Wakati wa kuchagua bidhaa za chuma - reli za kitambaa cha joto na matusi, sahani na ua, grates au handrails - tunachagua, kwanza kabisa, nyenzo. Kijadi, chuma cha pua, alumini na chuma cha kawaida cha nyeusi (chuma cha kaboni) kinachukuliwa kuwa washindani. Kuwa na idadi ya sifa zinazofanana, wao, hata hivyo, hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa kila mmoja. Ni mantiki kuzilinganisha na kujua ni ipi bora: alumini au chuma cha pua(chuma nyeusi, kutokana na upinzani wake wa chini wa kutu, haitazingatiwa).
Alumini: sifa, faida, hasara
Moja ya metali nyepesi zaidi kutumika katika sekta. Inaendesha joto vizuri sana na haipatikani na kutu ya oksijeni. Alumini huzalishwa katika aina kadhaa: kila moja na viungio vyake vinavyoongeza nguvu, upinzani wa oxidation, malleability. Hata hivyo, isipokuwa alumini ya daraja la ndege ya gharama kubwa sana, wote wanashiriki drawback moja: kuwa laini sana. Sehemu zilizotengenezwa na chuma hiki huharibika kwa urahisi. Ndiyo maana haiwezekani kutumia alumini ambapo kuna shinikizo nyingi kwenye bidhaa wakati wa operesheni (nyundo ya maji katika mifumo ya usambazaji wa maji, kwa mfano).
Upinzani wa kutu wa alumini bei ya juu kwa kiasi fulani. Ndiyo, chuma haina "kuoza". Lakini tu kutokana na safu ya kinga ya oksidi, ambayo huunda kwenye bidhaa katika suala la masaa katika hewa.
Chuma cha pua
Aloi ina kivitendo hakuna vikwazo - isipokuwa kwa bei ya juu. Haiogopi kutu, sio kinadharia, kama alumini, lakini kivitendo: hakuna filamu ya oksidi inayoonekana juu yake, ambayo inamaanisha kuwa baada ya muda " chuma cha pua»haifichiki.
Chuma cha pua ni kizito kidogo kuliko alumini, hufanya kazi nzuri ya kushughulikia mshtuko, shinikizo la juu na mikwaruzo (haswa alama ambazo zina manganese). Uhamisho wake wa joto ni mbaya zaidi kuliko ule wa alumini: lakini shukrani kwa hili, chuma haina "jasho", kuna condensation kidogo juu yake.
Kulingana na matokeo ya kulinganisha, inakuwa wazi - kufanya kazi ambapo uzito wa chini wa chuma, nguvu na kuegemea inahitajika, chuma cha pua ni bora kuliko alumini.
Maelezo ya alumini: Alumini haina mabadiliko ya polimorphic, ina kimiani cha mchemraba kilicho katikati ya uso na muda wa = 0.4041 nm. Alumini na aloi zake hujikopesha vizuri kwa deformation ya moto na baridi - rolling, forging, pressing, kuchora, bending, karatasi stamping na shughuli nyingine.
Aloi zote za alumini zinaweza kuwa na svetsade, na aloi maalum zinaweza kuunganishwa na aina nyingine za kulehemu. Aloi za alumini zilizopigwa zimegawanywa kuwa ngumu na zisizo ngumu na matibabu ya joto.
Mali yote ya aloi imedhamiriwa sio tu na njia ya kupata bidhaa ya kumaliza nusu na matibabu ya joto, lakini haswa na muundo wa kemikali na haswa kwa asili ya awamu - ngumu za kila aloi. Sifa za aloi za alumini za kuzeeka hutegemea aina za kuzeeka: eneo, awamu au mgando.
Katika hatua ya kuzeeka ya mgando (T2 na TZ), upinzani wa kutu huongezeka kwa kiasi kikubwa, na mchanganyiko bora zaidi wa sifa za nguvu, upinzani wa kutu wa dhiki, kutu ya exfoliating, ugumu wa fracture (K 1c) na plastiki (hasa katika mwelekeo wa wima) hutolewa. .
Hali ya bidhaa za kumaliza nusu, asili ya kufunika na mwelekeo wa kukata sampuli huonyeshwa kama ifuatavyo - Hadithi ya alumini iliyovingirishwa:
M - Soft, annealed
T - Mwenye hasira na mwenye umri wa kawaida
T1 - Ngumu na umri wa bandia
T2 - Imeimarishwa na kuzeeka bandia kwa ugumu wa juu wa kuvunjika na upinzani bora dhidi ya kutu ya dhiki.
ТЗ - Imeimarishwa na kuzeeka kwa njia bandia kulingana na hali inayotoa upinzani wa kutu wa juu zaidi na ugumu wa kuvunjika.
H - Inayofanya kazi kwa baridi (karatasi zilizofanya kazi baridi za aloi kama vile duralumia karibu 5-7%)
P - Nusu sanifu
H1 - Imeimarishwa kufanya kazi ngumu (ugumu wa kufanya kazi wa karatasi takriban 20%)
TPP - Ngumu na umri wa kawaida, kuongezeka kwa nguvu
GK - Imevingirwa moto (shuka, sahani)
B - Ufungaji wa teknolojia
A - Uwekaji wa kawaida
JUU - Vifuniko vinene (8% kwa kila upande)
D - mwelekeo wa longitudinal (pamoja na nyuzi)
P - Mwelekeo wa kupita
B - Mwelekeo wa urefu (unene)
X - Mwelekeo wa chord
P - Mwelekeo wa radial
PD, DP, VD, VP, ХР, РХ - Mwelekeo wa kukata sampuli, kutumika kuamua ugumu wa fracture na kiwango cha ukuaji wa ufa wa uchovu. Barua ya kwanza inaashiria mwelekeo wa mhimili wa sampuli, ya pili inaashiria mwelekeo wa ndege, kwa mfano: PV - mhimili wa mfano unaambatana na upana wa bidhaa iliyomalizika, na ndege ya ufa ni sawa na urefu au unene. .
Uchambuzi na upatikanaji wa sampuli za alumini: Ores. Hivi sasa, alumini hupatikana kutoka kwa aina moja tu ya ore - bauxite. Bauxite inayotumika kawaida huwa na 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.
Sampuli kutoka kwa bauxite huchukuliwa kulingana na sheria za jumla, kulipa kipaumbele maalum kwa uwezekano wa kunyonya unyevu na nyenzo, na pia kwa uwiano tofauti wa uwiano wa chembe kubwa na ndogo. Uzito wa sampuli inategemea ukubwa wa utoaji uliojaribiwa: kutoka kwa kila tani 20, angalau kilo 5 lazima zichukuliwe kwenye sampuli ya jumla.
Wakati wa kuchukua sampuli ya bauxite kwenye mirundo yenye umbo la koni, vipande vidogo hukatwa kutoka kwa vipande vyote vikubwa vyenye uzito wa kilo 2 vilivyowekwa kwenye duara na eneo la m 1 na kuingizwa kwenye koleo. Kiasi kinachokosekana kinajazwa na chembe ndogo za nyenzo zilizochukuliwa kutoka kwa uso wa upande wa koni iliyojaribiwa.
Nyenzo zilizochaguliwa hukusanywa katika vyombo vilivyofungwa sana.
Nyenzo zote za sampuli huvunjwa katika crusher kwa chembe za ukubwa wa mm 20, hutiwa ndani ya koni, hupunguzwa na tena kusagwa kwa chembe za ukubwa.<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.
Maandalizi zaidi ya sampuli kwa uchambuzi hufanyika baada ya kukausha saa 105 ° C. Ukubwa wa chembe ya sampuli kwa ajili ya uchambuzi inapaswa kuwa chini ya 0.09 mm, kiasi cha nyenzo kinapaswa kuwa kilo 50.
Sampuli za bauxite zilizoandaliwa zinakabiliwa sana na delamination. Ikiwa sampuli zinazojumuisha chembe zenye ukubwa<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.
