Применение алюминия в строительстве
Алюминий, среди прочих строительных материалов занимает далеко не последнее место. За счёт способности выдерживать низкие и высокие температуры от -90 до +300 градусов его широко применяют при любом климате. Конструкции алюминия способны прослужить до 90 лет за счёт способности выдерживать пожары и не подвергался эрозии, а при воздействии низких температур, алюминий становится крепче. К примеру фасадные материалы из алюминия в 4 раза лучше способно не пропускать холод в помещение, чем кладка из кирпича или из камня. К тому же он может подвергаться вторичной переробке, то есть переплавляться, а после снова применятся для производства разных изделий, при этом не теряя своих качественных свойств. Именно поэтому прием алюминия настолько популярен производится во всех городах, да и цены на метал постоянно растут, взирая на спрос и рост строительной индустрии.
Самым значительным и главным плюсом является лёгкость алюминия. К примеру алюминиевые конструкции в 2 раза легче чем стальные, и в 8 раз легче чем бетон. При всем этом жесткость и несущая способность алюминия такая же как и у стали.
Широко алюминий применяется в строительстве небоскребов на неустойчивых грунтах. Такое здание в 4,5 раза легче, чем железо бетонное здание, да ещё и способное выдержать 9 дальние землетрясение. Также алюминий имеет малый коэффициент расширения, что исключает появления трещин и сколов. Также в новейших архитектурных формах стало возможным создавать монолитные стеклянные поверхности заключенные в алюминиевый каркас.
Также алюминий нашёл широкое примирение в дверных и оконных конструкциях. Благодаря тому, что алюминий легко красится, производители могут предложить по цветовой политре RAL около 400 расцветок.
С архитектурной точки срения с помощью алюминиевых профилей можно реализовать множество решений и идей вплоть до арочных конструкций и угловых конструкций. Также использование профилей различной глубины, способно подчеркнуть пластику внешнего вида фасада. В совокупности со стеклянными поверхностями есть возможность создавать изумительной красоты фасады разнообразной расцветки. При использовании двойного стекло пакета, достигается максимальная тепло экономия здания, что уменьшает затраты на обогрев помещений. Плюс ко всему сказанному, поврежденные алюминиевые профили и стёкла легко можно заменить. Также профили из алюминия легко монтируются и могут использовался не только на вертикальных поверхностях, но и в напольных конструкциях и в илиментах подвесного потолка. Потолочные алюминиевые панели придают помещению футарестический внешний вид. Так же к современным ноу хау можно отнести камбенированные окна, где внутренняя часть окна выполнена из натурального дерева, а внешняя часть выполнена из алюминиевого профиля. Такой тандем способен создать уютный интерьера внутри комнаты и одновременно сохранить тепло.
termosys.ru
Перспективы использования алюминия в строительстве. Часть I
В числе основных требований к строительным материалам — прочность и надежность. Зачастую именно от этих качеств зависит долговечность постройки. Алюминий, несмотря на свою легкость, испытание на прочность выдержал с блеском: впервые этот материал был применен в строительстве жилого здания в 1890 году. Дом простоял 50 лет, а во время его сноса рабочие с удивлением обнаружили, что алюминиевые профили прочны как новые. С тех пор алюминий незаменим в строительстве, а с повышением спроса на мобильные конструкции — торговые павильоны, времянки и т.д. — этот металл и вовсе становится приоритетным строительным материалом. На сегодняшний день алюминий применяется практически во всех сферах строительства — его используют в конструкциях кровель, в составе изоляционных материалов и инженерных систем. Алюминий незаменим в производстве стеклопакетов, внутренних перегородок, тепличных и оранжерейных комплексов.
Аналитики единогласно отмечают стабильный рост производства «строительного» алюминия и расширения номенклатуры изделий из этого материала, применяемых в строительстве. По усредненным данным строительная отрасль ежегодно поглощает до 15% от мирового объема первичного алюминия, причем в таких странах, как США, ФРГ, Италия, Япония на строительство уходит от 20% до 30% алюминия. Кроме того, сегодня многие заводы предлагают собственные разработки в виде специальных сплавов, технологии обработки и применения алюминиевых полуфабрикатов.
Крыша, которая не едет
Среди наиболее перспективных сфер применения алюминия в аспекте строительства следует выделить, прежде всего, технологию производства кровли. Неоспоримым аргументом в пользу алюминия при конструировании кровли является его легкость. Это особенно актуально для крупных объектов — таких как, например, спортивные здания, крупные торговые павильоны. К дополнительным плюсам алюминия можно отнести высокую стойкость к коррозии, отличную отражательную способность, прекрасные показатели бактерицидности, тепло- и электропроводности, достаточно низкий модуль упругости и предел усталости. К тому же, алюминий прекрасно переносит низкие температуры — в отличие от прочих металлов он не становится хрупким от холода, что в условиях русской зимы становится существенным достоинством.
Тем не менее, до недавнего времени алюминиевая кровля в России была редкостью. Объяснение довольно банально — дороговизна алюминия. Сегодня явно прослеживаются тенденции к изменению ситуации — правда, пока только за счет разработок западных производителей. Так, например, очень неплохие перспективы на отечественном рынке имеет кровельный материал компании Hoogovens, выпускаемый под маркой Kal-Alloy. Кровельные листы Kal-Alloy производятся из двух видов сплавов — основа — стандартный сплав 3004 AIMn 1 Mg 1, плюс два внешних слоя «самолетного» Alclad, усиленного цинком (АА7072 — AIZn 1).
Из листов алюминиевого сплава обычно конструируются фальцевые кровли — технология предполагает использование различных видов стоячих фальцов, опорных стоек, а также разнообразные способы крепления. Аналогичные продукты предлагают компании Corus Building Systems GmbH, Corus Group Pie, Alcan/Alusuisse и другие. Помимо кровельных листов из алюминиевых сплавов все эти компании предлагают собственные методики установки кровли, а некоторые фирмы даже разработали специальное оборудование, позволяющее сделать монтаж кровли более быстрым и экономичным. Иностранные ноу-хау по-прежнему стоят недешево, однако легкость установки и эксплуатации, наравне с долговечностью алюминиевых кровель, постепенно повышает интерес российских строителей к «самолетному металлу». Более того, некоторые отечественные заводы уже начали разработку своего аналога зарубежной алюминиевой крыши, так что не исключено, что в скором времени на рынке появится еще более доступная и качественная кровля из алюминия.
tdsm.ru
Алюминий в строительстве – 1 часть
Впервые в строительстве алюминий стали использовать в 1920-х годах. В основном этот материал использовался для декоративных работ. Но главный прорыв в применении алюминия произошел в 1930 году, когда из этого металла создали сборные внутренние конструкции для целого здания. Кроме того, на тот момент большинство экспертов пришли к главному выводу, что алюминий не только экологически чистый материал, но он еще считается самым энергоэффективным среди всех металлов.
