kalenie vo vode a vysokoteplotné temperovanie) umožňuje získať ocele s vysokou pevnosťou, ktoré dobre odolávajú krehkému lomu. Náklady na tepelné spracovanie ocele je možné výrazne znížiť, ak sa kalenie vykonáva priamo z valcovaného ohrevu.
Oceľ používaná v stavebných kovových konštrukciách sa vyrába hlavne dvoma spôsobmi: v otvorených nístejových peciach a v konvertoroch čistených kyslíkom. Vlastnosti ocelí s otvoreným ohniskom a ocelí na konverziu kyslíka sú prakticky rovnaké, ale spôsob výroby kyslíkového konvertora je oveľa lacnejší a postupne nahrádza otvorený krb. Na najkritickejšie časti, kde sa požaduje obzvlášť vysoká kvalita kovu, sa používajú aj ocele získané pretavením elektrolytickej ocele (ESR). S rozvojom elektrometalurgie je možné širšie využitie pri konštrukcii ocelí získavaných v elektrických peciach. Elektrostal má nízky obsah škodlivých nečistôt a vysokú kvalitu.
Podľa stupňa deoxidácie môžu byť ocele vriace, polopokojné a pokojné.
Nedeoxidované ocele pri vlievaní do foriem v dôsledku uvoľňovania plynov vrieť. Takáto oceľ sa nazýva vriaca a ukazuje sa, že je viac znečistená plynmi a menej homogénna.
Mechanické vlastnosti sa mierne líšia pozdĺž dĺžky ingotu v dôsledku nerovnomerného rozloženia chemických prvkov. To platí najmä pre hlavovú časť, ktorá sa ukazuje ako najvoľnejšia (kvôli zmršťovaniu a najväčšiemu nasýteniu plynmi), dochádza k najväčšej segregácii škodlivých nečistôt a uhlíka. Preto je defektná časť odrezaná od ingotu, čo je približne 5% hmotnosti ingotu. Vriace ocele, ktoré majú pomerne dobré vlastnosti z hľadiska medze klzu a medznej pevnosti, sú menej odolné voči krehkému lomu a starnutiu.
Na zlepšenie kvality nízkouhlíkovej ocele sa deoxiduje pridaním kremíka od 0,12 do 0,3% alebo hliníka do 0,1%. Kremík (alebo hliník) v kombinácii s rozpusteným kyslíkom znižuje jeho škodlivý účinok. Pri kombinácii s kyslíkom tvoria deoxidátory v jemne rozptýlenej fáze kremičitany a hlinitany, ktoré zvyšujú počet miest kryštalizácie a prispievajú k tvorbe jemnozrnnej štruktúry ocele, čo vedie k zvýšeniu jej kvality a mechanických vlastností. Deoxidované ocele sa pri naliatí do foriem nevaria, preto sa nazývajú pokojné m a. Z hlavy kľudového oceľového ingotu sa odreže časť približne 15%. Pokojná oceľ je homogénnejšia, lepšie zvariteľná, lepšie odoláva dynamickým účinkom a krehkému lomu. Pokojné ocele sa používajú na výrobu kritických štruktúr, ktoré sú vystavené dynamickým vplyvom.
Pokojné ocele sú však o 12% drahšie ako vriace, čo ich obmedzuje v použití a v prípade, že je to z technických a ekonomických dôvodov výhodné, prechádzajú na výrobu konštrukcií z polo-pokojovej ocele.
Polosvorná oceľ má strednú kvalitu medzi varom a pokojom. Je deoxidovaný menším množstvom kremíka - 0,05 - 0,15% (zriedka hliníkom). Menšia časť je odrezaná z hlavy ingotu, čo sa rovná asi 8% hmotnosti ingotu. Pokiaľ ide o náklady, polopokojné ocele tiež zaujímajú medzipolohu. Nízkolegované ocele sa dodávajú väčšinou pokojne (zriedka polopokojné) verzie.
1.2.2. Štandardizácia ocelí. Hlavnou normou, ktorou sa riadia vlastnosti ocelí pre stavebné kovové konštrukcie, je GOST 27772 - 88. Podľa GOST sú konštrukčné tvary vyrobené z ocelí 1 С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, pre plechové a univerzálne valcované výrobky a ohýbané profily, oceľ С390, С390К, С440, С590, Tiež sa používa С590К. Oceľ С345, С375, С390 a С440 je možné dodávať s vyšším obsahom medi (na zvýšenie odolnosti proti korózii), pričom k označeniu ocele je pridané písmeno „D“.
Chemické zloženie ocelí a mechanické vlastnosti sú uvedené v tabuľke. 1.2 a 1.3.