Sampuli kutoka kwa floridi kioevu huyeyuka hutumika katika ukalishaji wa elektroliti ya alumini kuyeyuka kama elektroliti huchukuliwa kwa kijiko cha chuma kutoka kwenye kuyeyuka kwa umajimaji baada ya kuondoa amana kigumu kwenye uso wa bafu. Sampuli ya kioevu ya kuyeyuka hutiwa kwenye mold na ingot ndogo na vipimo vya 150x25x25 mm hupatikana; kisha sampuli nzima inasagwa hadi saizi ya chembe ya sampuli ya maabara ya chini ya 0.09 mm ...
Alumini inayoyeyuka: Kulingana na ukubwa wa uzalishaji, asili ya utupaji na uwezo wa nishati, kuyeyuka kwa aloi za alumini kunaweza kufanywa katika tanuu za crucible, katika tanuu za upinzani wa umeme na katika tanuu za umeme za induction.
Kuyeyuka kwa aloi za alumini inapaswa kuhakikisha sio tu ubora wa juu wa aloi ya kumaliza, lakini pia tija kubwa ya vitengo na, kwa kuongeza, gharama ya chini ya kutupwa.
Njia inayoendelea zaidi ya kuyeyusha aloi za alumini ni njia ya kupokanzwa induction na mikondo ya mzunguko wa viwanda.
Teknolojia ya utayarishaji wa aloi za alumini ina hatua za kiteknolojia sawa na teknolojia ya utayarishaji wa aloi kulingana na metali nyingine yoyote.
1. Wakati wa kuyeyuka juu ya metali safi ya nguruwe na ligatures, kwanza kabisa mzigo (kabisa au sehemu) alumini, na kisha kufuta ligatures.
2. Wakati wa kuyeyuka kwa kutumia alloy ya awali ya nguruwe au silumin ya nguruwe katika malipo, kwanza kabisa, aloi za nguruwe hupakiwa na kuyeyuka, na kisha kiasi kinachohitajika cha alumini na ligatures huongezwa.
3. Katika tukio ambalo malipo yanajumuisha taka na ingots, ni kubeba katika mlolongo wafuatayo: ingots ya msingi ya alumini, castings iliyokataliwa (ingots), taka (daraja la kwanza) na remelting iliyosafishwa na ligatures.
Copper inaweza kuletwa ndani ya kuyeyuka sio tu kwa namna ya ligature, lakini pia kwa namna ya shaba ya electrolytic au taka (kuanzishwa kwa kufuta).
1.2.1. Tabia za jumla za chuma. Chuma ni aloi ya chuma iliyo na kaboni iliyo na viambatanisho vya aloi ambavyo huboresha ubora wa chuma na uchafu unaodhuru unaoingia kwenye chuma kutoka kwa madini au huundwa wakati wa kuyeyusha.
Muundo wa chuma. Katika hali imara, chuma ni mwili wa polycrystalline, unaojumuisha fuwele nyingi zinazoelekezwa tofauti (nafaka). Katika kila fuwele, atomi (kwa usahihi zaidi, ioni zenye chaji) hupangwa kwa utaratibu katika maeneo ya kimiani ya anga. chuma ni sifa ya mwili-katikati (BCC) na uso katikati (FCC) cubic kimiani kioo (Mchoro 1.4). Kila nafaka kama malezi ya fuwele ina anisotropiki kali na ina sifa tofauti katika mwelekeo tofauti. Kwa idadi kubwa ya nafaka zenye mwelekeo tofauti, tofauti hizi zinarekebishwa, kwa takwimu, kwa wastani katika pande zote, mali huwa sawa, na chuma hufanya kama mwili wa quasi-isotropic.
Muundo wa chuma hutegemea hali ya fuwele, utungaji wa kemikali, matibabu ya joto na hali ya rolling.
Kiwango cha kuyeyuka cha chuma safi ni 1535 ° C; wakati wa ugumu, fuwele za chuma safi huundwa - ferrite, kinachojulikana kama chuma-8 na kimiani kilichowekwa katikati mwa mwili (Mchoro 1.4). a); kwa joto la 1490 ° C, recrystallization hutokea, na 5-chuma hupita kwenye γ-chuma na kimiani kilichowekwa katikati ya uso (Mchoro 1.4, Mtini. b). Kwa joto la 910 ° C na chini, fuwele za γ-chuma hugeuka tena kuwa zile za mwili, na hali hii inabaki hadi joto la kawaida. Marekebisho ya mwisho yanaitwa a-chuma.
Kwa kuanzishwa kwa kaboni, kiwango cha kuyeyuka hupungua na kwa chuma kilicho na kaboni ya 0.2% ni takriban 1520 ° C. Wakati wa kupoeza, suluhisho thabiti la kaboni katika y-iron huundwa, inayoitwa austenite, ambayo atomi za kaboni ziko katikati ya kimiani ya fcc. Kwa joto chini ya 910 ° C, mtengano wa austenite huanza. -chuma kinachotokana na kimiani cha bcc (ferrite) huyeyusha kaboni vibaya. Ferrite inapotolewa, austenite hutajiriwa na kaboni na kwa joto la 723 ° C hugeuka kuwa pearlite - mchanganyiko wa ferrite na carbide ya chuma Fe 3 C, inayoitwa cementite.
Mchele. 1.4. Latisi ya fuwele ya ujazo:
a- mwili unaozingatia;
b- iliyozingatia uso
Kwa hiyo, kwa joto la kawaida, chuma kina awamu mbili kuu: ferrite na saruji, ambayo huunda nafaka za kujitegemea, na pia zinajumuishwa kwa namna ya sahani katika utungaji wa pearlite (Mchoro 1.5). Nafaka nyepesi - ferrite, giza - perlite).
Ferrite ni plastiki sana na nguvu ya chini, saruji ni ngumu na brittle. Perlite ina mali ambayo ni ya kati kati ya zile za ferrite na saruji. Kulingana na maudhui ya kaboni, sehemu moja au nyingine ya kimuundo inatawala. Ukubwa wa nafaka za ferrite na pearlite hutegemea idadi ya vituo vya crystallization na hali ya baridi na huathiri kwa kiasi kikubwa mali ya mitambo ya chuma (nafaka nzuri zaidi, ubora wa juu wa chuma).
Aloying livsmedelstillsatser, kuingia katika ufumbuzi imara na ferrite, kuimarisha. Kwa kuongeza, baadhi yao, kutengeneza carbides na nitridi, huongeza idadi ya maeneo ya crystallization na kuchangia katika kuundwa kwa muundo mzuri-grained.
Chini ya ushawishi wa matibabu ya joto, muundo, ukubwa wa nafaka na umumunyifu wa vipengele vya alloying hubadilika, ambayo husababisha mabadiliko katika mali ya chuma.
Aina rahisi zaidi ya matibabu ya joto ni kuhalalisha. Inajumuisha kurejesha bidhaa zilizovingirwa kwa joto la malezi ya austenite na baridi ya baadae katika hewa. Baada ya kuhalalisha, muundo wa chuma umeagizwa zaidi, ambayo inasababisha uboreshaji wa nguvu na mali ya plastiki ya chuma kilichovingirwa na ugumu wake wa athari, pamoja na ongezeko la homogeneity.
Kwa baridi ya haraka ya chuma iliyochomwa hadi joto linalozidi joto la mabadiliko ya awamu, chuma ni ngumu.
Miundo inayoundwa baada ya ugumu huipa chuma nguvu zake za juu. Hata hivyo, plastiki yake hupungua, na tabia ya fracture brittle huongezeka. Ili kudhibiti mali ya mitambo ya chuma ngumu na uundaji wa muundo unaohitajika, ni hasira, i.e. inapokanzwa hadi halijoto ambayo mabadiliko yanayohitajika ya kimuundo hutokea, ikishikilia joto hili kwa muda unaohitajika na kisha kupoa polepole 1.