Некоторые факты про алюминий
- Крупное использование алюминиевых сборных конструкций произошло в 1930 году.
- Алюминий считается экологическим и энергоэффективным материалом.
- Метал сам по себе долговечный, упрощен в монтаже, а также, является стойким материалом против коррозии, подразумевает минимальное техническое обслуживание и, в отличие от бетона, не требует армирования и времени на отверждение.
- Алюминий приносит окружающей среде и эргономичность. Материал обеспечивает превосходную изоляцию, а его сплавы могут поддерживать большие стеклянные конструкции и панели солнечных батарей.
Преимущества в архитектурном стиле
По сей день алюминий продолжает демонстрировать свою полезность в архитектурном стиле коммерческих и жилых проектов. Алюминиевый материал не только предотвращает утечку воздуха и воды, благодаря своим конструкциям, но он также является гибким на тематические соответствия цветовой окраски.
Плюсы структурной прочности алюминия
Современные алюминиевые сплавы могут легко выдержать вес тяжелых стеклянных пролетов, таким образом, максимально охватить естественный солнечный свет для жилого или коммерческого проекта. Несмотря на малый вес алюминиевых конструкций, они оказывают высокую прочность для поддержки стеклянных окон.
Сертификация метала
Алюминию была присуждена сертификация из-за высокой производительности, энергетической экономии за счет максимального использования солнечного света и экологичности. Алюминий считается природным компонентом в создании устойчивых зданий. Металл легко перерабатывается и не теряет своих свойств в этом процессе. Кроме того, процесс переработки сокращает потребление энергии более чем на 90 процентов, по сравнению с энергией, необходимой для производства нового алюминия из его исходных материалов.
Использование алюминия для создания новой инфраструктуры
Тысячи железобетонных и стальных армированных мостовых палуб в настоящее время требуют реконструкции из-за их «возраста» и состояния. Алюминий станет критическим строительным материалом в этой новой инфраструктуре. Этот металл предлагает легкие, прочные, устойчивые к коррозии сплавы, которые бесконечно могут поддаваться переработке.
Алюминий в строительстве – 1 часть0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)
rmnt71.ru
Сферы применения алюминия
Мы отправляем его в воздух и запускаем в космос, ставим на плиту, строим из него здания, изготавливаем шины, мажем на кожу и лечим им язву… Вы еще не поняли? Речь идет об алюминии.
Попробуйте перечислить все области применения алюминия и обязательно ошибетесь. Скорее всего о существовании многих из них вы даже не подозреваете. Все знают, что алюминий — материал авиастроителей. Но как насчет автомобилестроения или, скажем. медицины? Знаете ли вы, что алюминий является пищевой добавкой Е-137, которая обычно используется как краситель, придающий продуктам серебристый оттенок?
Алюминий — элемент, который с легкостью образует устойчивые соединения с любыми металлами, кислородом, водородом, хлором и многими другими веществами. В результате подобных химических и физических воздействий получаются диаметрально разные по своим свойствам сплавы и соединения.
Использование оксидов и гидроксидов алюминия
Сферы применения алюминия настолько обширны, что для ограждения товаропроизводителей, конструкторов и инженеров от непреднамеренных ошибок, в нашей стране применение маркировки сплавов алюминия — стало обязательным. Каждому сплаву или соединению присваивается свое буквенно-цифровое обозначение, которое в дальнейшем позволяет быстро отсортировать их и направить для дальнейшей обработки.
Наиболее распространенные природные соединения алюминия — его оксид и гидроксид. в природе они существуют исключительно в виде минералов — корундов, бокситов, нефелинов, пр. — и в качестве глинозема. Применение алюминия и его соединений связано с ювелирной, косметологической, медицинской сферами, химической промышленностью и строительством.
Цветные, «чистые» (не мутные) корунды — это известные всем нам драгоценности — рубины и сапфиры. Однако по своей сути они — не что иное, как самый обычный оксид алюминия. Помимо ювелирной сферы, применение оксида алюминия распространяется на хим.промышленность, где он обычно выступает адсорбентом, а также на производство керамической посуды. Керамические котелки, горшочки, чашки обладают замечательными жаропрочными свойствами именно благодаря содержащемуся в них алюминию. Свое применение окись алюминия нашла и как материал для изготовления катализаторов. Нередко оксиды алюминия добавляют в бетон для его лучшего затвердевания, а стекло, в которое добавили алюминий, становится жаропрочным.
Перечень областей применения гидроксида алюминия выглядит еще более внушительно. Благодаря способности поглощать кислоту и оказывать каталитическое действие на иммунитет человека, гидроксид алюминия используется при изготовлении лекарств и вакцин от гепатитов типа «А» и «В» и столбнячной инфекции. Им также лечат почечную недостаточность, обусловленную наличием большого числа фосфатов в организме. Попадая в организм, гидроксид алюминия вступает в реакцию с фосфатами и образует неразрывные с ними связи, а затем естественным путем выводится из организма.
Гидроксид, в виду его отличной растворимости и не токсичности, нередко добавляют в пасту для чистки зубов, шампунь, мыло, примешивают к солнцезащитным средствам, питательным и увлажняющим кремам для лица и тела, антиперсперантам, тоникам, очищающим лосьонам, пенкам и пр. Если необходимо равномерно и стойко окрасить ткань, то в краситель добавляют немного гидроксида алюминия и цвет буквально «втравляется» в поверхность материи.
Применение хлоридов и судьфатов алюминия
Крайне важными соединениями алюминия являются также хлориды и сульфаты. Хлорид алюминия в естественном состоянии не встречается, однако его довольно просто получить промышленным путем из бокситов и каолинов. Применение хлорида алюминия ввиде катализатора довольно однобоко, но практически бесценно для нефтеперерабатывающей отрасли.
Алюминиевые сульфаты существуют в естественном состоянии в качестве минералов вулканических пород и известны своей способностью к абсорбации воды из воздуха. Применение сернокислого алюминия распространяется на косметическую и текстильную промышленность. В первой, он выступает в качестве добавки в антиперсперанды, во второй — в виде красителя. Интересно применение сульфата алюминия в составе реппелентов от насекомых. Сульфаты не только отпугивают комаров, мух и мошек, но и обезболивают место укуса. Однако несмотря на ощутимую пользу, сульфаты алюминия неоднозначно действуют на здоровье людей. Если вдохнуть или проглотить сульфат алюминия, можно получить серьезное отравление.
Алюминиевые сплавы — основные области применения
Искусственно полученные соединения алюминия с металлами (сплавы), в отличие от естественных образований, могут иметь такие свойства, какие пожелает сам производитель — достаточно изменить состав и количество легирующих элементов. На сегодняшний день существуют практически безграничные возможности для получения сплавов алюминия и их применения.