Valcovanú oceľ je možné dodávať valcovanú za tepla aj tepelne upravovanú. Voľbu chemického zloženia a druhu tepelného spracovania určuje rastlina. Hlavnou vecou je poskytnúť požadované vlastnosti. Oceľový plech C345 môže byť teda vyrobený z ocele s chemickým zložením C245 s tepelným zlepšením. V tomto prípade je k označeniu ocele pridané písmeno T, napríklad S345T.
V závislosti od prevádzkovej teploty štruktúr a stupňa nebezpečenstva krehkého lomu sa nárazové skúšky pre ocele C345 a C375 vykonávajú pri rôznych teplotách, preto sa dodávajú v štyroch kategóriách a k označeniu ocele sa pridáva číslo kategórie napríklad C345-1; S345-2.
Štandardizované charakteristiky pre každú kategóriu sú uvedené v tabuľke. 1.4.
Požičovňa sa dodáva v dávkach. Dávka pozostáva z valcovaných výrobkov rovnakej veľkosti, jednej panvy z taveniny a jedného režimu tepelného spracovania. Pri kontrole kvality kovu sa z dávky odoberú náhodne dve vzorky.
Z každej vzorky sa vyrobí jedna vzorka na skúšky v ťahu a ohybe a dve vzorky na stanovenie rázovej húževnatosti pri každej teplote. Ak výsledky testu nespĺňajú požiadavky GOST, vykonajte ho
opakované testy na dvojnásobnom počte vzoriek. Ak opakované testy ukázali neuspokojivé výsledky, dávka sa odmietne.
Zvárateľnosť ocele sa posudzuje uhlíkovým ekvivalentom,%:
kde C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P - hmotnostný podiel uhlíka, mangánu, kremíka, chrómu, niklu, medi, vanádu a fosforu, %.
Ak s,<0,4%, то сварка стали не вызывает затруднений, при 0,4 %< С,< 0,55 % сварка возможна, но требует принятия специальных мер по предотвращению возникновения трещины. При С э >0,55%, riziko praskania sa dramaticky zvyšuje.
Aby sa skontrolovala kontinuita kovu a zabránilo sa delaminácii, v prípade potreby sa na žiadosť zákazníka vykoná ultrazvukové testovanie.
Charakteristickou črtou GOST 27772 - 88 je použitie metód štatistickej kontroly pre niektoré ocele (С275, С285, С375), ktoré zaručujú poskytnutie štandardných hodnôt pre medzu klzu a medznú odolnosť.
Stavebné kovové konštrukcie sú tiež vyrobené z ocelí dodávaných v súlade s normami GOST 380 - 88 „Uhlíková oceľ bežnej kvality“, GOST 19281-73 „Nízkolegované oceľové profily a tvarované“, GOST 19282 - 73 „Nízkolegovaná hrubá doska a širokopásmové univerzálne“ a ďalšie normy.
Neexistujú žiadne zásadné rozdiely medzi vlastnosťami ocelí s rovnakým chemickým zložením, ale dodávaných podľa rôznych noriem. Rozdiel je v metódach ovládania a označení. Podľa GOST 380 - 88 so zmenami v označení triedy ocele sú teda uvedené skupiny dodávok, spôsob deoxidácie a kategória.
Pri dodávke v skupine A závod zaručuje mechanické vlastnosti, v skupine B - chemické zloženie, v skupine C - mechanické vlastnosti a chemické zloženie.
Stupeň deoxidácie je označený písmenami KP (var), SP (pokojný) a PS (polopokojný).
Kategória ocele uvádza typ skúšok rázovej húževnatosti: kategória 2 - skúšky rázovej húževnatosti sa nevykonávajú, 3 - vykonávajú sa pri teplote +20 ° C, 4 - pri teplote -20 ° C, 5 - pri teplota -20 ° C a po mechanickom starnutí, 6 - po mechanickom starnutí.
V stavebníctve sa používajú hlavne ocele triedy VstZkp2, VstZpsb a VstZsp5, ako aj oceľ s vysokým obsahom mangánu VstZGps5.
Podľa GOST 19281-73 a GOST 19282-73 je obsah hlavných prvkov uvedený v označení triedy ocele. Chemické zloženie ocele 09G2S sa dešifruje napríklad takto: 09 - obsah uhlíka v stotinách percent, G2 - mangán v množstve od 1 do 2%, C - kremík do 1 %.
Na konci triedy ocele je uvedená kategória, t.j. typ skúšky rázovej pevnosti. Pre nízkolegované ocele bolo stanovených 15 kategórií, testy sa vykonávajú pri teplotách do -70 ° C. Ocele dodávané podľa rôznych noriem sú vzájomne zameniteľné (pozri tabuľku 1.3).
Vlastnosti ocele závisia od chemického zloženia suroviny, spôsobu tavenia a objemu taviacich jednotiek, redukčnej sily a teploty počas valcovania, chladiacich podmienok hotového valcovaného výrobku atď.