Wakati wa kusonga, kama matokeo ya kupunguzwa, muundo wa chuma hubadilika. Kuna kusaga kwa nafaka na mwelekeo wao tofauti kando na kwenye bidhaa iliyovingirishwa, ambayo husababisha anisotropy fulani ya mali. Joto la rolling na kiwango cha baridi pia vina ushawishi mkubwa. Kwa kiwango cha juu cha baridi, uundaji wa miundo ya kuzima inawezekana, ambayo inasababisha kuongezeka kwa mali ya nguvu ya chuma. Kadiri hisa iliyovingirishwa inavyozidi kuwa nzito, ndivyo kiwango cha kupunguza na baridi inavyopungua. Kwa hiyo, kwa ongezeko la unene wa bidhaa zilizovingirwa, sifa za nguvu hupungua.
Kwa hivyo, kwa kutofautiana kwa utungaji wa kemikali, njia za rolling na matibabu ya joto, inawezekana kubadili muundo na kupata chuma na nguvu maalum na mali nyingine.
Uainishaji wa chuma. Kulingana na mali zao za nguvu, chuma kimegawanywa katika vikundi vitatu: kawaida (<29 кН/см 2), повышенной ( = 29...40 кН/см 2) и высокой прочности ( >40 kN / cm 2).
Kuongeza nguvu ya chuma kunapatikana kwa alloying na matibabu ya joto.
Kwa utungaji wa kemikali, vyuma vinagawanywa katika chuma cha kaboni na alloy. Vyuma vya kawaida vya kaboni vinajumuisha chuma na kaboni na baadhi
kuongeza ya silicon (au alumini) na manganese. Viungio vingine havijaletwa maalum na vinaweza kuingia kwenye chuma kutoka kwa ore (shaba, chromium, nk).
Carbon (Y) 1, kuongeza nguvu ya chuma, inapunguza ductility yake na mbaya zaidi weldability, kwa hiyo, chuma cha chini cha kaboni tu na maudhui ya kaboni ya si zaidi ya 0.22% hutumiwa kwa ajili ya kujenga miundo ya chuma.
Mbali na chuma na kaboni, vyuma vya alloy vina viongeza maalum vinavyoboresha ubora wao. Kwa kuwa viungio vingi kwa kiwango kimoja au kingine huzidisha weldability ya chuma, na pia kuongeza gharama yake, vyuma vya aloi ya chini na maudhui ya jumla ya viungio vya si zaidi ya 5% hutumiwa hasa katika ujenzi.
Nyongeza kuu za aloi ni silicon (C), manganese (G), shaba (D), chromium (X), nikeli (N), vanadium (F), molybdenum (M), alumini (Yu), nitrojeni (A).
Silicon hupunguza chuma, i.e. hufunga oksijeni ya ziada na huongeza nguvu zake, lakini hupunguza ductility, hudhuru weldability na upinzani kutu katika maudhui kuongezeka. Madhara ya silicon yanaweza kulipwa kwa kuongezeka kwa maudhui ya manganese.
Manganese huongeza nguvu, ni deoxidizer nzuri na, kuchanganya na sulfuri, hupunguza madhara yake mabaya. Zaidi ya 1.5% manganese, chuma inakuwa brittle.
Copper huongeza kidogo nguvu ya chuma na huongeza upinzani wake kwa kutu. Maudhui ya shaba nyingi (zaidi ya 0.7%) huchangia kuzeeka kwa chuma na huongeza brittleness yake.
Chromium na nikeli huongeza nguvu ya chuma bila kupunguza ductility yake na kuboresha upinzani wake wa kutu.
Alumini huondoa oksidi ya chuma vizuri, hupunguza athari mbaya ya fosforasi, na huongeza ugumu.
Vanadium na molybdenum huongeza nguvu na karibu hakuna kupunguza ductility na kuzuia softening ya joto-treated chuma wakati wa kulehemu.
Nitrojeni isiyofungwa huchangia kuzeeka kwa chuma na kuifanya kuwa brittle, hivyo haipaswi kuwa zaidi ya 0.009%. Katika hali iliyounganishwa na kemikali na alumini, vanadium, titani na vipengele vingine, huunda nitridi na inakuwa kipengele cha alloying, na kuchangia kuundwa kwa muundo mzuri na uboreshaji wa mali ya mitambo.
Fosforasi ni ya uchafu unaodhuru, kwa kuwa, kutengeneza suluhisho thabiti na ferrite, huongeza brittleness ya chuma, haswa kwa joto la chini (brittleness baridi). Walakini, mbele ya alumini, fosforasi inaweza kutumika kama sehemu ya aloi ambayo huongeza upinzani wa kutu wa chuma. Uzalishaji wa vyuma vinavyostahimili hali ya hewa ni msingi wa hili.
Sulfuri, kutokana na kuundwa kwa sulfidi ya chuma yenye kiwango cha chini, hufanya chuma nyekundu-brittle (inakabiliwa na kupasuka kwa joto la 800-1000 ° C). Hii ni muhimu hasa kwa miundo iliyo svetsade. Athari mbaya ya sulfuri hupunguzwa na maudhui yaliyoongezeka ya manganese. Maudhui ya sulfuri na fosforasi katika chuma ni mdogo na haipaswi kuwa zaidi ya 0.03 - 0.05%, kulingana na aina (daraja) ya chuma.
Athari mbaya juu ya mali ya mitambo ya chuma ni kueneza kwake na gesi ambazo zinaweza kupata kutoka anga hadi chuma katika hali ya kuyeyuka. Oksijeni hufanya kama sulfuri, lakini kwa kiwango kikubwa, na huongeza brittleness ya chuma. Nitrojeni isiyofungwa pia inapunguza ubora wa chuma. Ingawa hidrojeni huhifadhiwa kwa kiasi kidogo (0.0007%), ikizingatia kuingizwa katika mikoa ya intercrystalline na kuwa iko hasa kwenye mipaka ya nafaka, husababisha mkazo mkubwa katika microvolumes, ambayo husababisha kupungua kwa upinzani wa chuma kwa kuvunjika kwa brittle, kupungua. katika upinzani wa muda na kuzorota kwa mali ya plastiki. Kwa hivyo, chuma kilichoyeyuka (kwa mfano wakati wa kulehemu) lazima kilindwe kutoka kwa anga.
Kulingana na aina ya utoaji, vyuma vinagawanywa katika joto-limekwisha na kutibiwa joto (kawaida au kuboreshwa kwa joto). Katika hali ya moto-akavingirisha, chuma haina daima seti mojawapo ya mali. Wakati wa kuhalalisha, muundo wa chuma husafishwa, homogeneity yake huongezeka, na ugumu huongezeka, lakini hakuna ongezeko kubwa la nguvu hutokea. Matibabu ya joto (kuzima katika maji na joto la juu) hufanya iwezekanavyo kupata vyuma vya juu ambavyo vinastahimili fracture ya brittle. Gharama ya matibabu ya joto ya chuma inaweza kupunguzwa kwa kiasi kikubwa ikiwa kuzima unafanywa moja kwa moja kutoka kwa inapokanzwa rolling.
Chuma kilichotumiwa katika ujenzi wa miundo ya chuma huzalishwa hasa kwa njia mbili: katika tanuri za wazi na katika waongofu wa oksijeni-kusafishwa. Sifa za vyuma vya kufungua na kubadilisha oksijeni ni sawa, hata hivyo, njia ya uzalishaji wa kubadilisha oksijeni ni ya bei nafuu zaidi na hatua kwa hatua inachukua nafasi ya wazi. Kwa sehemu muhimu zaidi, ambapo ubora wa juu wa chuma unahitajika, vyuma vilivyopatikana na electroslag remelting (ESR) pia hutumiwa. Pamoja na maendeleo ya electrometallurgy, matumizi pana katika ujenzi wa vyuma vilivyopatikana katika tanuu za umeme inawezekana. Elektrostal ina maudhui ya chini ya uchafu unaodhuru na ubora wa juu.
Kulingana na kiwango cha deoxidation, vyuma vinaweza kuchemsha, nusu-utulivu na utulivu.
Vyuma visivyo na deoxidized huchemka wakati wa kumwaga kwenye molds kutokana na kutolewa kwa gesi. Chuma vile huitwa kuchemsha na hugeuka kuwa unajisi zaidi na gesi na chini ya homogeneous.