Самая известная отрасль использования алюминиевых сплавов — авиастроение. Самолеты практически полностью изготовлены из алюминиевых сплавов. Сплавы цинка, магния и алюминия дают небывалую прочность, используемую в обшивке самолетов и изготовлении деталей конструкции.
Аналогично используются алюминиевые сплавы и в строении кораблей, подводных лодок и мелкого речного транспорта. Здесь из алюминия наиболее выгодно делать надстроечные конструкции, они более чем в половину снижают вес судна, при этом не ухудшая их надежности.
Подобно самолетам и кораблям, автомобили с каждым годом все больше и больше становятся «алюминиевыми». Алюминий применяется не только в деталях кузова, теперь это еще и рамы, балки, стойки и панели кабины. Благодаря химической инертности алюминиевых сплавов, низкой подверженности коррозии и теплоизоляционным свойствам из сплавов алюминия изготавливают цистерны для перевозок жидких продуктов.
Широко известно применение алюминия в промышленности. Нефте- и газодобыча не были бы такими как сейчас, если бы не чрезвычайно коррозионстойкие, химически инертные трубопроводы из алюминиевых сплавов. Буры, сделанные из алюминия, весят в несколько раз меньше, а значит легко перевозятся и монтируются. И это не говря уже о разного рода, резервуарах, котлах и прочих емкостях…
Из алюминия и его сплавов производят кастрюли, сковороды, противни, половники и прочую домашнюю утварь. Алюминиевая посуда отлично проводит тепло, очень быстро нагревается, при этом легко чистится, не вредит здоровью и продуктам. На алюминиевой фольге мы запекаем мясо в духовке и выпекаем пироги, в алюминий упакованы масла и маргарины, сыры, шоколад и конфеты.
Крайне важная и перспективная область — применение алюминия в медицине. Помимо тех областей использования (вакцины, почечные лекарства, адсорбенты), о которых говорилось ранее, следует также упомянуть использование алюминия в лекарствах от язвы и изжоги.
Из всего вышесказанного можно сделать один вывод — марки алюминия и их применение слишком многообразны, чтобы посвящать им одну небольшую статью. Об алюминии лучше писать книги, ведь не зря же его называют «металлом будущего».
promplace.ru
Алюминий и его сплавы в строительстве
Современное производство строительных материалов
Легирование — процесс введения в расплав дополнительных элементов, улучшающих механические, физические и химические свойства основного материала. Легирование является обобщающим понятием ряда технологических процедур, проводимых на различных этапах получения металлического материала с целями повышения качества металлургической продукции.
Введение различных легирующих элементов в алюминий существенно изменяет его свойства, а иногда придает ему новые специфические свойства.
При различном легировании повышаются прочность, твердость, приобретается жаропрочность и другие свойства. При этом происходят и нежелательные изменения: неизбежно снижается электропроводность, во многих случаях ухудшается коррозионная стойкость, почти всегда повышается относительная плотность.
Сплавы делят на литейные, применяемые для отливки изделий (силумины), и деформируемые (дюралюмины), идущие для прокатки профилей, листов и т. п.
Из группы цветных металлов наибольшее распространение получили алюминий и его сплавы. Как и железо, он является металлом, добываемым из недр земли в виде соответствующих руд, поступающих на переработку.
Алюминий — серебристо-белый металл с температурой плавления 660,4°С, плотностью 2,7 г/см3, пределом прочности 127 МПа, твердостью 245 МПа. tlo распространенности в земной коре он занимает первое место среди металлов и третье (после кислорода и кремния) среди всех элементов, а именно — содержание алюминия в земной коре составляет 8,45% мае, тогда как содержание железа 4,85%.
Алюминиевые сплавы по способу изготовления из них изделий делят на две группы:
1) деформируемые (имеют высокую пластичность в нагретом состоянии),
2) литейные (имеют хорошую жидкотекучесть).
Сырьем для получения сплавов обоего типа являются не только технически чистый алюминий, но также и двойные сплавы алюминия с кремнием, которые содержат 10-13 % Si, и немного отличаются друг от друга количеством примесей железа, кальция, титана и марганца. Общее содержание примесей в них 0.5-1.7 %. Эти сплавы называют силуминами. Для получения деформируемых сплавов в алюминий вводят в основном растворимые в нем легирующие элементы в количестве, не превышающем предел их растворимости при высокой температуре. Деформируемые сплавы при нагреве под обработку давлением должны иметь гомогенную структуру твердого раствора, обеспечивающую наибольшую пластичность и наименьшую прочность. Это и обусловливает их хорошую обрабатываемость давлением.
Основными легирующими элементами в различных деформируемых сплавах является медь, магний, марганец и цинк, кроме того, в сравнительно небольших количествах вводят также кремний, железо, никель и некоторые другие элементы.
Дюралюминии — сплавы алюминия с медью Характерными упрочняемыми сплавами являются дюралюминии — сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2.2-7 %.
Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 C.
Сплавы алюминия с марганцем и магнием
Среди неупрочняемых алюминиевых сплавов наибольшее значение приобрели сплавы на основе Al-Mn и Al-Mg.
Другие легирующие элементы
Также для улучшения некоторых характеристик алюминия в качестве легирующих элементов используются:
Бериллий добавляется для уменьшения окисления при повышенных температурах. Небольшие добавки бериллия (0,01-0,05%) применяют в алюминиевых литейных сплавах для улучшения текучести в производстве деталей двигателей внутреннего сгорания (поршней и головок цилиндров).
Бор вводят для повышения электропроводимости и как рафинирующую добавку. Бор вводится в алюминиевые сплавы, используемые в атомной энергетике(кроме деталей реакторов), т. к. он поглощает нейтроны, препятствуя распространению радиации. Бор вводится в среднем в количестве 0,095-0,1%.
Висмут. Металлы с низкой температурой плавления, такие как висмут, свинец, олово, кадмий вводят в алюминиевые сплавы для улучшения обрабатываемости резанием. Эти элементы образуют мягкие легкоплавкие фазы, которые способствуют ломкости стружки и смазыванию резца.