Pri takom množstve faktorov ovplyvňujúcich kvalitu ocele je celkom prirodzené, že ukazovatele pevnosti a ďalších vlastností majú určité rozpätie a môžu byť považované za náhodné hodnoty. Predstavu o variabilite charakteristík poskytujú štatistické histogramy distribúcie, ktoré ukazujú relatívny podiel (frekvenciu) konkrétnej hodnoty charakteristiky.
1.2.4 Vysokopevnostné ocele(29 kN / cm2< <40 кН/см 2). Стали повышенной прочности (С345 - С390) получают либо введением при выплавке стали легирующих
aditíva, hlavne mangán a kremík, menej často nikel a chróm, alebo žiaruvzdorné
nízkouhlíková oceľ (С345Т).
Zároveň sa ťažnosť ocele mierne zníži a dĺžka oblasti výťažku sa zníži na 1-1,5%.
Vysokopevné ocele sú zvárané o niečo horšie (obzvlášť ocele s vysokým obsahom kremíka) a niekedy vyžadujú použitie špeciálnych technologických opatrení na zabránenie vzniku horúcich trhlín.
Pokiaľ ide o odolnosť proti korózii, väčšina ocelí tejto skupiny má blízko k nízkouhlíkovým oceliam.
Ocele s vysokým obsahom medi (S345D, S375D, S390D) majú vyššiu odolnosť proti korózii.
Štruktúra jemných zŕn nízkolegovaných ocelí poskytuje výrazne vyššiu odolnosť proti krehkému lomu.
Vysoká hodnota rázovej húževnatosti sa udržiava pri teplotách -40 ° C a nižších, čo umožňuje použitie týchto ocelí na konštrukcie prevádzkované v severných oblastiach. Vďaka vyšším pevnostným vlastnostiam vedie použitie vysokopevných ocelí k úspore kovu až o 20 -25%.
1.2.5 Vysokopevnostné ocele(> 40 kN / cm2). Valcovaná vysokopevná oceľ
(C440 -C590) sa spravidla získava legovaním a tepelným spracovaním.
Na legovanie sa používajú prvky tvoriace nitridy, ktoré prispievajú k tvorbe jemnozrnnej štruktúry.
Vysokopevné ocele nemusia mať medzu klzu (pri o>,> 50 kN / cm 2) a ich ťažnosť (predĺženie) klesá na 14% a menej.
Pomer sa zvyšuje na 0,8 - 0,9, čo neumožňuje zohľadniť plastické deformácie pri výpočte štruktúr z týchto ocelí.
Voľba chemického zloženia a režimu tepelného spracovania môže výrazne zvýšiť odolnosť proti krehkému lomu a poskytnúť vysokú rázovú húževnatosť pri teplotách až -70 ° C. Pri výrobe štruktúr existujú určité ťažkosti. Vysoká pevnosť a nízka ťažnosť vyžadujú výkonnejšie zariadenia na rezanie, rovnanie, vŕtanie a ďalšie operácie.
Pri zváraní tepelne spracovaných ocelí v dôsledku nerovnomerného zahrievania a rýchleho chladenia dochádza v rôznych zónach zváraného spoja k rôznym štrukturálnym transformáciám. V niektorých oblastiach sa vytvrdzované štruktúry vytvárajú so zvýšenou pevnosťou a krehkosťou (tvrdé medzivrstvy), v iných kov podlieha vysokému popúšťaniu a má zníženú pevnosť a vysokú plasticitu (mäkké medzivrstvy).
Zmäkčenie ocele v tepelne upravenej zóne môže dosiahnuť 5-30%, čo je potrebné vziať do úvahy pri navrhovaní zváraných konštrukcií z tepelne upravených ocelí.
Zavedenie niektorých prvkov vytvárajúcich karbidy (molybdén, vanád) do kompozície ocele znižuje zmäkčujúci účinok.
Použitie vysokopevnostných ocelí vedie k úsporám kovov až o 25-30% v porovnaní so štruktúrami z nízkouhlíkových ocelí a je obzvlášť vhodné vo veľkokapacitných a silne zaťažených konštrukciách.
1.2.6 Ocele odolné voči atmosfére. Na zvýšenie odolnosti kovu proti korózii
na stavbu sa používajú nízkolegované ocele
množstvá (zlomky percenta) prvkov, ako je chróm, nikel a meď.
V štruktúrach vystavených atmosférickým vplyvom sú ocele s prídavkom fosforu (napríklad oceľ S345K) veľmi účinné. Na povrchu takýchto ocelí sa vytvorí tenký oxidový film, ktorý má dostatočnú pevnosť a chráni kov pred vznikom korózie. Zvárateľnosť ocele v prítomnosti fosforu sa však zhoršuje. Navyše vo valcovaných výrobkoch veľkých hrúbok má kov zníženú odolnosť proti chladu, preto sa odporúča použitie ocele S345K pre hrúbky nepresahujúce 10 mm.