Mali ya mitambo hutofautiana kidogo kwa urefu wa ingot kutokana na usambazaji usio sawa wa vipengele vya kemikali. Hii inatumika hasa kwa sehemu ya kichwa, ambayo inageuka kuwa huru zaidi (kutokana na kupungua na kueneza zaidi kwa gesi), mgawanyiko mkubwa zaidi wa uchafu unaodhuru na kaboni hutokea ndani yake. Kwa hiyo, sehemu yenye kasoro imekatwa kutoka kwenye ingot, ambayo ni takriban 5% ya wingi wa ingot. Vyuma vinavyochemka, vilivyo na sifa nzuri katika suala la uimara wa mavuno na uimara wa mwisho, havistahimili kuvunjika kwa brittle na kuzeeka.
Ili kuboresha ubora wa chuma cha chini cha kaboni, hutolewa kwa kuongeza silicon kutoka 0.12 hadi 0.3% au alumini hadi 0.1%. Silicon (au alumini), ikichanganya na oksijeni iliyoyeyushwa, inapunguza athari yake mbaya. Wakati pamoja na oksijeni, deoxidizers huunda silicates na aluminates katika awamu ya kutawanywa vizuri, ambayo huongeza idadi ya maeneo ya fuwele na kuchangia kuundwa kwa muundo mzuri wa chuma, ambayo husababisha kuongezeka kwa ubora wake na mali ya mitambo. Vyuma vya deoxidized havi chemsha wakati hutiwa ndani ya ukungu, kwa hivyo huitwa utulivu m na. Sehemu ya takriban 15% hukatwa kutoka kwa kichwa cha ingot ya chuma iliyotulia. Chuma tulivu ni homogeneous zaidi, weld bora, bora kupinga dhiki ya nguvu na fracture brittle. Vyuma vya utulivu hutumiwa katika utengenezaji wa miundo muhimu iliyo wazi kwa athari za nguvu.
Hata hivyo, vyuma vya utulivu ni karibu 12% ya gharama kubwa zaidi kuliko vyuma vya kuchemsha, ambayo huwafanya kuzuia matumizi yao na kubadili, wakati ni manufaa kwa sababu za kiufundi na kiuchumi, kwa utengenezaji wa miundo kutoka kwa chuma cha nusu-tulivu.
Chuma isiyo na utulivu ni ya kati katika ubora kati ya kuchemsha na utulivu. Imetolewa kwa kiasi kidogo cha silicon - 0.05 - 0.15% (mara chache na alumini). Sehemu ndogo hukatwa kutoka kwa kichwa cha ingot, sawa na karibu 8% ya wingi wa ingot. Kwa upande wa gharama, vyuma vya nusu-utulivu pia huchukua nafasi ya kati. Vyuma vya aloi ya chini hutolewa katika matoleo mengi ya utulivu (mara chache nusu-utulivu).
1.2.2. Usanifu wa vyuma. Kiwango kikuu kinachosimamia sifa za vyuma kwa ajili ya kujenga miundo ya chuma ni GOST 27772 - 88. Kulingana na GOST, maumbo ya kimuundo yanafanywa kwa vyuma 1 С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345К, С375, kwa karatasi na bidhaa zilizovingirishwa zima na sehemu za bent, С3900, С390К, 4900, С390, chuma С590К pia hutumiwa. Chuma С345, С375, С390 na С440 zinaweza kutolewa kwa maudhui ya juu ya shaba (kuongeza upinzani wa kutu), wakati herufi "D" inaongezwa kwa muundo wa chuma.
Muundo wa kemikali wa chuma na mali ya mitambo huwasilishwa kwenye meza. 1.2 na 1.3.
Chuma kilichovingirwa kinaweza kutolewa kwa moto-akavingirisha na kutibiwa joto. Uchaguzi wa muundo wa kemikali na aina ya matibabu ya joto imedhamiriwa na mmea. Jambo kuu ni kutoa mali zinazohitajika. Kwa hivyo, chuma cha karatasi S345 kinaweza kufanywa kwa chuma na muundo wa kemikali wa C245 na uboreshaji wa joto. Katika kesi hii, barua T inaongezwa kwa jina la chuma, kwa mfano S345T.
Kulingana na joto la uendeshaji wa miundo na kiwango cha hatari ya kupasuka kwa brittle, vipimo vya athari kwa chuma C345 na C375 hufanywa kwa joto tofauti, kwa hiyo hutolewa katika makundi manne, na nambari ya kitengo huongezwa kwa uteuzi wa chuma. , kwa mfano, C345-1; S345-2.
Sifa sanifu kwa kila kategoria zimetolewa kwenye jedwali. 1.4.
Ukodishaji hutolewa kwa makundi. Kundi lina bidhaa zilizovingirwa za ukubwa sawa, ladle moja ya kuyeyuka na hali moja ya matibabu ya joto. Wakati wa kuangalia ubora wa chuma, sampuli mbili zinachukuliwa kwa nasibu kutoka kwa kundi.
Sampuli moja ya majaribio ya kubadilika na kubadilika na sampuli mbili za kubainisha nguvu ya athari katika kila halijoto hufanywa kutoka kwa kila sampuli. Ikiwa matokeo ya mtihani hayakidhi mahitaji ya GOST, basi fanya
majaribio yanayorudiwa kwenye idadi iliyoongezwa maradufu ya sampuli. Ikiwa majaribio ya mara kwa mara yameonyesha matokeo yasiyo ya kuridhisha, basi kundi linakataliwa.
Weldability ya chuma hutathminiwa na kaboni sawa,%:
ambapo C, Mn, Si, Cr, Ni, Cu, V, P - sehemu kubwa ya kaboni, manganese, silicon, chromium, nickel, shaba, vanadium na fosforasi, %.
Ikiwa na,<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% hatari ya kupasuka huongezeka sana.
Kuangalia kuendelea kwa chuma na kuzuia delamination, ikiwa ni lazima, upimaji wa ultrasonic unafanywa kwa ombi la mteja.
Kipengele tofauti cha GOST 27772 - 88 ni matumizi ya mbinu za udhibiti wa takwimu kwa baadhi ya vyuma (С275, С285, С375), ambayo inahakikisha utoaji wa maadili ya kawaida kwa nguvu ya mavuno na nguvu ya mwisho.
Kujenga miundo ya chuma pia hutengenezwa kwa vyuma vinavyotolewa kwa mujibu wa GOST 380 - 88 "chuma cha kaboni cha ubora wa kawaida", GOST 19281 - 73 "Chuma cha chini cha alloy kilichopangwa na umbo", GOST 19282 - 73 "Sahani ya chuma ya aloi ya chini na Broadband zima" na viwango vingine.
Hakuna tofauti za kimsingi kati ya mali ya chuma na muundo sawa wa kemikali, lakini hutolewa kulingana na viwango tofauti. Tofauti iko katika njia za udhibiti na uteuzi. Kwa hivyo, kulingana na GOST 380 - 88 na mabadiliko katika muundo wa daraja la chuma, kikundi cha utoaji, njia ya deoxidation na kitengo kinaonyeshwa.
Inapotolewa kwa kikundi A, mmea huhakikisha mali ya mitambo, katika kikundi B - utungaji wa kemikali, katika kundi C - mali ya mitambo na utungaji wa kemikali.
Kiwango cha deoxidation kinaonyeshwa na barua KP (kuchemsha), SP (utulivu) na PS (nusu-utulivu).
Jamii ya chuma inaonyesha aina ya vipimo vya nguvu ya athari: kitengo cha 2 - vipimo vya nguvu vya athari havifanyiki, 3 - hufanyika kwa joto la +20 ° С, 4 - kwa joto la -20 ° С, 5 - kwa joto. joto la -20 ° С na baada ya kuzeeka kwa mitambo , 6 - baada ya kuzeeka kwa mitambo.
Katika ujenzi, daraja la chuma VstZkp2, VstZpsb na VstZsp5 hutumiwa hasa, pamoja na chuma kilicho na maudhui ya juu ya manganese VstZGps5.