Галлий добавляется в количестве 0,01 — 0,1% в сплавы, из которых далее изготавливаются расходуемые аноды. Железо. В малых количествах (>0,04%) вводится при производстве проводов для увеличения прочности и улучшает характеристики ползучести. Так же железо уменьшает прилипание к стенкам форм при литье в кокиль. Индий. Добавка 0,05 — 0,2% упрочняют сплавы алюминия при старении, особенно при низком содержании меди. Индиевые добавки используются в алюминиево — кадмиевых подшипниковых сплавах. Кадмий. Примерно 0,3% кадмия вводят для повышения прочности и улучшения коррозионных свойств сплавов. Кальций придает пластичность. При содержании кальция 5% сплав обладает эффектом сверхпластичности. Кремний является наиболее используемой добавкой в литейных сплавах. В количестве 0,5-4% уменьшает склонность к трещинообразованию. Сочетание кремния с магнием делают возможным термоуплотнение сплава. Олово улучшает обработку резанием. Титан. Основная задача титана в сплавах — измельчение зерна в отливках и слитках, что очень повышает прочность и равномерность свойств во всем объеме. Алюминий в большом объеме используется в строительстве в виде облицовочных панелей, дверей, оконных рам, электрических кабелей. Алюминиевые сплавы не подвержены сильной коррозии в течение длительного времени при контакте с бетоном, строительным раствором, штукатуркой, особенно если конструкции не подвергаются частому намоканию. Алюминий также широко применяется в машиностроении, т. к. обладает хорошими физическими качествами. Алюминий и его сплавы обладают массой втрое меньше массы стали. Это одно из основных преимуществ, учитываемых при использовании алюминия в строительстве. Алюминиевые сплавы применяют для изготовления гнутых и прессованных профилей, штамповок, гофрированных листов различной формы. Из таких элементов выполняются различные сбор — но-разборочные и листовые конструкции, несущие конструкции навесных фасадов, трехслойные панели (типа «сандвич») наружных стен и покрытий, подвесные потолки, сайдинг, декоративные накладки, дверные и оконные переплеты.
Гипсовые вяжущие материалы, воздушные вяжущие материалы, получаемые на основе полуводного сульфата кальция либо безводного сульфата кальция (ангидритовые вяжущие). По условиям термической обработки, а также по скорости схватывания и твердения гипсовые вяжущие материалы делятся на 2 …
Материалы, предназначенные для предохранения конструкций и инженерных сооружений от действия воды, называют гидроизоляционными. В зависимости от применяемого вяжущего гидроизоляционные мате-риалы подразделяют на битумные, дегтевые и полимерные. По способу нанесения их …
Комплексные добавки, получаемые при объединении активных минеральных компонентов и органических модификаторов, называют органоминеральными добавками (ОМД). Использование органоминеральных добавок в бетонах произвело революцию в строительном производстве. Бетоны, в состав которых могут …
msd.com.ua
Парадоксы алюминиевой промышленности
Основная проблема, ограничивающая применение алюминия в строительстве, — это устаревшая нормативная правовая база
В прошлом году в России была создана Алюминиевая ассоциация. О ее целях, задачах наш корреспондент беседует с председателем Ассоциации Ириной Казовской.
— Ирина Сергеевна, в советское время алюминий широко применялся в практике строительства. Почему сейчас этот сегмент так сузился?
— Совершенно верно, с начала 1990-х годов спрос на алюминий в России снизился, по разным оценкам, на 30 — 35%. В конце 90-х — начале 2000-х годов в условиях общего падения производства отрасль переориентировалась на экспортные поставки. Парадокс: Россия занимает второе место в мире после Китая по производству первичного алюминия, а собственный рынок обеспечен лишь на 50%. Остальное — импорт. Получается, что российский алюминий поставляется на мировой рынок, а потом возвращается в страну в виде продукции с добавленной стоимостью.
В последние годы на фоне перепроизводства алюминия в мире и рекордного падения цен на мировых биржах трендом становится развитие внутреннего рынка потребления. Внешнеполитическая ситуация, курс на импортозамещение и развитие новых производств — все это, надеюсь, приведет к тому, что алюминий займет в нашей стране такую же важную нишу, как во всех развитых странах.
— Кто был инициатором создания Алюминиевой ассоциации, кто в нее входит, каковы ее цели?
— Производители, потребители и поставщики алюминиевой продукции объединились в октябре прошлого года при содействии Минпромторга России. Мы планируем, что до конца нынешнего года в Ассоциацию войдут около двухсот предприятий. Среди наших членов уже сейчас «тяжеловесы» рынка — компании «РУСАЛ», Красноярский металлургический завод, Алкоа Россия. Большой интерес к Ассоциации проявляют представители малого и среднего бизнеса, которым намного труднее выживать в условиях кризиса.
На сегодняшний день основная проблема, ограничивающая применение алюминия в строительстве, — это устаревшая нормативная правовая база. Многие ГОСТы и СНиПы действуют еще с 1960-х годов, когда применялись совершенно другие материалы и технологии. Мешает цивилизованному развитию рынка и поток несертифицированной продукции, фальсификата, особенно это заметно в строительстве. А ведь некачественные, но дешевые кабели, фасадные конструкции, радиаторы — это угроза не только репутации застройщика, но и безопасности людей, которые въедут в такой дом или офис. Также налицо разобщенность, отсутствие информации у участников рынка. Важная тема — экспорт отечественной продукции. Ассоциация и создана именно для решения всех этих задач.
В Ассоциации несколько секций по направлениям применения алюминия: строительство, автомобилестроение, машиностроение, электроэнергетика, потребительские товары. Одна из важных задач каждой секции, куда входят производственники, маркетологи, юристы, определить несоответствия действующей нормативной правовой базы и предложить пути их устранения. Помимо этой работы Ассоциация будет участвовать в разработке новых современных материалов. Мы будем аккумулировать информацию об участниках рынка, способствовать созданию производственных цепочек, делиться аналитикой, методами продвижения продукции, правовой информацией. В отрасли наблюдается большой дефицит проектировщиков, инженеров, высококвалифицированных рабочих, поэтому мы планируем принимать участие в вузовских образовательных программах, разрабатывать собственные, представлять интересы предприятий — членов Ассоциации в органах власти, международных сообществах. Международный опыт таких ассоциаций давно доказал, что сообща решать проблемы не только эффективнее, но и дешевле.
— В каких сферах строительства алюминий наиболее востребован, и какие значительные объекты с использованием этого металла строятся в России?
— В мире 25% алюминия идет на нужды строительства. Благодаря сочетанию пластичности, высоких экологических характеристик, легкости, эстетичности этот металл давно и широко используется архитекторами и строителями всего мира. Особенно он нужен при возведении небоскребов, высокотехнологичных сооружений. Визитными карточками алюминия в современной архитектуре стали небоскреб Empire State Building в Нью-Йорке, построенный еще в 1931 г., современные 30 St Mary Axe (башня «Корнишон») в Лондоне, центр развлечений Ferrari World в Абу-Даби, комплекс Soho в Пекине, здания делового комплекса Москва-Сити. Американская алюминиевая ассоциация, следуя за спросом, даже выпустила многотомное пособие для проектировщиков по популярному «зеленому строительству» из алюминия.