V štruktúrach, ktoré kombinujú ložiskové a uzatváracie funkcie (napríklad membránové povlaky), sa široko používa tenkostenná oceľ. Na zvýšenie trvanlivosti takýchto štruktúr sa odporúča použiť nerezovú chrómovú oceľ triedy ОХ18Т1Ф2, ktorá neobsahuje nikel. Mechanické vlastnosti ocele OH18T1F2:
50 kN / cm2, = 36 kN / cm2,> 33 %. Pri veľkých hrúbkach majú valcované výrobky z chrómových ocelí zvýšenú krehkosť, avšak vlastnosti tenko -valcovaných výrobkov (najmä s hrúbkou do 2 mm) umožňujú použitie v konštrukciách pri konštrukčných teplotách do -40 ° C. ° C
1.2.7. Výber ocelí pre stavebné kovové konštrukcie. Voľba ocele sa robí na základe variantného návrhu a technickej a ekonomickej analýzy, pričom sa zohľadňujú odporúčania noriem. Aby sa zjednodušilo usporiadanie kovu, pri výbere ocele by sa malo snažiť o väčšie zjednotenie štruktúr, zníženie počtu ocelí a profilov. Výber ocele závisí od nasledujúcich parametrov, ktoré ovplyvňujú výkonnosť materiálu:
teplota prostredia, v ktorom je konštrukcia namontovaná a prevádzkovaná. Tento faktor zohľadňuje zvýšené riziko krehkého lomu pri nízkych teplotách;
povaha zaťaženia, ktorá určuje zvláštnosť práce materiálu a štruktúr pri dynamickom, vibračnom a premenlivom zaťažení;
typ napäťového stavu (jednoosé stlačenie alebo napätie, plochý alebo objemový stav napätia) a úroveň vznikajúcich napätí (silne alebo slabo zaťažené prvky);
spôsob spájania prvkov, ktorý určuje úroveň ich vlastných napätí, stupeň koncentrácie napätia a vlastnosti materiálu v spojovacej zóne;
hrúbka valcovaných výrobkov použitých v prvkoch. Tento faktor zohľadňuje zmenu vlastností ocele so zvyšujúcou sa hrúbkou.
V závislosti od pracovných podmienok materiálu sú všetky typy štruktúr rozdelené do štyroch skupín.
TO prvá skupina zahŕňa zvárané konštrukcie pracujúce v obzvlášť náročných podmienkach alebo priamo vystavené dynamickému, vibračnému alebo pohyblivému zaťaženiu (napríklad žeriavové nosníky, nosníky pracovnej plošiny alebo prvky nadjazdu, ktoré priamo preberajú zaťaženie z koľajových vozidiel, priehradových väzníkov atď.). Stresový stav takýchto štruktúr sa vyznačuje vysokou úrovňou a vysokou frekvenciou zaťaženia.
Konštrukcie prvej skupiny pracujú v najťažších podmienkach, čo prispieva k možnosti ich krehkého alebo únavového zlyhania, a preto sú na tieto vlastnosti kladené najvyššie požiadavky na vlastnosti ocelí.
NS druhá skupina zahŕňa zvárané konštrukcie pôsobiace na statické zaťaženie pri pôsobení jednoosého a jednoznačného dvojosového poľa ťahového napätia (napríklad priehradové nosníky, nosníky, podlahové a strešné nosníky a ďalšie napnuté, napnuté ohýbacie a ohýbacie prvky), ako aj konštrukcie prvého skupina bez zváraných spojov ...
Štruktúram tejto skupiny je spoločné zvýšené riziko krehkého lomu spojeného s prítomnosťou poľa ťahového napätia. Pravdepodobnosť únavového zlyhania je tu menšia ako pre štruktúry prvej skupiny.
TO tretia skupina zahŕňa zvárané konštrukcie pracujúce s prevažujúcim účinkom tlakových napätí (napríklad stĺpy, regály, podpery pre zariadenia a iné prvky na stlačené a stlačené ohýbanie), ako aj konštrukcie druhej skupiny bez zváraných spojov.
TO štvrtá skupina zahŕňajú pomocné konštrukcie a prvky (kravaty, hrazdené prvky, schody, ploty atď.), Rovnako ako konštrukcie tretej skupiny bez zváraných spojov.
Ak pre konštrukcie tretej a štvrtej skupiny stačí obmedziť sa na požiadavky na pevnosť pri statickom zaťažení, potom je pre štruktúry prvej a druhej skupiny dôležité posúdiť odolnosť ocele voči dynamickým účinkom a krehkému lomu.