Kwa mujibu wa GOST 19281-73 na GOST 19282-73, maudhui ya vipengele kuu yanaonyeshwa katika uteuzi wa daraja la chuma. Kwa mfano, muundo wa kemikali wa chuma cha 09G2S hufafanuliwa kama ifuatavyo: 09 - maudhui ya kaboni katika mia ya asilimia, G2 - manganese kwa kiasi kutoka 1 hadi 2%, C - silicon hadi 1. %.
Mwishoni mwa daraja la chuma, kiwanja kinaonyeshwa, i.e. aina ya mtihani wa nguvu ya athari. Kwa vyuma vya aloi ya chini, aina 15 zimeanzishwa, vipimo vinafanywa kwa joto la chini hadi -70 ° C. Vyuma vinavyotolewa kulingana na viwango tofauti vinaweza kubadilishana (tazama jedwali 1.3).
Sifa za chuma hutegemea muundo wa kemikali wa malisho, njia ya kuyeyusha na kiasi cha vitengo vya kuyeyusha, nguvu ya kupunguza na joto wakati wa kusonga, hali ya baridi ya bidhaa iliyomalizika, nk.
Kwa sababu mbalimbali zinazoathiri ubora wa chuma, ni kawaida kabisa kwamba viashiria vya nguvu na mali nyingine vina kuenea fulani na vinaweza kuchukuliwa kuwa maadili ya random. Wazo la kutofautiana kwa sifa hutolewa na histograms za takwimu za usambazaji, kuonyesha uwiano wa jamaa (frequency) ya thamani fulani ya tabia.
1.2.4 Vyuma vya juu vya nguvu(29 kN / cm 2< <40 кН/см 2). Стали повышенной прочности (С345 - С390) получают либо введением при выплавке стали легирующих
viungio, hasa manganese na silicon, mara chache nikeli na chromium, au sugu ya joto.
chuma cha chini cha kaboni (С345Т).
Wakati huo huo, ductility ya chuma hupungua kidogo, na urefu wa eneo la mavuno hupungua hadi 1-1.5%.
Vyuma vya nguvu vya juu vina svetsade mbaya zaidi (hasa vyuma vilivyo na silicon ya juu) na wakati mwingine huhitaji matumizi ya hatua maalum za kiteknolojia ili kuzuia uundaji wa nyufa za moto.
Kwa upande wa upinzani wa kutu, vyuma vingi vya kundi hili viko karibu na vyuma vya chini vya kaboni.
Vyuma vilivyo na shaba ya juu (S345D, S375D, S390D) vina upinzani wa juu wa kutu.
Muundo mzuri wa nafaka wa vyuma vya chini vya aloi hutoa upinzani wa juu zaidi wa kuvunjika kwa brittle.
Thamani ya ugumu wa athari kubwa huhifadhiwa kwa joto la -40 ° C na chini, ambayo inafanya uwezekano wa kutumia vyuma hivi kwa miundo inayoendeshwa katika mikoa ya kaskazini. Kutokana na mali ya juu ya nguvu, matumizi ya vyuma na kuongezeka kwa nguvu husababisha akiba ya chuma hadi 20 -25%.
1.2.5 Vyuma vya juu vya nguvu(> 40 kN / cm 2). Imeviringishwa chuma chenye nguvu ya juu
(C440 -C590) hupatikana, kama sheria, kwa alloying na matibabu ya joto.
Kwa alloying, vipengele vya kutengeneza nitridi hutumiwa, ambayo huchangia kuundwa kwa muundo mzuri.
Vyuma vya juu-nguvu vinaweza kutokuwa na eneo la mavuno (saa o>,> 50 kN / cm 2), na ductility yao (elongation) hupungua hadi 14% na chini.
Uwiano huongezeka hadi 0.8 - 0.9, ambayo hairuhusu deformations ya plastiki kuzingatiwa wakati wa kuhesabu miundo iliyofanywa kwa vyuma hivi.
Uteuzi wa muundo wa kemikali na hali ya matibabu ya joto inaweza kuongeza kwa kiasi kikubwa upinzani dhidi ya fracture ya brittle na kutoa nguvu ya juu ya athari kwenye joto la chini hadi -70 ° C. Ugumu fulani hutokea katika utengenezaji wa miundo. Nguvu ya juu na ductility ya chini inahitaji vifaa vya nguvu zaidi vya kukata, kunyoosha, kuchimba visima na shughuli nyingine.
Wakati wa kulehemu vyuma vya kutibiwa na joto, kutokana na joto la kutofautiana na baridi ya haraka, mabadiliko mbalimbali ya kimuundo hutokea katika kanda tofauti za kuunganisha svetsade. Katika maeneo mengine, miundo iliyozimishwa huundwa kwa kuongezeka kwa nguvu na brittleness (interlayers ngumu), kwa wengine, chuma hupitia hasira ya juu na ina nguvu iliyopunguzwa na plastiki ya juu (interlayers laini).
Kupunguza laini ya chuma katika ukanda wa kutibiwa kwa joto kunaweza kufikia 5 - 30%, ambayo lazima izingatiwe wakati wa kubuni miundo yenye svetsade iliyofanywa kwa chuma cha joto.
Kuanzishwa kwa vipengele fulani vya kutengeneza carbudi (molybdenum, vanadium) katika utungaji wa chuma hupunguza athari ya kulainisha.
Matumizi ya vyuma vya juu-nguvu husababisha akiba ya chuma hadi 25-30% kwa kulinganisha na miundo iliyofanywa kwa chuma cha chini cha kaboni na inapendekezwa hasa katika miundo mikubwa na yenye kubeba sana.
1.2.6 Vyuma vinavyostahimili angahewa. Ili kuongeza upinzani wa kutu ya chuma
vyuma vya aloi ya chini hutumiwa katika ujenzi wa
kiasi (vipande vya asilimia) vipengele kama vile chromium, nikeli na shaba.
Katika miundo iliyo wazi kwa hali ya hewa, vyuma na kuongeza ya fosforasi (kwa mfano, chuma cha S345K) ni bora sana. Juu ya uso wa vyuma vile, filamu nyembamba ya oksidi huundwa, ambayo ina nguvu za kutosha na inalinda chuma kutokana na maendeleo ya kutu. Hata hivyo, weldability ya chuma mbele ya fosforasi kuzorota. Kwa kuongeza, katika bidhaa zilizovingirwa za unene mkubwa, chuma kina upinzani mdogo wa baridi, kwa hiyo, matumizi ya chuma S345K inapendekezwa kwa unene usiozidi 10 mm.
Katika miundo inayochanganya kazi za kuzaa na kufungwa (kwa mfano, mipako ya membrane), bidhaa za karatasi nyembamba hutumiwa sana. Ili kuongeza uimara wa miundo hiyo, ni vyema kutumia daraja la chuma cha chromium ОХ18Т1Ф2, ambayo haina nickel. Tabia ya mitambo ya chuma cha OH18T1F2:
50 kN / cm 2, = 36 kN / cm 2,> 33 %. Katika unene mkubwa, bidhaa zilizovingirishwa zilizotengenezwa kwa chuma cha chromium zimeongeza brittleness, hata hivyo, mali ya bidhaa za karatasi nyembamba (haswa na unene wa hadi 2 mm) hufanya iwezekanavyo kuitumia katika miundo kwa joto la kubuni hadi -40. °C.