В нашей стране, где остро не хватает мостовых переходов, большой интерес к мостам с алюминиевыми конструкциями. Такой мост устойчив к коррозии и почти в два раза легче аналогичного с использованием стали. В Европе таких мостов — пешеходных и транспортных — тысячи. Монтаж занимает один день и может быть выполнен минимальными усилиями и ресурсами. Уже сейчас в Ассоциации есть несколько заявок на проектирование алюминиевых мостов и реконструкцию старых, где использовались стальные конструкции, в частности, от Министерства РФ по развитию Дальнего Востока. Пилотный проект разработан и будет реализован в этом году в Нижегородской области. Но пока нет достаточной нормативной правовой базы, о типовых проектах и массовом строительстве таких сооружений, к сожалению, речь не идет. Каждый объект приходится строить по СТУ, выдаваемым Министерством строительства РФ.
Хорошие перспективы у оконных блоков из алюминия. Алюминиевые конструкции выше по экологическим стандартам, не теряют своих свойств восемьдесят лет — практически весь жизненный цикл зданий, не деформируются, выдерживают температуры от — 80 до +300 градусов по Цельсию.
Большепролетные облегченные конструкции из алюминия могли бы шире использоваться при строительстве спортивных и детских сооружений, выставочных центров, зон отдыха и развлечения, как это делается во всем мире. Но переход на алюминий требует проработки технологий монтажа, сборки конструкций, специальной подготовки рабочих и инженеров. О чем говорить, если утверждение и внедрение разработанного за счет средств бизнеса важного ГОСТа «Фасадные системы навесные вентилируемые. Общие технические требования к материалам подконструкций» идет уже третий год. Похожая ситуация с применением алюминизированных плит из теплоизоляционных материалов.
Хотя, вопреки всему, и в России появляются интересные проекты с использованием алюминия. Для открывшегося в Екатеринбурге «Ельцин-центра» основой стал типовой торговый центр. Архитекторы надстроили здание, обшили его панелями из алюминия. Проект получил высокие оценки профессионалов и за короткое время успел стать архитектурной достопримечательностью города. Широко использовался алюминий и при строительстве инновационного центра «Сколково», стадиона в Санкт-Петербурге, олимпийских объектов в Сочи, Иннополиса в Казани. Но все же эти примеры, скорее, — исключения, и для нас алюминий пока остается материалом завтрашнего дня.
— Как Ассоциация собирается изменить ситуацию, с кем вы будете сотрудничать в этом направлении?
— Повторюсь, что, на мой взгляд, существующая ситуация — следствие того, что системно вопросами нормативного правового регулирования никто толком не занимался. Проектировщики и производственники годами обивали пороги министерств и ведомств, пытаясь доказать необходимость утвердить нужный им СНИП или ГОСТ. Задача Ассоциации — создание комплексной системы нормативного правового регулирования в интересах развития отрасли.
Так, с Минстроем Ассоциация внедряет ГОСТ по фасадным системам, о которых говорилось выше. Для Минэнерго мы подготовили предложения по изменению действующих правил устройства электроустановок. В России 12 лет действует ограничение на использование алюминиевой проводки в зданиях. За это время на основе алюминия созданы новые сплавы, накоплен большой мировой опыт применения проводов из алюминия в жилищном строительстве, разработаны безопасные соединения. Пока на территории страны действуют запреты, российские провода экспортируются в США и Европу.
Мы уже начали активно работать с проектными институтами, кафедрами строительных и технологических вузов, профильными министерствами. При Минпромторге в рамках поручения Президента сформирована межведомственная рабочая группа из представителей министерств и ведомств, призванная решать совместно с Ассоциацией вопросы развития внутреннего рынка потребления алюминия в России.
Ни в одном российском вузе нет профильной кафедры по строительству или проектированию с применением алюминиевых конструкций. В программе ведущего строительного университета страны нет даже краткого курса по этой теме, и будущие специалисты узнают о возможностях применения алюминия из двухчасовой лекции. Ассоциация ведет переговоры с несколькими строительными вузами о разработке специального курса, мы ищем преподавателей в нашей стране и собираемся привлекать специалистов из-за рубежа.
Нужно возрождать уникальную научную и инженерную школу, созданную во времена СССР. Еще в планах ГОЭЛРО было заложено, что алюминиевая промышленность должна стимулировать рост производства, экономический подъем. Все эти задачи актуальны и сегодня.
— Спасибо за интересную беседу.
Татьяна ШАВИНА
Этот материал опубликован в апрельском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.
ancb.ru
Алюминиевые сплавы в строительстве. Сортамент. Виды, применение
1 Деформируемые алюминиевые сплавы, рекомендованные для строительства
1.1 Условные обозначения сплавав
Алюминиевые сплавы представляют собой двойные, тройные и более сложные системы с различной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Для упрощения маркировки в обозначении некоторых сплавов, кроме алюминия, с помощью букв отражается еще один элемент (основной компонент), а цифрами — его процентное содержание;
АМц — алюминиево-марганцевый сплав.
АМг — алюминиево-магниевый.
АВ — алюминиево-кремниевый (авиаль).
Д — дуралюмин.
В — высокопрочный сплав.
В маркировке сплавов после цифр могут быть еще буквы, которые обозначают состояние поставки проката или листа, то есть вид механической или термической обработки металла.
1.2 Механическая и термическая обработка алюминиевых сплавов
Возможно упрочнение сплавов путем деформации заготовок в холодном состоянии. Благодаря наклепу прочность металла увеличивается, a относительное удлинение падает.
Возможны две степени механической обработки — полуна-гартовка и нагартовка. Полунагартованные листы могут применяться для конструкций, при изтотовлаиии которых требуется гибка или сварка. Нагартованные листы подвергать этим видам обработки не рекомендуется, так как есть опасность появления трещин или разрывов.
Термической обработке подвергаются тройные сплавы типа «алюминий — медь — магний». При обычной температуре эти сплавы состоят из — твердого раствора, включений соединения меди с алюминием и тройной фазы — «алюминий — медь — магний».
Все эти составляющие на микрошлифе дают светлое поле, на котором выделяются темно-фиолетовые зерна соединений железа. В прессованном и отожженном металле не наблюдается какого-либо зернистого строения. Термическая обработка этих сплавов с целью их упрочнения производится в две стадии:
1) Закалка заключается в нагревании металла в узких пределах температур — от 495 до 510 и в быстром охлаждении. При этом структурные образующие — соединения алюминия с медью и магнием — переходят в твердый однофазный раствор, который после быстрого охлаждения при нормальной температуре становится пересыщенным. При этом проявляется мозаичная структура.
2) Если сразу же после закалки испытать такой образец на разрыв, то повышения прочности отмечено не будет. Упрочнение наблюдается спустя некоторое время после закалки, когда пройдет процесс старения. Этот процесс может происходить либо самопроизвольно при обычной температуре в течение 4-5 суток (особенно в первые сутки) — это естественное старение, либо ускоренно, за несколько часов, при температуре около 150 — искусственное старение.
