امروزه آلومینیوم تقریباً در تمام صنایع از تولید ظروف غذا گرفته تا ساخت بدنه فضاپیماها استفاده می شود. برای فرآیندهای تولید خاص، تنها گریدهای خاصی از آلومینیوم مناسب هستند که دارای خواص فیزیکی و شیمیایی خاصی هستند.

خواص اصلی فلز رسانایی حرارتی بالا، شکل پذیری و شکل پذیری، مقاومت در برابر خوردگی، وزن کم و مقاومت اهمی کم است. آنها مستقیماً به درصد ناخالصی های موجود در ترکیب آن و همچنین به فناوری تولید یا غنی سازی وابسته هستند. مطابق با این، گریدهای اصلی آلومینیوم متمایز می شوند.

انواع آلومینیوم

تمام گریدهای فلزی در یک سیستم واحد از استانداردهای ملی و بین المللی شناخته شده توصیف و گنجانده شده اند: EN اروپایی، ASTM آمریکایی و ISO بین المللی. در کشور ما، گریدهای آلومینیوم توسط GOST 11069 و 4784 تعریف شده است. تمام اسناد به طور جداگانه در نظر گرفته می شوند. در عین حال، خود فلز دقیقاً به گریدها تقسیم می شود و آلیاژها علائم مشخصی ندارند.

مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی، دو نوع ریزساختار آلومینیوم بدون آلیاژ باید از هم متمایز شوند:

• خلوص بالا با درصد بیش از 99.95٪؛
• خلوص فنی، حاوی حدود 1٪ ناخالصی ها و مواد افزودنی است.

ترکیبات آهن و سیلیکون اغلب به عنوان ناخالصی در نظر گرفته می شوند. در استاندارد بین المللی ISO برای آلومینیوم و آلیاژهای آن سری جداگانه ای اختصاص داده شده است.

گریدهای آلومینیومی

نوع فنی مواد به درجه های خاصی تقسیم می شود که به استانداردهای مربوطه اختصاص می یابد، به عنوان مثال، AD0 طبق GOST 4784-97. در عین حال، فلز با فرکانس بالا نیز در طبقه بندی گنجانده شده است تا سردرگمی ایجاد نشود. این مشخصات شامل نمرات زیر است:

1. اولیه (A5، A95، A7E).
2. فنی (AD1، AD000، ADS).
3. قابل تغییر شکل (AMg2، D1).
4. ریخته گری (VAL10M، AK12pch).
5. برای اکسید زدایی فولاد (AV86، AV97F).

علاوه بر این، دسته بندی لیگاتورها نیز وجود دارد - ترکیبات آلومینیومی که برای ایجاد آلیاژهایی از طلا، نقره، پلاتین و سایر فلزات گرانبها استفاده می شود.

آلومینیوم اولیه

آلومینیوم اولیه (درجه A5) یک نمونه معمولی از این گروه است. از غنی سازی آلومینا به دست می آید. در طبیعت، این فلز به دلیل فعالیت شیمیایی بالای آن به شکل خالص یافت نمی شود. از ترکیب با عناصر دیگر، بوکسیت ها، نفلین ها و آلونیت ها را تشکیل می دهد. متعاقباً از این سنگ‌ها آلومینا و با استفاده از فرآیندهای پیچیده شیمیایی و فیزیکی از آن آلومینیوم خالص به دست می‌آید.

GOST 11069 الزاماتی را برای درجات آلومینیوم اولیه تعیین می کند که باید با اعمال نوارهای عمودی و افقی با رنگ های پاک نشدنی رنگ های مختلف مشخص شود. این ماده کاربرد گسترده ای در صنایع پیشرفته پیدا کرده است، عمدتاً در جایی که ویژگی های فنی بالایی از مواد خام مورد نیاز است.

آلومینیوم فنی

آلومینیوم فنی به ماده ای گفته می شود که درصد ناخالصی خارجی آن کمتر از 1 درصد باشد. اغلب به آن بدون آلیاژ نیز می گویند. نمرات فنی آلومینیوم مطابق با GOST 4784-97 با استحکام بسیار کم، اما مقاومت در برابر خوردگی بالا مشخص می شود. به دلیل عدم وجود ذرات آلیاژی در ترکیب، یک فیلم اکسید محافظ به سرعت روی سطح فلز تشکیل می شود که پایدار است.