V materiáloch pre zvárané konštrukcie musí byť vyhodnotená zvárateľnosť. Požiadavky na konštrukčné prvky, ktoré nemajú zvárané spoje, je možné znížiť, pretože absencia polí zváracieho napätia, nižšia koncentrácia napätia a ďalšie faktory zlepšujú ich činnosť.
V rámci každej skupiny štruktúr sú v závislosti od prevádzkovej teploty na ocele kladené požiadavky na rázovú húževnatosť pri rôznych teplotách.
Normy obsahujú zoznam ocelí v závislosti od skupiny štruktúr a klimatickej oblasti výstavby.
Konečný výber ocele v rámci každej skupiny by sa mal vykonať na základe porovnania technických a ekonomických ukazovateľov (spotreba ocele a náklady na konštrukcie), ako aj so zreteľom na poradie kovu a technologické možnosti výrobcu. V kompozitných štruktúrach (napríklad delených nosníkoch, priehradových väzbách atď.) Je ekonomicky uskutočniteľné použiť dve ocele: vyššiu pevnosť pre silne zaťažené prvky (priehradové väzníky, nosníky) a nižšiu pevnosť pre ľahko zaťažené prvky (priehradová mriežka, pásy nosníkov) ).
1.2.8. Zliatiny hliníka. Hliník sa svojimi vlastnosťami výrazne líši od ocele. Jeho hustota = 2,7 t / m 3, t.j. takmer 3 krát menšia ako hustota ocele. Modul pozdĺžnej elasticity hliníka E = 71 000 MPa, šmykový modul G = 27 000 MPa, čo je približne 3 -krát menej ako modul pozdĺžnej pružnosti a šmykový modul ocele.
Hliník nemá podušku. Priamka elastických deformácií sa priamo transformuje do krivky elastoplastických deformácií (obr. 1.7). Hliník je veľmi plastický: predĺženie pri pretrhnutí dosahuje 40 - 50%, ale jeho pevnosť je veľmi nízka: = 6 ... 7 kN / cm 2 a konvenčná medza klzu = 2 ... 3 kN / cm 2. Čistý hliník sa rýchlo pokryje silným oxidovým filmom, ktorý zabraňuje ďalšej korózii.
Vďaka svojej veľmi nízkej pevnosti sa komerčne čistý hliník v stavebných konštrukciách používa zriedka. Významný nárast pevnosti hliníka sa dosahuje jeho legovaním s horčíkom, mangánom, meďou, kremíkom. zinok a niektoré ďalšie prvky.
Dočasná odolnosť legovaného hliníka (zliatin hliníka) je v závislosti od zloženia legujúcich prísad 2-5 krát vyššia ako u komerčne čistého; Relatívne predĺženie je však 2 až 3 krát nižšie. S nárastom teploty pevnosť hliníka klesá a pri teplotách nad 300 ° C sa blíži k nule (pozri obr. 1.7).
Charakteristikou radu viaczložkových zliatin A1 - Mg - Si, Al - Cu - Mg, Al - Mg - Zn je ich schopnosť ďalej zvyšovať pevnosť počas starnutia po tepelnom spracovaní; takéto zliatiny sa nazývajú tepelne vytvrdené.
Konečná pevnosť niektorých vysokopevných zliatin (systémy Al - Mg - Zn) po tepelnom spracovaní a umelom starnutí presahuje 40 kN / cm 2, pričom relatívne predĺženie je iba 5-10%. Tepelné spracovanie zliatin s dvojitým zložením (Al-Mg, Al-Mn) nevedie k vytvrdzovaniu, takéto zliatiny sa nazývajú tepelne netvrdené.
Zvýšenie nominálneho medze klzu výrobkov vyrobených z týchto zliatin faktorom 1,5 - 2 je možné dosiahnuť deformáciou za studena (autofretáž), pričom sa tiež výrazne zníži relatívne predĺženie. Je potrebné poznamenať, že ukazovatele všetkých základných fyzikálnych vlastností zliatin, bez ohľadu na zloženie legujúcich prvkov a stav, sa prakticky nelíšia od ukazovateľov pre čistý hliník.
Odolnosť zliatin proti korózii závisí od zloženia legujúcich prísad, stavu dodania a stupňa agresivity vonkajšieho prostredia.
Polotovary zo zliatin hliníka sa vyrábajú v špecializovaných závodoch: plechy a pásy-valcovaním na viacvalcových mlynoch; rúry a profily - extrúziou na horizontálnych hydraulických lisoch, ktoré umožňujú získať profily najrozmanitejšieho tvaru prierezu vrátane profilov s uzavretými dutinami.