1.2.7. Uteuzi wa chuma kwa ajili ya kujenga miundo ya chuma. Uchaguzi wa chuma unafanywa kwa misingi ya kubuni tofauti na uchambuzi wa kiufundi na kiuchumi, kwa kuzingatia mapendekezo ya kanuni. Ili kurahisisha utaratibu wa chuma, wakati wa kuchagua chuma, mtu anapaswa kujitahidi kwa umoja mkubwa wa miundo, kupunguza idadi ya chuma na wasifu. Uchaguzi wa chuma hutegemea vigezo vifuatavyo vinavyoathiri utendaji wa nyenzo:
joto la mazingira ambayo muundo umewekwa na kuendeshwa. Sababu hii inazingatia hatari ya kuongezeka kwa fracture ya brittle kwa joto la chini;
asili ya upakiaji, ambayo huamua upekee wa kazi ya nyenzo na miundo chini ya mizigo ya nguvu, vibration na kutofautiana;
aina ya hali ya dhiki (ukandamizaji wa uniaxial au mvutano, hali ya gorofa au ya volumetric stress) na kiwango cha matatizo yanayotokana (vipengele vilivyo na nguvu au dhaifu);
njia ya kujiunga na vipengele, ambayo huamua kiwango cha matatizo yao wenyewe, kiwango cha mkusanyiko wa dhiki na mali ya nyenzo katika eneo la kujiunga;
unene wa bidhaa zilizovingirwa zinazotumiwa katika vipengele. Sababu hii inazingatia mabadiliko katika mali ya chuma na unene unaoongezeka.
Kulingana na hali ya kazi ya nyenzo, kila aina ya miundo imegawanywa katika vikundi vinne.
KWA kundi la kwanza inajumuisha miundo yenye svetsade inayofanya kazi katika hali ngumu sana au inakabiliwa moja kwa moja na mizigo inayobadilika, ya kutetemeka au inayosonga (kwa mfano, mihimili ya kreni, mihimili ya jukwaa la kazi au vipengee vya kupita ambavyo huchukua moja kwa moja mzigo kutoka kwa hisa zinazozunguka, gussets, trusses, n.k.). Hali ya dhiki ya miundo hiyo ina sifa ya kiwango cha juu na mzunguko wa juu wa upakiaji.
Miundo ya kikundi cha kwanza hufanya kazi katika hali ngumu zaidi zinazochangia uwezekano wa kushindwa kwao kwa brittle au uchovu, kwa hiyo, mahitaji ya juu zaidi yanawekwa kwenye mali ya chuma kwa miundo hii.
NS kundi la pili inajumuisha miundo yenye svetsade inayofanya kazi kwenye mzigo tuli inapofunuliwa na uwanja wa mkazo wa uniaxial na usio na utata (kwa mfano, trusses, crossbars, mihimili ya sakafu na paa na vipengele vingine vilivyonyooshwa, vilivyopigwa na kupiga), pamoja na miundo ya kwanza. kikundi kwa kukosekana kwa viungo vya svetsade ...
Kawaida kwa miundo ya kikundi hiki ni hatari ya kuongezeka kwa fracture ya brittle inayohusishwa na kuwepo kwa uwanja wa mkazo wa mvutano. Uwezekano wa kushindwa kwa uchovu ni mdogo hapa kuliko kwa miundo ya kundi la kwanza.
KWA kundi la tatu inajumuisha miundo yenye svetsade inayofanya kazi chini ya athari kuu ya mikazo ya kushinikiza (kwa mfano, nguzo, racks, vifaa vya kusaidia vifaa na vitu vingine vya kukandamizwa na vilivyokandamizwa), pamoja na miundo ya kikundi cha pili kwa kukosekana kwa viungo vya svetsade.
KWA kundi la nne ni pamoja na miundo ya msaidizi na vipengele (vifungo, vipengele vya nusu-timbered, ngazi, ua, nk), pamoja na miundo ya kikundi cha tatu kwa kutokuwepo kwa viungo vya svetsade.
Ikiwa kwa miundo ya makundi ya tatu na ya nne ni ya kutosha kujizuia kwa mahitaji ya nguvu chini ya mizigo ya tuli, basi kwa miundo ya makundi ya kwanza na ya pili ni muhimu kutathmini upinzani wa chuma kwa athari za nguvu na fracture ya brittle.
Katika nyenzo za miundo iliyo svetsade, weldability lazima ichunguzwe. Mahitaji ya mambo ya kimuundo ambayo hayana viungo vya svetsade yanaweza kupunguzwa, kwa kuwa kutokuwepo kwa mashamba ya shida ya kulehemu, mkusanyiko wa chini wa dhiki na mambo mengine huboresha uendeshaji wao.
Ndani ya kila kikundi cha miundo, kulingana na joto la uendeshaji, mahitaji ya nguvu ya athari kwa joto tofauti huwekwa kwenye vyuma.
Kanuni zina orodha ya vyuma kulingana na kundi la miundo na eneo la hali ya hewa ya ujenzi.
Uchaguzi wa mwisho wa chuma ndani ya kila kikundi unapaswa kuzingatia kulinganisha kwa viashiria vya kiufundi na kiuchumi (matumizi ya chuma na gharama ya miundo), pamoja na kuzingatia utaratibu wa chuma na uwezo wa teknolojia ya mtengenezaji. Katika miundo yenye mchanganyiko (kwa mfano, mihimili iliyogawanyika, trusses, nk), inawezekana kiuchumi kutumia vyuma viwili: nguvu ya juu kwa vipengele vilivyobeba sana (chords za truss, mihimili) na nguvu ya chini kwa vipengele vilivyobeba kidogo (kibao cha truss, mtandao wa boriti. )
1.2.8. Aloi za alumini. Alumini inatofautiana sana na chuma katika mali zake. Uzito wake = 2.7 t / m 3, i.e. karibu mara 3 chini ya wiani wa chuma. Modulus ya elasticity ya longitudinal ya alumini E = 71 000 MPa, moduli ya shear G = MPa 27,000, ambayo ni takriban mara 3 chini ya moduli ya elasticity ya longitudinal na moduli ya shear ya chuma.
Alumini haina eneo la mtiririko. Mstari wa moja kwa moja wa deformations elastic moja kwa moja kubadilisha katika curve ya deformations elastoplastic (Mchoro 1.7). Alumini ni plastiki sana: elongation wakati wa mapumziko hufikia 40 - 50%, lakini nguvu zake ni ndogo sana: = 6 ... 7 kN / cm 2, na nguvu ya mavuno ya kawaida = 2 ... 3 kN / cm 2. Alumini safi hufunikwa haraka na filamu kali ya oksidi ambayo huzuia kutu zaidi.
Kwa sababu ya nguvu yake ya chini sana, alumini safi ya kibiashara haitumiki sana katika ujenzi wa miundo. Ongezeko kubwa la nguvu ya alumini hupatikana kwa kuiunganisha na magnesiamu, manganese, shaba, silicon. zinki na vipengele vingine.
Upinzani wa muda wa alumini ya aloi (aloi za alumini), kulingana na muundo wa viungio vya alloying, ni mara 2 -5 zaidi kuliko ile ya safi ya kibiashara; hata hivyo, urefu wa jamaa ni, kwa mtiririko huo, mara 2 - 3 chini. Kwa ongezeko la joto, nguvu za alumini hupungua na kwa joto la juu ya 300 ° C ni karibu na sifuri (tazama Mchoro 1.7).
Kipengele cha idadi ya aloi za multicomponent A1 - Mg - Si, Al - Cu - Mg, Al - Mg - Zn ni uwezo wao wa kuongeza nguvu zaidi wakati wa kuzeeka baada ya matibabu ya joto; aloi kama hizo huitwa ugumu wa joto.
Nguvu ya mwisho ya baadhi ya aloi za nguvu za juu (mifumo ya Al - Mg - Zn) baada ya matibabu ya joto na kuzeeka kwa bandia huzidi 40 kN / cm 2, wakati urefu wa jamaa ni 5-10% tu. Matibabu ya joto ya aloi na muundo mara mbili (Al-Mg, Al-Mn) haiongoi ugumu, aloi kama hizo huitwa zisizo ngumu za joto.
Kuongezeka kwa kiwango cha mazao ya kawaida ya bidhaa zilizofanywa kwa aloi hizi kwa sababu ya 1.5 - 2 inaweza kupatikana kwa deformation baridi (autofrettage), wakati urefu wa jamaa pia hupungua kwa kiasi kikubwa. Ikumbukwe kwamba viashiria vya mali yote ya msingi ya kimwili ya aloi, bila kujali muundo wa vipengele vya alloying na hali, kivitendo hazitofautiani na zile za alumini safi.