درجات آلومینیوم فنی با هدایت حرارتی و الکتریکی خوب متمایز می شوند. در شبکه مولکولی آنها، عملا هیچ ناخالصی وجود ندارد که جریان الکترون را پراکنده کند. با توجه به این ویژگی ها، این ماده به طور فعال در ساخت ابزار، در تولید تجهیزات گرمایشی و تبادل حرارتی و وسایل روشنایی استفاده می شود.

آلومینیوم فرفورژه

آلومینیوم فرفورژه ماده ای است که تحت فشار سرد و گرم قرار می گیرد: نورد، پرس، کشش و انواع دیگر. در نتیجه تغییر شکل های پلاستیکی، محصولات نیمه تمام بخش های طولی مختلف از آن به دست می آید: میله آلومینیومی، ورق، نوار، صفحه، پروفیل و غیره.

درجه های اصلی مواد تغییر شکل پذیر مورد استفاده در تولید داخلی در اسناد نظارتی آورده شده است: GOST 4784، OCT1 92014-90، OCT1 90048 و OCT1 90026. دو یا چند حالت جامد ماده.

دامنه آلومینیوم فرفورژه، و همچنین موردی که در آن از میله آلومینیومی استفاده می شود، بسیار گسترده است. هم در مناطقی که به مشخصات فنی بالایی از مواد نیاز دارند - در ساخت کشتی و هواپیما و هم در سایت های ساخت و ساز به عنوان آلیاژی برای جوشکاری استفاده می شود.

آلومینیوم ریخته گری

برای تولید محصولات شکل دار از گریدهای آلومینیوم ریخته گری استفاده می شود. ویژگی اصلی آنها ترکیبی از استحکام ویژه بالا و چگالی کم است که امکان ریخته گری محصولات با اشکال پیچیده را بدون ترک خوردن فراهم می کند.

با توجه به هدف آنها، نمرات ریخته گری به طور مشروط به گروه هایی تقسیم می شوند:

1. مواد بسیار هرمتیک (AL2، AL9، AL4M).
2. مواد با استحکام و مقاومت در برابر حرارت بالا (AL 19، AL5، AL33).
3. مواد با مقاومت بالا در برابر خوردگی.

اغلب، عملکرد محصولات آلومینیوم ریخته گری با انواع مختلف عملیات حرارتی بهبود می یابد.

آلومینیوم برای اکسیداسیون

کیفیت محصولات تولیدی نیز تحت تاثیر خواص فیزیکی آلومینیوم است. و استفاده از مواد درجه پایین به تولید محصولات نیمه تمام محدود نمی شود. اغلب از آن برای اکسید زدایی فولاد استفاده می شود - برای حذف اکسیژن از آهن مذاب، که در آن حل می شود و در نتیجه خواص مکانیکی فلز را افزایش می دهد. برای انجام این فرآیند، رایج ترین برندهای مورد استفاده AV86 و AV97F هستند.

1.2.1. مشخصات کلی فولادهافولاد آلیاژی از افزودنی های آلیاژی حاوی آهن و کربن است که کیفیت فلز را بهبود می بخشد و ناخالصی های مضری که از سنگ معدن وارد فلز می شود یا در طی فرآیند ذوب ایجاد می شود.

اسکلت فلزی.در حالت جامد، فولاد یک بدنه چند کریستالی است که از کریستال‌ها (دانه‌ها) با جهت‌گیری متفاوت تشکیل شده است. در هر کریستال، اتم ها (به طور دقیق تر، یون های دارای بار مثبت) در گره های شبکه فضایی مرتب شده اند. فولاد با یک شبکه کریستالی مکعبی بدنه (bcc) و صورت محور (fcc) مشخص می شود (شکل 1.4). هر دانه به عنوان یک سازند کریستالی به شدت ناهمسانگرد است و خواص متفاوتی در جهات مختلف دارد. با تعداد زیادی دانه با جهت گیری متفاوت، این تفاوت ها صاف می شوند، از نظر آماری، به طور متوسط، خواص در همه جهات یکسان می شوند و فولاد مانند یک جسم شبه همسانگرد رفتار می کند.

ساختار فولاد به شرایط کریستالیزاسیون، ترکیب شیمیایی، عملیات حرارتی و نورد بستگی دارد.

دمای ذوب آهن خالص 1535 درجه سانتیگراد است، در هنگام سخت شدن، بلورهای آهن خالص - فریت، به اصطلاح آهن 8 با یک شبکه بدنه محور (شکل 1.4، آ)؛در دمای 1490 درجه سانتیگراد، تبلور مجدد رخ می دهد و آهن 5 با یک شبکه وجه محور به آهن y عبور می کند (شکل 1.4، ب).در دمای 910 درجه سانتی گراد و کمتر، کریستال های آهن y دوباره به کریستال های بدن محور تبدیل می شوند و این حالت تا دمای معمولی حفظ می شود. آخرین اصلاح a-iron نامیده می شود.