Na polotovaroch odoslaných z továrne je uvedený stupeň zliatiny a stav dodávky: M - mäkký (žíhaný); H - za studena; H2 - pološtandardizovaný; T - vytvrdené a prirodzene starnuté 3 - 6 dní pri izbovej teplote; T1 - vytvrdený a umelo starnutý niekoľko hodín pri zvýšených teplotách; T4 - nie je úplne stvrdnutý a prirodzene starne; T5 - nie je úplne vytvrdený a umelo starne. Polotovary dodávané bez spracovania nemajú žiadne ďalšie označenie.
Z veľkého počtu tried hliníka sa na použitie v stavebníctve odporúčajú nasledujúce:
Tepelne netvrdené zliatiny: AD1 a AMtsM; AMg2M a AMg2MH2 (listy); AMg2M (potrubia);
Tepelne tvrdené zliatiny: AD31T1; AD31T4 a AD31T5 (profily);
1915 a 1915T; 1925 a 1925T; 1935, 1935T, AD31T (profily a rúry).
Všetky vyššie uvedené zliatiny, s výnimkou 1925T, ktorá sa používa iba na nitované konštrukcie, dobre zvárajú. Na odliatky sa používa odlievacia zliatina triedy AL8.
Vďaka svojej nízkej hmotnosti, odolnosti voči korózii, chladu, nemagnetickosti, neiskrivosti, trvanlivosti a dobrému vzhľadu majú hliníkové konštrukcie široké možnosti uplatnenia v mnohých oblastiach stavebníctva. Vzhľadom na vysoké náklady je však použitie zliatin hliníka v stavebných konštrukciách obmedzené.
Hliník a nehrdzavejúca oceľ môžu vyzerať podobne, ale v skutočnosti sú úplne odlišné. Pamätajte si týchto 10 rozdielov a riaďte sa nimi pri výbere druhu kovu pre váš projekt.
- Pomer pevnosti k hmotnosti. Hliník zvyčajne nie je taký pevný ako oceľ, ale je tiež oveľa ľahší. To je hlavný dôvod, prečo sú lietadlá vyrobené z hliníka.
- Korózia Nerezová oceľ sa skladá zo železa, chrómu, niklu, mangánu a medi. Chróm sa pridáva ako prvok na zaistenie odolnosti proti korózii. Hliník je vysoko odolný voči oxidácii a korózii, predovšetkým vďaka špeciálnemu filmu na kovovom povrchu (pasivačná vrstva). Keď hliník oxiduje, jeho povrch zbelie a niekedy sa na ňom objavia jamy. V niektorých extrémne kyslých alebo zásaditých prostrediach môže hliník korodovať katastrofálnym spôsobom.
- Tepelná vodivosť. Hliník má oveľa lepšiu tepelnú vodivosť ako nehrdzavejúca oceľ. To je jeden z hlavných dôvodov, prečo sa používa pre automobilové radiátory a klimatizácie.
- Cena. Hliník je spravidla lacnejší ako nehrdzavejúca oceľ.
- Vyrábateľnosť. Hliník je pomerne mäkký a dá sa ľahšie rezať a deformovať. Nerezová oceľ je odolnejší materiál, s ktorým sa však ťažšie pracuje, pretože sa ťažšie deformuje.
- Zváranie. Nerezová oceľ je pomerne ľahko zváraná, zatiaľ čo hliník môže byť problematický.
- Tepelné vlastnosti. Nerezovú oceľ je možné používať pri oveľa vyšších teplotách ako hliník, ktorý môže byť veľmi mäkký už pri 200 stupňoch.
- Elektrická vodivosť. Nerezová oceľ je v porovnaní s väčšinou kovov skutočne slabým vodičom. Hliník je na druhej strane veľmi dobrým vodičom elektriny. Vďaka svojej vysokej vodivosti, nízkej hmotnosti a odolnosti voči korózii sú nadzemné prenosové vedenia vysokého napätia obvykle vyrobené z hliníka.
- Sila. Nerezová oceľ je pevnejšia ako hliník.
- Vplyv na potraviny. Nerezová oceľ reaguje s jedlom menej. Hliník môže reagovať s potravinami, ktoré môžu ovplyvniť farbu a zápach kovu.
Stále si nie ste istí, ktorý kov je vhodný pre vaše ciele? Kontaktujte nás telefonicky, e -mailom alebo príďte do našej kancelárie. Naši správcovia účtov vám pomôžu urobiť správnu voľbu!
V súčasnosti možno najbežnejšie nelegálne ozbrojené skupiny na ruskom trhu rozdeliť do troch veľkých skupín:
- systémy so spodnou konštrukciou zo zliatin hliníka;
- systémy s podkonštrukciou z pozinkovanej ocele s polymérnym povlakom;
- systémy s konštrukciou z nehrdzavejúcej ocele.