Upinzani wa kutu wa aloi hutegemea muundo wa viungio vya aloi, hali ya utoaji na kiwango cha ukali wa mazingira ya nje.
Bidhaa za kumaliza nusu kutoka kwa aloi za alumini zinatengenezwa katika viwanda maalum: karatasi na vipande - kwa kuvingirisha kwenye mill-roll nyingi; mabomba na wasifu - kwa extrusion kwenye vyombo vya habari vya usawa vya majimaji, ambayo inaruhusu kupata wasifu wa sura tofauti zaidi ya sehemu ya msalaba, ikiwa ni pamoja na wale walio na mashimo yaliyofungwa.
Juu ya bidhaa za kumaliza nusu zilizotumwa kutoka kwa kiwanda, daraja la alloy na hali ya utoaji huonyeshwa: M - laini (iliyounganishwa); H - baridi-kazi; H2 - nusu ya kawaida; T - ngumu na asili ya umri wa siku 3 - 6 kwa joto la kawaida; T1 - ngumu na umri wa bandia kwa saa kadhaa kwa joto la juu; T4 - sio ngumu kabisa na ya kawaida ya uzee; T5 - sio ngumu kabisa na umri wa bandia. Bidhaa za kumaliza nusu zilizowasilishwa bila usindikaji hazina sifa ya ziada.
Kati ya idadi kubwa ya darasa za alumini, zifuatazo zinapendekezwa kutumika katika ujenzi:
Aloi zisizo na ugumu wa joto: AD1 na AMtsM; AMg2M na AMg2MH2 (karatasi); AMg2M (mabomba);
Aloi zilizoimarishwa kwa joto: AD31T1; AD31T4 na AD31T5 (wasifu);
1915 na 1915T; 1925 na 1925T; 1935, 1935T, AD31T (wasifu na mabomba).
Aloi zote hapo juu, isipokuwa 1925T, ambayo hutumiwa tu kwa miundo iliyopigwa, weld vizuri. Aloi ya kutupwa ya daraja la AL8 hutumiwa kwa sehemu za kutupwa.
Kutokana na uzito wao wa chini, upinzani dhidi ya kutu, upinzani wa baridi, kupambana na sumaku, isiyo na cheche, kudumu na kuonekana nzuri, miundo ya alumini ina matarajio makubwa ya maombi katika maeneo mengi ya ujenzi. Hata hivyo, kutokana na gharama kubwa, matumizi ya aloi za alumini katika miundo ya jengo ni mdogo.
Alumini na chuma cha pua kinaweza kuonekana sawa, lakini kwa kweli ni tofauti kabisa. Kumbuka tofauti hizi 10 na uwaongoze wakati wa kuchagua aina ya chuma kwa mradi wako.
- Uwiano wa nguvu kwa uzito. Alumini kawaida haina nguvu kama chuma, lakini pia ni nyepesi zaidi. Hii ndiyo sababu kuu kwa nini ndege zinafanywa kwa alumini.
- Kutu. Chuma cha pua kinaundwa na chuma, chromium, nikeli, manganese na shaba. Chromium huongezwa kama kipengele ili kutoa upinzani wa kutu. Alumini inakabiliwa sana na oxidation na kutu, hasa kutokana na filamu maalum kwenye uso wa chuma (safu ya passivation). Wakati alumini oxidizes, uso wake hugeuka nyeupe na wakati mwingine mashimo huonekana juu yake. Katika baadhi ya mazingira yenye asidi au alkali iliyokithiri, alumini inaweza kuharibika kwa kasi ya maafa.
- Conductivity ya joto. Alumini ina conductivity bora zaidi ya mafuta kuliko chuma cha pua. Hii ni moja ya sababu kuu ambazo hutumiwa kwa radiators za magari na viyoyozi.
- Bei. Alumini kwa ujumla ni ghali kidogo kuliko chuma cha pua.
- Utengenezaji. Alumini ni laini kabisa na ni rahisi kukata na kuharibika. Chuma cha pua ni nyenzo ya kudumu zaidi, lakini ni ngumu zaidi kufanya kazi nayo kwani ni ngumu zaidi kuharibika.
- Kuchomelea. Chuma cha pua ni rahisi kulehemu, wakati alumini inaweza kuwa na shida.
- Tabia za joto. Chuma cha pua kinaweza kutumika kwa joto la juu zaidi kuliko alumini, ambayo inaweza kuwa laini sana tayari kwa digrii 200.
- Conductivity ya umeme. Chuma cha pua ni kondakta duni sana ikilinganishwa na metali nyingi. Alumini, kwa upande mwingine, ni conductor mzuri sana wa umeme. Kwa sababu ya upitishaji wake wa hali ya juu, uzani mwepesi na upinzani wa kutu, mistari ya upitishaji ya juu ya voltage ya juu kawaida hufanywa kwa alumini.
- Nguvu. Chuma cha pua kina nguvu kuliko alumini.
- Athari kwa chakula. Chuma cha pua humenyuka kidogo pamoja na chakula. Alumini inaweza kuguswa na vyakula vinavyoweza kuathiri rangi na harufu ya chuma.
Bado huna uhakika ni chuma gani kinafaa kwa madhumuni yako? Wasiliana nasi kwa simu, barua pepe au njoo ofisini kwetu. Wasimamizi wetu wa akaunti watakusaidia kufanya chaguo sahihi!
Hivi sasa, mifumo ya kawaida ya silaha haramu kwenye soko la Urusi inaweza kugawanywa katika vikundi vitatu vikubwa:
- mifumo yenye muundo mdogo wa aloi za alumini;
- mifumo yenye muundo mdogo wa chuma cha mabati na mipako ya polymer;
- mifumo yenye substructure ya chuma cha pua.
Nguvu bora na mali ya thermophysical bila shaka hutolewa na miundo ya chini ya chuma cha pua.
Uchambuzi wa kulinganisha wa mali ya kimwili na mitambo ya vifaa
* Sifa za chuma cha pua na mabati ni tofauti kidogo.
Tabia za joto na nguvu za chuma cha pua na alumini
1. Kuzingatia uwezo wa kuzaa mara 3 chini na conductivity ya mafuta ya alumini mara 5.5 zaidi, bracket ya aloi ya alumini ni "daraja baridi" yenye nguvu zaidi kuliko bracket ya chuma cha pua. Kiashiria cha hii ni mgawo wa usawa wa uhandisi wa joto wa muundo uliofungwa. Kulingana na data ya utafiti, mgawo wa usawa wa joto wa muundo uliofungwa wakati wa kutumia mfumo wa chuma cha pua ulikuwa 0.86-0.92, na kwa mifumo ya alumini ni 0.6-0.7, ambayo inafanya kuwa muhimu kuweka unene mkubwa wa insulation na, ipasavyo, kuongeza gharama ya facade ...
Kwa Moscow, upinzani unaohitajika kwa uhamisho wa joto wa kuta, kwa kuzingatia mgawo wa usawa wa joto, kwa bracket isiyo na pua ni 3.13 / 0.92 = 3.4 (m2. ° C) / W, kwa bracket ya alumini - 3.13 / 0.7 = 4.47 (m 2. ° C) / W, yaani 1.07 (m 2. ° C) / W juu zaidi. Kwa hivyo, wakati wa kutumia mabano ya alumini, unene wa insulation (na mgawo wa conductivity ya mafuta ya 0.045 W / (m. ° C) inapaswa kuchukuliwa karibu 5 cm zaidi (1.07 * 0.045 = 0.048 m).