با ورود کربن، دمای ذوب کاهش می یابد و برای فولاد با محتوای کربن 0.2٪ تقریباً 1520 درجه سانتیگراد است. با سرد شدن، محلول جامدی از کربن در آهن y به نام آستنیت تشکیل می شود که در آن اتم های کربن در مرکز شبکه fcc قرار دارند. در دمای کمتر از 910 درجه سانتیگراد، تجزیه آستنیت آغاز می شود. آهن α حاصل با یک شبکه bcc (فریت) کربن را ضعیف حل می کند. با آزاد شدن فریت، آستنیت با کربن غنی شده و در دمای 723 درجه سانتیگراد به پرلیت تبدیل می شود - مخلوطی از فریت و کاربید آهن Fe 3 C که سمنتیت نامیده می شود.

برنج. 1.4. شبکه کریستالی مکعبی:

آ- بدن محور؛

ب- چهره محور

بنابراین در دمای معمولی فولاد از دو فاز اصلی تشکیل شده است: فریت و سمنتیت که دانه های مستقلی را تشکیل می دهند و همچنین به صورت صفحات وارد ترکیب پرلیت می شوند (شکل 1.5). دانه های روشن - فریت، تیره - پرلیت).

فریت بسیار پلاستیکی و کم استحکام است، در حالی که سمنتیت سخت و شکننده است. پرلیت دارای خواص حد واسط بین فریت و سمنتیت است. بسته به محتوای کربن، یک یا یکی دیگر از اجزای ساختاری غالب است. اندازه دانه فریت و پرلیت به تعداد مراکز تبلور و شرایط خنک کاری بستگی دارد و به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی فولاد تأثیر می گذارد (هر چه دانه ریزتر باشد، کیفیت فلز بالاتر می رود).

افزودنی های آلیاژی با ورود به محلول جامد با فریت، آن را تقویت می کنند. علاوه بر این، برخی از آنها با تشکیل کاربیدها و نیتریدها، تعداد مراکز تبلور را افزایش می دهند و به تشکیل یک ساختار ریزدانه کمک می کنند.

تحت تأثیر عملیات حرارتی، ساختار، اندازه دانه و حلالیت عناصر آلیاژی تغییر می کند که منجر به تغییر در خواص فولاد می شود.

ساده ترین نوع عملیات حرارتی نرمال سازی است. این شامل گرم کردن مجدد مواد نورد تا دمای تشکیل آستنیت و خنک شدن متعاقب آن در هوا است. پس از نرمال سازی، ساختار فولادی نظم بیشتری پیدا می کند که منجر به بهبود استحکام و خواص پلاستیک فولاد نورد شده و مقاومت ضربه ای آن و همچنین افزایش یکنواختی می شود.

با سرد شدن سریع فولاد که تا دمایی بیش از دمای تبدیل فاز گرم می شود، فولاد سخت می شود.

سازه های تشکیل شده پس از سخت شدن به فولاد استحکام بالایی می بخشد. با این حال، شکل پذیری آن کاهش می یابد و تمایل به شکستگی شکننده افزایش می یابد. برای کنترل خواص مکانیکی فولاد سخت شده و تشکیل ساختار مورد نظر، آن را تمپر می کنند، یعنی. حرارت دادن تا دمایی که در آن دگرگونی ساختاری مورد نظر اتفاق می افتد، در این دما برای مدت زمان مورد نیاز باقی می ماند و سپس سرد شدن آهسته 1 .

در طول نورد، در نتیجه فشرده سازی، ساختار فولاد تغییر می کند. پالایش دانه ها و جهت گیری متفاوت آنها در امتداد و در سراسر محصول نورد وجود دارد که منجر به ناهمسانگردی خاصی از خواص می شود. دمای غلتش و سرعت سرد شدن نیز تأثیر قابل توجهی دارند. در سرعت سرمایش بالا، تشکیل ساختارهای سخت شونده امکان پذیر است که منجر به افزایش خواص مقاومتی فولاد می شود. هر چه محصول نورد شده ضخیم تر باشد، درجه کاهش و سرعت خنک شدن کمتر است. بنابراین، با افزایش ضخامت محصولات نورد، ویژگی های مقاومت کاهش می یابد.