Najlepšiu pevnosť a termofyzikálne parametre nepochybne poskytujú podbité konštrukcie z nehrdzavejúcej ocele.
Porovnávacia analýza fyzikálnych a mechanických vlastností materiálov
* Vlastnosti nehrdzavejúcej a pozinkovanej ocele sa mierne líšia.
Tepelné a pevnostné charakteristiky nehrdzavejúcej ocele a hliníka
1. Vzhľadom na 3 -krát nižšiu únosnosť a 5,5 -krát vyššiu tepelnú vodivosť hliníka je konzola zo zliatiny hliníka silnejším „studeným mostom“ ako konzola z nehrdzavejúcej ocele. Indikátorom toho je koeficient tepelnej inžinierstva rovnomernosti obklopujúcej štruktúry. Podľa výskumných údajov bol koeficient tepelnej rovnomernosti uzatváracej štruktúry pri použití systému z nehrdzavejúcej ocele 0,86-0,92 a pre hliníkové systémy 0,6-0,7, čo si vyžaduje položenie veľkej hrúbky izolácie a podľa toho zvýšiť náklady na fasádu ...
Pre Moskvu je požadovaná odolnosť proti prenosu tepla stien, berúc do úvahy koeficient tepelnej rovnomernosti, pre nerezový držiak 3,13 / 0,92 = 3,4 (m2. ° C) / W, pre hliníkový držiak - 3,13 / 0,7 = 4,47 (m 2. ° C) / W, tj 1,07 (m 2, ° C) / W vyššie. Pri použití hliníkových konzol by preto hrúbka izolácie (s koeficientom tepelnej vodivosti 0,045 W / (m. ° C) mala byť braná o takmer 5 cm viac (1,07 * 0,045 = 0,048 m).
2. Vzhľadom na väčšiu hrúbku a tepelnú vodivosť hliníkových konzol podľa výpočtov vykonaných vo Výskumnom ústave stavebnej fyziky pri teplote vonkajšieho vzduchu -27 ° C môže teplota na kotve klesnúť na -3,5 ° C a ešte nižšie, pretože pri výpočtoch bola plocha prierezu hliníkového držiaka braná ako 1,8 cm 2, zatiaľ čo v skutočnosti je to 4-7 cm 2. Pri použití konzoly z nehrdzavejúcej ocele bola teplota v kotve +8 ° C. To znamená, že pri použití hliníkových konzol kotva funguje v zóne striedajúcich sa teplôt, kde je možná kondenzácia vlhkosti na kotve, po ktorej nasleduje zmrazenie. Tým sa postupne zničí materiál konštrukčnej vrstvy steny okolo kotvy a podľa toho sa zníži jej únosnosť, čo je dôležité najmä pre steny z materiálu s nízkou únosnosťou (penobetón, dutá tehla atď.). Tepelnoizolačné tesnenia pod konzolu súčasne vďaka svojej malej hrúbke (3-8 mm) a vysokej (vzhľadom na izoláciu) tepelnej vodivosti znižujú tepelné straty iba o 1-2%, t.j. prakticky neporušujú „studený most“ a majú malý vplyv na teplotu kotvy.
3. Nízka tepelná rozťažnosť vodítok. Tepelná deformácia hliníkovej zliatiny je 2,5 -krát väčšia ako u nehrdzavejúcej ocele. Nerezová oceľ má nižší koeficient tepelnej rozťažnosti (10 10 -6 ° C -1) ako hliník (25 10 -6 ° C -1). V súlade s tým bude predĺženie 3 -metrových koľajníc pri teplotnom rozdiele od -15 ° C do +50 ° C 2 mm pre oceľ a 5 mm pre hliník. Na kompenzáciu tepelnej rozťažnosti hliníkového vedenia je preto potrebných niekoľko opatrení:
konkrétne zavedenie ďalších prvkov do subsystému - pohyblivé sane (pre konzoly v tvare U) alebo oválne otvory s priechodkami pre nity - nie pevná fixácia (pre konzoly v tvare L).
To nevyhnutne vedie k komplikácii a zvýšeniu nákladov na subsystém alebo nesprávnej inštalácii (pretože sa veľmi často stáva, že inštalatéri nepoužívajú priechodky alebo nesprávne upevňujú zostavu ďalšími prvkami).
V dôsledku týchto opatrení zaťaženie závažia padá iba na nosné konzoly (horné a dolné), zatiaľ čo ostatné slúžia iba ako podpera, čo znamená, že kotvy nie sú rovnomerne zaťažené a to je potrebné vziať do úvahy pri vývoji projektovej dokumentácie. , ktoré sa často jednoducho nerobí. V oceľových systémoch je celé zaťaženie rozložené rovnomerne - všetky uzly sú pevne pripevnené - nevýznamná tepelná rozťažnosť je kompenzovaná prácou všetkých prvkov v štádiu elastickej deformácie.