Процесс старения заключается в том, что из твердого пересыщенного раствора выпадает новая кристаллическая, более прочная, чем основной металл, фаза в виде соединений алюминия с медью, которая как бы армирует поверхность кристаллов, в результате чего повышается прочность металла.
Благодаря термической обработке предел прочности сплава увеличивается в 1,3-1,5, а для некоторых сплавов в два раза. Относительное удлинение при этом несколько уменьшается (на 10-20%,).
Буквенные обозначения механической и термической обработки алюминиевых сплавов (состояние поставки):
П — полунагартованные.
Н — нагартованные.
М — отожженные.
Т — закаленные и естественно состаренные.
TI — закаленные и искусственно состаренные.
Деформируемые сплавы разделяют на две группы: термически необрабатываемые и термически обрабатываемые.
1.3 Термически неупрочняемые алюминиевые сплавы
а) А л ю м и н и е в о — м а р г а н ц е в ы й с п л а в АМц
Содержит 1-1,6%. марганца. Сплав имеет низкий предел прочности — 11-17 кг/мм2. Сваривается. Как правило, используется для ограждающих конструкций.
б) А л ю м и н и е в о — м а г н и е в ы й сплав АМг-6Т.
По стойкости против коррозии алюминиево-магниевые сплавы занимают первое место после технически чистого алюминия. Хорошо свариваются. Применяются для листовых и для сварных стержневых конструкций.
Наибольшее распространение из алюминиево-магниевых сплавов получил в строительстве сплав АМг-6Т, который содержит около 6% магния и до 0,2% титана (что в марке сплава обозначено буквой Т). Предел прочности АМг-6Т -32 кг/мм2 и относительное удлинение- 15%.-
Может быть рекомендован для изготовления ответственных сварных конструкций, так как при сварке теряет прочность незначительно.
Общими свойствами группы термически необрабатываемых сплавов являются: невысокая прочность и хорошая свариваемость. Для повышения прочности листов, изготовляемых из сплавов этой группы, применяется полунагартовка.
1.4 Термически обрабатываемые алюминиевые сплавы
а) Д у р а л ю м и н ы
Из всех алюминиевых сплавов наибольшее распространение получили дуралюмины благодаря их высокой прочности. Это термически упрочненные сплавы: Д1-Т, Д6-Т, Д-16-Т. Они характеризуются большим содержанием меди (4-5%). В меньших количествах в них входят магний и марганец. Техническими условиями проектирования конструкций из алюминиевых сплавов рекомендован к применению в строительстве высокопрочный сплав Д16-Т, как наиболее экономичный. Его предел прочности — до 49 кг/мм2, относительное удлинение — 10%. Расчетные сопротивления Д16-Т превосходят характеристики стали 3 и близки к сталям повышенного качества (см. приложение I, табл. 1).
Одним из недостатков дуралюминов является меньшая по сравнению с другими сплавами стойкость против коррозии. Поэтому конструкции, выполненные из дуралюмина, следует окрашивать.
б) А л ю м и н и е в о-к р е м н и е в ы й с п л а в АВ-Т1 (а в и а л ь)
В состав сплава входят кремний, магний, марганец и медь — всего от 2 до 3%. В отличие от других компонентов кремний не образует соединения с алюминием. Здесь возникает соединение кремния с магнием, которое имеет высокую прочность и малую пластичность. Это соединение рассматривается на диаграмме состояний сплава как основной компонент. Растворимость соединения в алюминии ограничена, поэтому возможно получение пересыщенного твердого раствора и, следовательно, возможна термическая обработка сплава.
Предел прочности АВ-Т1 — 33 кг/мм2. В этом отношении этот сплав приближается к стали. Рекомендуется применять его для ответственных конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных условиях.
в) В ы с о к о п р о ч н ы е с п л а в ы В65, В95, В96
В состав этих сплавов входят медь, цинк и другие легирующие элементы. По прочности данные сплавы выше низколегированных сталей. Но пока высокопрочные сплавы дороги и в строительстве могут быть использованы лишь для специальных целей. В качестве недостатка этих сплавов отмечается понижение прочности металла при нагревании их до 150. Сплав В65-Т применяется для изготовления заклепок.
Общими чертами всей группы термически обрабатываемых сплавов являются: высокая прочность, достигаемая в результате термического упрочнения, но в то же время нерациональность использования для них сварки в качестве соединения элементов, так как при сварке происходит отжиг околовшной зоны и, как правило, образование трещин, а следовательно, понижение прочности сварной конструкции.
2 Свойства алюминиевых сплавов как материала строительных конструкций
2.1 Диаграмма растяжения — сжатия алюминиевых сплавов
В стадии упругой работы на растяжение — сжатие алюминиевые сплавы имеют большие относительные удлинения, чем стали (фиг. 1).
Модуль упругости сплавов (тангенс угла наклона прямой на диаграмме) почти в три раза меньше, чем модуль упругости стали. Сплавы АМц, АМг, АВ имеют Е=710000 кг/см2, модуль упругости дуралюмина в зависимости от марки находится в пределах 730000 -750000 кг/см2.
Таким образом, деформации элементов, выполненных из алюминиевых сплавов, при равных напряжениях будут почти в три раза больше, чем деформации стальных элементов. Поэтому, применяя алюминиевые сплавы в несущих конструкциях, необходимо предусматривать мероприятия по увеличению жесткости сооружения. Модуль сдвига алюминиевых сплавов находится в пределах 266000-280000 кг/см2. Коэффициент Пуассона — 0,32 — 0,36.
Особенностью диаграммы растяжения-сжатия этих сплавов является то, что на ней нет площадки текучести, которая имеется на диаграмме малоуглеродистых сталей. Однако пластические свойства алюминиевых сплавов на диаграмме проявляются: после исчерпания упругой стадии (предел пропорциональности) деформации нарастают быстрее, чем напряжения. После достижения предела прочности на образце появляется шейка, затем наступает разрыв.
В качестве предела текучести алюминиевых сплавов условно принимают напряжения, после снятия которых элемент будет иметь остаточные деформации 0,2%. Разгрузка образца из любой стадии напряженного состояния происходит по прямой, параллельной первоначальному участку диаграммы.
Нужно отметить, что показатели прочности алюминиевых сплавов в значительной степени зависят от характера термической я механической обработки детали. Так, например, дуралюмин Д16 в отожженном состоянии (Д16-М) имеет предел прочности 25 кг/мм2. После термического упрочнения (закалка и старение) Д16-Т имеет предел прочности — 49 кг/мм2.
2.2 Устойчивость элементов, изготовленных из алюминиевых сплавов
Вследствие пониженного модуля упругости по сравнению со сталью критические напряжения для сжатых алюминиевых элементов ниже критических напряжений потери устойчивости стальных элементов при одинаковых геометрических размерах элемента. В расчете это отражается на понижении величины коэффициента устойчивости (фиг.2; приложение I, табл. 6). Следовательно, проектируя конструкции из алюминиевых сплавов, необходимо принимать специальные меры по уменьшению расчетных длин сжатых элементов и по увеличению радиусов инерции их сечений.