بنابراین با تغییر ترکیب شیمیایی، نورد و حالت عملیات حرارتی می توان ساختار را تغییر داد و فولادی با استحکام و سایر خواص مطلوب بدست آورد.

طبقه بندی فولادهابا توجه به خواص مقاومتی فولاد، آنها به طور مشروط به سه گروه تقسیم می شوند: معمولی (<29 кН/см 2), повышенной ( = 29...40 кН/см 2) и высокой прочности ( >40 kN/cm2).

افزایش استحکام فولاد با آلیاژسازی و عملیات حرارتی حاصل می شود.

با توجه به ترکیب شیمیایی، فولادها به فولادهای آلیاژی کربنی تقسیم می شوند. فولادهای کربنی با کیفیت معمولی از آهن و کربن با مقداری تشکیل شده است

افزودن سیلیکون (یا آلومینیوم) و منگنز. سایر افزودنی ها به طور خاص معرفی نشده اند و می توانند از سنگ معدن (مس، کروم و غیره) وارد فولاد شوند.

کربن (U) 1، با افزایش استحکام فولاد، شکل پذیری آن را کاهش می دهد و جوش پذیری را مختل می کند، بنابراین، فقط فولادهای کم کربن با محتوای کربن بیش از 0.22٪ برای ساخت سازه های فلزی استفاده می شود.

ترکیب فولادهای آلیاژی، علاوه بر آهن و کربن، شامل افزودنی های خاصی است که کیفیت آنها را بهبود می بخشد. از آنجایی که اکثر مواد افزودنی جوش پذیری فولاد را به یک درجه بدتر می کنند و همچنین هزینه آن را افزایش می دهند، فولادهای کم آلیاژ با محتوای کل افزودنی های آلیاژی بیش از 5٪ عمدتاً در ساختمان سازی استفاده می شوند.

مواد افزودنی اصلی آلیاژی عبارتند از: سیلیکون (C)، منگنز (G)، مس (D)، کروم (X)، نیکل (H)، وانادیم (F)، مولیبدن (M)، آلومینیوم (Yu)، نیتروژن (A).

سیلیکون فولاد را اکسید زدایی می کند، به عنوان مثال. اکسیژن اضافی را متصل می کند و استحکام آن را افزایش می دهد، اما شکل پذیری را کاهش می دهد، جوش پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را بدتر می کند. اثر مضر سیلیکون را می توان با افزایش محتوای منگنز جبران کرد.

منگنز استحکام را افزایش می دهد، اکسید کننده خوبی است و با ترکیب با گوگرد، اثرات مضر آن را کاهش می دهد. با محتوای منگنز بیش از 1.5٪، فولاد شکننده می شود.

مس استحکام فولاد را اندکی افزایش می دهد و مقاومت آن را در برابر خوردگی افزایش می دهد. مقدار مس اضافی (بیش از 0.7٪) به پیر شدن فولاد کمک می کند و شکنندگی آن را افزایش می دهد.

کروم و نیکل استحکام فولاد را بدون کاهش شکل پذیری افزایش می دهند و مقاومت در برابر خوردگی آن را بهبود می بخشند.

آلومینیوم به خوبی فولاد را اکسید زدایی می کند، اثرات مضر فسفر را خنثی می کند و قدرت ضربه را افزایش می دهد.

وانادیم و مولیبدن استحکام را تقریباً بدون کاهش شکل پذیری افزایش می دهند و از ضعیف شدن فولاد عملیات حرارتی شده در حین جوشکاری جلوگیری می کنند.

نیتروژن در حالت غیر متصل به پیر شدن فولاد کمک می کند و آن را شکننده می کند، بنابراین نباید بیش از 0.009٪ باشد. در حالت پیوند شیمیایی با آلومینیوم، وانادیم، تیتانیوم و سایر عناصر، نیتریدها را تشکیل می‌دهد و به عنصر آلیاژی تبدیل می‌شود و به ایجاد ساختاری ریزدانه و بهبود خواص مکانیکی کمک می‌کند.

فسفر یک ناخالصی مضر است، زیرا با تشکیل محلول جامد با فریت، شکنندگی فولاد را به ویژه در دماهای پایین (تردی سرد) افزایش می دهد. با این حال، در حضور آلومینیوم، فسفر می تواند به عنوان یک عنصر آلیاژی عمل کند که مقاومت به خوردگی فولاد را افزایش می دهد. این مبنایی برای بدست آوردن فولادهای مقاوم در برابر آب و هوا است.