Konštrukcia zarážky umožňuje vytvoriť medzeru medzi doskami v systémoch z nehrdzavejúcej ocele od 4 mm, zatiaľ čo v hliníkových systémoch - najmenej 7 mm, čo navyše mnohým zákazníkom nevyhovuje a kazí vzhľad budovy. Okrem toho musí zarážka zaistiť voľný pohyb obkladových dosiek o množstvo predĺženia vodidiel, inak sa platne zrútia (najmä na križovatke vodidiel) alebo uvoľnia zarážku (obe môžu viesť k pádu obkladu taniere). V oceľovom systéme nehrozí uvoľnenie svorkových nôh, ku ktorému v priebehu času môže v hliníkových systémoch dôjsť v dôsledku veľkých teplotných deformácií.
Protipožiarne vlastnosti nehrdzavejúcej ocele a hliníka
Teplota topenia nehrdzavejúcej ocele 1800 ° C a hliníka 630/670 ° C (v závislosti od zliatiny). Teplota počas požiaru na vnútornom povrchu dlaždice (podľa výsledkov testov regionálneho certifikačného centra OPYTNOE) dosahuje 750 ° C. Pri použití hliníkových štruktúr teda môže dôjsť k roztaveniu spodnej stavby a zrúteniu časti fasády (v oblasti okenného otvoru) a pri teplote 800-900 ° C samotný hliník podporuje spaľovanie. Nerezová oceľ sa v prípade požiaru neroztopí, preto je z hľadiska požiarnej bezpečnosti najvhodnejšia. Napríklad v Moskve sa pri výstavbe výškových budov spravidla nesmie používať hliníkové spodné stavby.
Korozívne vlastnosti
K dnešnému dňu je jediným spoľahlivým zdrojom odolnosti proti korózii konkrétnej spodnej stavby, a teda aj trvanlivosti, znalecký posudok „ExpertKorr-MISiS“.
Najtrvanlivejšie sú konštrukcie z nehrdzavejúcej ocele. Životnosť takýchto systémov je najmenej 40 rokov v mestskej priemyselnej atmosfére so strednou agresivitou a najmenej 50 rokov v relatívne čistej atmosfére so slabou agresivitou.
Zliatiny hliníka majú vďaka oxidovému filmu vysokú odolnosť proti korózii, ale za podmienok zvýšeného obsahu chloridov a síry v atmosfére môže dôjsť k rýchlo sa rozvíjajúcej medzikryštalickej korózii, ktorá vedie k výraznému zníženiu pevnosti konštrukčných prvkov a ich deštrukcii . Životnosť konštrukcie vyrobenej zo zliatin hliníka v mestskej priemyselnej atmosfére priemernej agresivity teda nepresahuje 15 rokov. Podľa požiadaviek spoločnosti Rosstroy však v prípade použitia zliatin hliníka na výrobu prvkov spodnej stavby nezákonných ozbrojených skupín musia mať všetky prvky nevyhnutne anódový povlak. Anodický povlak predlžuje životnosť spodnej stavby zliatiny hliníka. Pri inštalácii spodnej stavby sú však jej rôzne prvky spojené nitmi, pre ktoré sú vyvŕtané otvory, čo spôsobuje porušenie anódového povlaku v mieste prichytenia, to znamená, že sa nevyhnutne vytvoria oblasti bez anódového povlaku. Okrem toho oceľové jadro hliníkového nitu spolu s hliníkovým médiom prvku tvorí galvanický pár, čo tiež vedie k rozvoju aktívnych procesov medzikryštalickej korózie v miestach pripevnenia prvkov spodnej stavby. Je potrebné poznamenať, že často nízke náklady na jeden alebo iný systém NVF so spodnou štruktúrou zliatiny hliníka sú práve kvôli absencii ochranného anódového povlaku na systémových prvkoch. Bezohľadní výrobcovia takýchto spodných štruktúr šetria na drahých elektrochemických eloxovacích procesoch.
Pozinkovaná oceľ má z hľadiska trvanlivosti konštrukcie nedostatočnú odolnosť proti korózii. Ale po nanesení polymérneho povlaku bude životnosť spodnej stavby z pozinkovanej ocele s polymérnym povlakom 30 rokov v mestskej priemyselnej atmosfére so strednou agresivitou a 40 rokov v relatívne čistej atmosfére so slabou agresivitou.
Porovnaním vyššie uvedených ukazovateľov hliníkových a oceľových spodných konštrukcií môžeme dospieť k záveru, že oceľové spodné stavby vo všetkých ohľadoch výrazne prevyšujú hliník.