Вычисление коэффициента для центрально сжатых элементов большой гибкости, в которых потеря устойчивости может произойти без развития пластических деформации, выполнено по теории устойчивости Эйлера. Предельная гибкость, при которой справедлива кривая Эйлера, — 60 (для алюмина Д1-Т).
С. А. Попов (МИИТ) изучил устойчивость сжатых и сжато-изогнутых элементов из сплава Д1-Т с учетом развития пластических деформаций. Он показал, что диаграмма идеального упруго-пластического материала (диаграмма Прандтля) не может быть применена к алюминиевым сплавам 2.
Следуя методу проф. П. Н. Поликарпова, С. А. Попов принял за основу обобщенную реальную диаграмму сжатия с развитием пластических деформаций, в которой вторая стадия работы выражена прямой, наклоненной к оси деформаций под некоторым углом (эффект линейного упрочнения).
Найдено, что критические напряжения для алюминиевых элементов зависят от формы сечения больше, чем для стальных, особенно для несимметричных сечений.
Пониженные значения модуля упругости алюминиевых сплавов по сравнению со сталью отражаются и на ухудшении местной устойчивости элементов (стенок и полок), выполняемых из алюминия (см. раздел VI).
2.3 Другие механические характеристики алюминиевых сплавов
Ударная вязкость сплавов ниже, чем ударная вязкость сталей. Например, дуралюмины имеют а=3 кгм/см2, а сталь 3 а=8-10 кгм/см2. Ползучесть при нормальной температуре наблюдается в весьма малой степени, поэтому практически не учитывается.
Расчет на выносливость может быть проделан введением поправочного коэффициента к расчетному сопротивлению металла при статических нагрузках. Этот коэффициент определяется по формуле (I) ТУ на проектирование конструкций из алюминиевых сплавов в функции отношения минимальных и максимальных усилий.
Величина коэффициента, полученного по формуле (I) для алюминиевых сплавов, ниже, чем значение соответствующего коэффициента для стали 3. Это понижение поправочного коэффициента объясняется тем, что алюминиевые сплавы хуже сопротивляются вибрационным нагрузкам, чем сталь, так как во время изготовления их образуются микротрещины в металле, особенно после термической или механической обработки.
В большей степени, чем для сталей, на понижение вибрационной прочности сплавов влияет коррозия. В качестве соединений алюминиевых конструкций, воспринимающих вибрационные нагрузки, рекомендуется применять заклепочные соединения.
Напряжения, возникающие при собственных колебаниях алюминиевых конструкций, меньше напряжений при колебании стальных .сооружений из-за меньшего веса алюминиевых элементов. По исследованиям проф. С. А. Ильясевича, динамические коэффициенты для алюминиевых мостов могут быть приняты такими же, как и для стальных.
2.4 Собственный вес алюминиевых конструкций
Одно из наиболее ценных качеств алюминиевых сплавов — это их относительно малый собственный вес при высокой прочности. Объемный вес сплавов АМг, АМц, АВ-2700 кг/м3, дуралюмина — 2800 кг/м3, то есть вес сплавов почти в три раза (в 2,7-2,9 раза) меньше веса сталей.
Как известно, в качестве характеристики прочности материала строительных конструкций с учетом собственного веса принято считать отношение расчетного сопротивления к объемному весу. Это отношение измеряется высотой столба постоянного сечения, в основании которого напряжения от собственного веса равны расчетному сопротивлению.
Для бетона марки 200
Для древесины (сосна)
|
Для стали 3
|
Для дуралюмина Д16-Т
|
Таким образом, по сравнению со сталью этот показатель для дуралюмина в 3,6 раза больше. Но отношение веса стальных сооружений к весу алюминиевых конструкций, эквивалентных по эксплуатационным качествам, не соответствует простому отношению характеристик «C».
Нужно еще учесть увеличенный расход алюминия для обеспечения местной и общей устойчивости сжатых элементов. Кроме этого, в ряде случаев сечения изгибаемых алюминиевых конструкций приходится подбирать не по прочности, как это обычно делается в конструкциях из стали 3, а по предельным прогибам, так как сплавы имеют модуль упругости почти в три раза меньший, чем сталь 3.
Вследствие этого прочность алюминиевых сплавов здесь используется неполностью, и для таких случаев сопоставление веса конструкций по отношению коэффициентов «С» не является правильным. Поэтому отношение собственного веса стальных и алюминиевых сооружений, как правило, колеблется в пределах 2-2,5.
По данным С. А. Попова, для пролетных строений железнодорожных мостов это отношение равно 2,5-2,7 (сопоставляются мосты из стали 3 и сплава Д1-Т). Оно растет с увеличением пролета за счет повышения роли постоянной нагрузки (собственного веса) в общей нагрузке.
Уменьшение веса в два раза по сравнению со стальными конструкциями является в ряде случаев решающим фактором для применения дорогих алюминиевых сплавов, так как снижаются другие затраты, например, эксплуатационные расходы в подвижных сооружениях, стоимость опор, путей и т. п.
2.5 Влияние температуры на свойства алюминиевых сплавов
Коэффициент линейного расширения алюминиевых сплавов почти в два раза больше коэффициента линейного расширения стали (23,8·106 против 11,2·106). Температурные напряжения, возникающие в алюминиевых конструкциях при жестком закреплении концов элемента, в полтора раза меньше напряжений в стальных конструкциях вследствие низкого значения модуля упругости сплавов.
При температуре около 100 начинается увеличение ползучести алюминиевых сплавов. Поэтому техническими условиями на проектирование алюминиевых конструкций предлагается вводить понижающие коэффициенты к расчетным сопротивлениям, если конструкции эксплуатируются при температурах 80-120.
Отжиг закаленных сплавов происходит при 350-400, раньше, чем для стали наступает температурная пластичность Несмотря на низкую температуру плавления сплавов (650-750), требуется затратить большое количество тепловой энергии, чтобы расплавить алюминий, так как этот металл имеет высокую скрытую теплоту плавления. Благодаря этим свойствам алюминиевые конструкции мало подвержены разрушению пламенем, что подтверждается обследованием сооружений после пожара.
Достоинством рассматриваемых сплавов является то, что при пониженных температурах они не только не ухудшают своих механических показателей, а даже становятся более прочными вследствие усиления процесса старения. Поэтому для строительства в северных широтах и для полярных экспедиций предпочтительнее изготовлять конструкции из алюминиевых сплавов, чем из стали.