2. Kutokana na unene mkubwa na conductivity ya mafuta ya mabano ya alumini, kulingana na mahesabu yaliyofanywa katika Taasisi ya Utafiti wa Fizikia ya Ujenzi, kwa joto la nje la hewa la -27 ° C, joto kwenye nanga linaweza kushuka hadi -3.5 ° C. na hata chini, kwa sababu katika mahesabu, eneo la sehemu ya msalaba wa mabano ya alumini lilichukuliwa kama 1.8 cm 2, wakati kwa kweli ni 4-7 cm 2. Wakati wa kutumia bracket ya chuma cha pua, hali ya joto kwenye nanga ilikuwa + 8 ° C. Hiyo ni, wakati wa kutumia mabano ya alumini, nanga hufanya kazi katika ukanda wa joto la kubadilishana, ambapo condensation ya unyevu kwenye nanga inawezekana, ikifuatiwa na kufungia. Hii itaharibu hatua kwa hatua nyenzo za safu ya miundo ya ukuta karibu na nanga na, ipasavyo, kupunguza uwezo wake wa kuzaa, ambayo ni muhimu hasa kwa kuta zilizofanywa kwa nyenzo na uwezo mdogo wa kuzaa (saruji ya povu, matofali mashimo, nk). Wakati huo huo, gaskets ya kuhami joto chini ya bracket, kutokana na unene wao mdogo (3-8 mm) na juu (kuhusiana na insulation) conductivity ya mafuta, kupunguza kupoteza joto kwa 1-2% tu, i.e. kivitendo usivunja "daraja baridi" na kuwa na athari kidogo juu ya joto la nanga.
3. Upanuzi wa chini wa joto wa viongozi. Deformation ya joto ya aloi ya alumini ni mara 2.5 zaidi kuliko ile ya chuma cha pua. Chuma cha pua kina mgawo wa chini wa upanuzi wa joto (10 10 -6 ° C -1) kuliko alumini (25 10 -6 ° C -1). Sambamba, urefu wa reli za mita 3 kwa tofauti ya joto kutoka -15 ° C hadi +50 ° C itakuwa 2 mm kwa chuma na 5 mm kwa alumini. Kwa hivyo, ili kulipa fidia kwa upanuzi wa joto wa mwongozo wa aluminium, hatua kadhaa zinahitajika:
yaani, kuanzishwa kwa vipengele vya ziada kwenye mfumo mdogo - sleds zinazohamishika (kwa mabano yenye umbo la U) au mashimo ya mviringo yenye bushings kwa rivets - si fixation rigid (kwa mabano L-umbo).
Hii inasababisha shida na kupanda kwa gharama ya mfumo mdogo au usakinishaji usio sahihi (kwani mara nyingi hutokea kwamba wasakinishaji hawatumii bushings au kurekebisha vibaya kusanyiko na vitu vya ziada).
Kama matokeo ya hatua hizi, mzigo wa uzito huanguka tu kwenye mabano ya kuzaa (juu na chini), wakati wengine hutumikia kama msaada tu, ambayo inamaanisha kuwa nanga hazijapakiwa sawasawa na hii lazima izingatiwe wakati wa kuunda nyaraka za mradi. , ambayo mara nyingi haifanyiki. Katika mifumo ya chuma, mzigo mzima unasambazwa sawasawa - nodi zote zimewekwa kwa ukali - upanuzi usio na maana wa mafuta hulipwa na kazi ya vipengele vyote katika hatua ya deformation ya elastic.
Kubuni ya cleat inaruhusu kufanya pengo kati ya sahani katika mifumo ya chuma cha pua kutoka 4 mm, wakati katika mifumo ya alumini - si chini ya 7 mm, ambayo, zaidi ya hayo, haifai wateja wengi na kuharibu kuonekana kwa jengo hilo. Kwa kuongezea, cleat lazima ihakikishe harakati za bure za sahani za kufunika kwa kiwango cha upanuzi wa miongozo, vinginevyo sahani zitaanguka (haswa kwenye makutano ya miongozo) au kufunua cleat (zote mbili zinaweza kusababisha kuanguka kwa kifuniko. sahani). Katika mfumo wa chuma, hakuna hatari ya kufuta clamps, ambayo inaweza kutokea kwa muda katika mifumo ya alumini kutokana na deformations kubwa ya joto.
Mali ya ulinzi wa moto ya chuma cha pua na alumini
Kiwango cha joto cha chuma cha pua 1800 ° C, na alumini 630/670 ° C (kulingana na aloi). Joto wakati wa moto kwenye uso wa ndani wa tile (kulingana na matokeo ya mtihani wa Kituo cha Vyeti cha Mkoa OPYTNOE) hufikia 750 ° C. Kwa hivyo, wakati wa kutumia miundo ya alumini, kuyeyuka kwa muundo na kuanguka kwa sehemu ya facade (katika eneo la ufunguzi wa dirisha) kunaweza kutokea, na kwa joto la 800-900 ° C, alumini yenyewe inasaidia mwako. Chuma cha pua, kwa upande mwingine, hakiyeyuki katika kesi ya moto, kwa hiyo, ni vyema zaidi kwa mahitaji ya usalama wa moto. Kwa mfano, huko Moscow, wakati wa ujenzi wa majengo ya juu-kupanda, miundo ya alumini kwa ujumla hairuhusiwi kwa matumizi.
Tabia za babuzi
Hadi sasa, chanzo pekee cha kuaminika kuhusu upinzani wa kutu wa muundo fulani, na, ipasavyo, uimara, ni maoni ya mtaalam wa "ExpertKorr-MISiS".
Ya kudumu zaidi ni miundo ya chuma cha pua. Maisha ya huduma ya mifumo kama hiyo ni angalau miaka 40 katika mazingira ya viwandani ya mijini ya uchokozi wa wastani, na angalau miaka 50 katika mazingira safi ya uchokozi dhaifu.
Aloi za alumini, kwa sababu ya filamu ya oksidi, zina upinzani mkubwa wa kutu, lakini chini ya hali ya kuongezeka kwa mkusanyiko wa kloridi na sulfuri katika angahewa, kutu kwa kasi ya intergranular kunaweza kutokea, ambayo husababisha kupungua kwa nguvu kwa vitu vya kimuundo na uharibifu wao. . Kwa hivyo, maisha ya huduma ya muundo uliotengenezwa na aloi za alumini katika mazingira ya viwandani ya mijini ya uchokozi wa wastani hauzidi miaka 15. Hata hivyo, kwa mujibu wa mahitaji ya Rosstroy, katika kesi ya matumizi ya aloi za alumini kwa ajili ya utengenezaji wa vipengele vya sehemu ndogo ya makundi ya silaha haramu, vipengele vyote lazima lazima ziwe na mipako ya anode. Mipako ya anodic huongeza maisha ya huduma ya muundo mdogo wa aloi ya alumini. Lakini wakati wa ufungaji wa sehemu ndogo, vipengele vyake mbalimbali vinaunganishwa na rivets, ambayo mashimo hupigwa, ambayo husababisha ukiukwaji wa mipako ya anode kwenye tovuti ya kiambatisho, yaani, maeneo bila mipako ya anode huundwa bila shaka. Kwa kuongeza, msingi wa chuma wa rivet ya alumini, pamoja na kati ya alumini ya kipengele, huunda jozi ya galvanic, ambayo pia inaongoza kwa maendeleo ya michakato ya kazi ya kutu ya intergranular kwenye pointi za kushikamana kwa vipengele vya muundo. Ni muhimu kuzingatia kwamba mara nyingi gharama ya chini ya mfumo mmoja au mwingine wa NVF na muundo wa aloi ya alumini ni kutokana na kutokuwepo kwa mipako ya kinga ya anode kwenye vipengele vya mfumo. Wazalishaji wasio na uaminifu wa substructures vile huokoa kwenye michakato ya gharama kubwa ya anodizing electrochemical.
Chuma cha mabati kina upinzani wa kutu wa kutosha kutoka kwa mtazamo wa uimara wa muundo. Lakini baada ya kutumia mipako ya polima, maisha ya huduma ya sehemu iliyotengenezwa kwa chuma cha mabati na mipako ya polymer itakuwa miaka 30 katika mazingira ya mijini ya viwanda ya uchokozi wa wastani, na miaka 40 katika mazingira safi ya uchokozi dhaifu.
Kwa kulinganisha viashiria hapo juu vya miundo ya alumini na chuma, tunaweza kuhitimisha kuwa miundo ya chuma katika mambo yote ni bora zaidi kuliko alumini.