2.6 Устойчивость против коррозии
Следующее высокое качество алюминиевых сплавов — это высокая стойкость их против коррозии, которая приблизительно в 20 раз больше стойкости стали. Так, в металлургическом цехе, где в воздухе имеется много сернистых газов, глубина разрушения элементов кровли в течение 20 лет не превысила 0,11 мм. За это время стальные листы пришлось бы сменить несколько раз.
Такая высокая стойкость против коррозии объясняется образованием на поверхности детали высокопрочной пленки окисла алюминия толщиной в сотые доли микрона. Эта пленка надежно охраняет металл от дальнейшего окисления.
Наибольшей антикоррозийной стойкостью обладает чистый алюминий; затем следуют сплавы его с магнием; марганцем и другие сплавы, не содержащие медь. Последнее место в этом списке занимают дуралюмины, в которых содержится до 6% меди.
Усиленная коррозия дуралюминов объясняется, тем, что при термической обработке из твердого раствора выделяются кристаллиты соединений алюминия с медью, которые с основным металлом образуют электрические микропары, являющиеся причиной точечной коррозии.
Особенно опасно возникновение электрохимических процессов в местах контакта алюминия с другими металлами, например со сталью, из которой иногда изготовляются болты и заклепки для соединения алюминиевых элементов или другие детали в смешанных конструкциях.
Смешанные конструкции, а также конструкции, изготовленные из дуралюмина, необходимо окрашивать химически нейтральными по отношению к алюминию красками: битумными и органическими красителями, содержащими алюминиевый порошок или хромат цинка. Нельзя применять краски, имеющие соли меди, ртути (медный купорос, бронзу, амальгамы и др.).
Для того чтобы повысить стойкость против коррозии дуралюминиевых листов, производят так называемое плакирование, которое заключается в том, что на поверхность заготовки накладывают тонкий лист чистого алюминия или алюминиево-магниевого сплава, нагревают до 150-200 и прокатывают до получения гладкой поверхности. В соответствии с нашими стандартами все дуралюминиевые листы, выпускаемые отечественной промышленностью, проходят плакирование.
С целью повышения устойчивости против коррозии производят анодирование.
Анодирование состоит из ряда электрохимических процессов по подготовке поверхности и по созданию на ней более твердой и устойчивой против коррозии пленки окислов алюминия, чем пленка, полученная при естественном окислении. Сразу же после анодирования искусственная бесцветная пленка, обладающая большой адсорбционной способностью, может быть окрашена неорганическими пигментами в любые цвета путем погружения деталей в подогретую ванну с красителем.
Детали, прошедшие такую обработку, длительное время сохраняют свежесть окраски и приданный им блеск. Заметим, что для анодирования «под золото» не требуется тратить этот драгоценный металл, так как цвет создает специальный пигмент, а блеск — окисная пленка.
Рекомендуется подвергать анодированию элементы, изготовленные из дуралюмина. Качественное анодирование сплавов АВ не может быть достигнуто, так как электролиты химически взаимодействуют с кремниевыми соединениями этих сплавов.
При использовании алюминиевых сплавов для возведения объектов химической промышленности необходимо учитывать, что алюминий малоустойчив против веществ, содержащих альдегидную группу (например, растворы формалина, уксусного альдегида и др.).
3 Сортамент
Единого сортамента алюминиевых профилей, применяемых в строительстве, не существует. Это объясняется, с одной стороны, большим разнообразием требуемых форм и размеров сечений элементов с точки зрения обеспечения местной устойчивости (введение различных утолщений, ребер жесткости и т. п.).
С другой стороны, технология изготовления алюминиевых профилей вполне допускает производство разнообразных сечений небольшими партиями.
Изготовление профилей из алюминиевых сплавов производится двумя способами: 1) прессованием, 2) гибкой из листа. Первый способ более распространен. Профили получаются путем продавливания (прессования) слитка, нагретого до 320-440 через отверстие заданного профиля в матрице диаметром 320 мм, в отдельных случаях 530 мм (фиг. 3).
В недалеком будущем наши возможности в выпуске алюминиевых профилей расширятся, так как предполагается оборудовать пресс с матрицей диаметром 650 мм. Давление, которое должен будет развивать этот пресс, составит приблизительно 15000 тонн.
Прессованием могут быть получены любые профили, в том числе и замкнутые. В настоящее время применяются также разъемные матрицы, которые могут быть заменены в процессе прессования. Таким путем можно достичь изменения сечения по длине элемента. После прессования профилей производится их термическая обработка — отжиг, закаливание, старение.
Примеры прессованных профилей имеются в приложении II. Утолщения по краям полок делаются для увеличения местной устойчивости. Такие элементы называются бульбо-профилями, а утолщения — бульбами.
В настоящее время у нас выпускаются различные мелкие профили с размером сечения до 120 мм — уголки, бульбо-угольники, зетовые, тавровые, двутавровые профили, отбортованные швеллеры (ГОСТы 8110-56, 8113-56).
Технические условия проектирования строительных конструкций из алюминиевых сплавов рекомендуют пользоваться каталогом прессованных профилей МАП. (Оборонгиз, изд. 1957 г.), но также разрешается проектировать профили по договоренности с заводом-изготовителем.
Изменение или создание новых профилей можно считать экономически обоснованным, если экономия металла и снижение трудовых затрат благодаря применению новых профилей больше стоимости изготовления матриц при данном объеме выпуска элементов.
Известно, что при изготовлении большого количества одинаковых профилей матрицы истираются и их приходится возобновлять. Эта особенность технологии также способствует созданию разнообразных профилей применительно к определенным типам сооружений.
В приложении II приведен сортамент бульбопрофилей, составленный для учебного проектирования студентками ВИСИ М. Н. Карловой и Т. Ф. Морховой под руководством ассистента Д. С. Богоявленского.
Второй способ изготовления профилей — холодная штамповка на специальном листогибочном прессе (фиг. 4). Особенно это рационально при большом разнообразии форм и малой их повторяемости. Применение гнутых профилей развито в Чехословакии, Швейцарии, Бельгии.
Холодная гибка профилей из алюминиевых листов начала получать распространение и в Советском Союзе.
Другой частью сортамента является листовой металл. Выпускаются плакированные листы из дуралюмина и неплакированные из сплавов АМг, АМц, АВ. Толщина листов от 0,3 до 10 мм, ширина до 2000 мм, длина до 4000 мм. Изготовляются также горячекатанные плиты толщиной 11-80мм.
Принципиально новый способ получения профилей предложен советским ученым проф. А. В. Степановым. На поверхность ванны с расплавленным алюминием опускают шаблон заданного сечения, а затем его приподнимают. Снизу наращивается профиль, точно повторяющий размеры шаблона, имеющий идеально гладкие стенки и высококачественную структуру металла. Таким способом можно получать самые разнообразные профили и с любой толщиной стенок (до долей миллиметра). Скорость вытягивания стержня — 10-20 метров в час.
Похожие статьи:
poznayka.org