گوگرد به دلیل تشکیل سولفید آهن با ذوب کم، فولاد را قرمز شکننده می کند (در دمای 800-1000 درجه سانتیگراد مستعد ترک خوردن). این امر به ویژه برای سازه های جوش داده شده مهم است. اثر مضر گوگرد با افزایش محتوای منگنز کاهش می یابد. محتوای گوگرد و فسفر در فولاد محدود است و بسته به نوع (عیار) فولاد نباید از 0.03 - 0.05 درصد تجاوز کند.

خواص مکانیکی فولاد تحت تأثیر اشباع شدن گازهایی است که می توانند در حالت مذاب از اتمسفر وارد فلز شوند. اکسیژن مانند گوگرد عمل می کند، اما به میزان بیشتری، و شکنندگی فولاد را افزایش می دهد. نیتروژن آزاد نیز کیفیت فولاد را کاهش می دهد. هیدروژن اگرچه به مقدار ناچیز (0007/0 درصد) حفظ می‌شود، اما با تمرکز نزدیک به آخال‌ها در نواحی بین بلوری و قرار گرفتن عمدتاً در امتداد مرز دانه‌ها، باعث ایجاد تنش‌های زیاد در ریزحجم‌ها می‌شود که منجر به کاهش مقاومت فولاد در برابر شکست شکننده می‌شود. کاهش استحکام کششی و زوال خواص پلاستیک. بنابراین، فولاد مذاب (مثلاً در حین جوشکاری) باید از تأثیرات جو محافظت شود.

بسته به نوع عرضه، فولادها به دو دسته نورد گرم و عملیات حرارتی (نرمال شده یا بهبود یافته حرارتی) تقسیم می شوند. در حالت نورد گرم، فولاد همیشه دارای مجموعه ای از خواص بهینه نیست. در طول نرمال سازی، ساختار فولاد تصفیه می شود، یکنواختی آن افزایش می یابد و چقرمگی افزایش می یابد، اما افزایش قابل توجهی در استحکام وجود ندارد. عملیات حرارتی (کوئنچ در آب و تلطیف در دمای بالا) به دست آوردن فولادهای با استحکام بالا که به خوبی در برابر شکست شکننده مقاومت می کنند، ممکن می سازد. اگر سخت شدن مستقیماً از گرمایش نورد انجام شود، هزینه عملیات حرارتی فولاد می تواند به میزان قابل توجهی کاهش یابد.

فولاد مورد استفاده در ساختمان سازه های فلزی عمدتاً به دو روش تولید می شود: در کوره های باز و مبدل های اکسیژن. خواص فولادهای اجاق باز و مبدل اکسیژن تقریباً یکسان است، با این حال روش تولید مبدل اکسیژن بسیار ارزانتر است و به تدریج جایگزین فولاد اجاق باز می شود. برای حیاتی ترین قطعات، جایی که به کیفیت بالایی از فلز نیاز است، فولادهای به دست آمده از ذوب مجدد الکتروسرباره (ESR) نیز استفاده می شود. با توسعه الکترومتالورژی، استفاده گسترده تر در ساخت فولادهای به دست آمده در کوره های الکتریکی امکان پذیر است. الکتروستال با محتوای کم ناخالصی های مضر و کیفیت بالا مشخص می شود.

با توجه به درجه اکسیداسیون، فولادها می توانند جوشان، نیمه آرام و آرام باشند.

فولادهای اکسید نشده هنگام ریختن در قالب به دلیل آزاد شدن گازها می جوشند. چنین فولادی فولاد جوشان نامیده می شود و معلوم می شود که آلوده تر به گازها و کمتر همگن است.

خواص مکانیکی در طول شمش به دلیل توزیع ناهموار عناصر شیمیایی تا حدودی تغییر می کند. این امر به ویژه در مورد قسمت سر صادق است که به نظر می رسد شل ترین است (به دلیل انقباض و بیشترین اشباع با گازها)، بیشترین تفکیک ناخالصی های مضر و کربن در آن رخ می دهد. بنابراین یک قطعه معیوب از شمش جدا می شود که تقریباً 5 درصد جرم شمش است. فولادهای جوشان که دارای استحکام تسلیم و استحکام کششی نسبتاً خوبی هستند، در برابر شکست شکننده و پیری مقاومت کمتری دارند.

برای بهبود کیفیت فولاد کم کربن، با افزودن سیلیکون از 0.12 تا 0.3٪ یا آلومینیوم تا 0.1٪ اکسیدزدایی می شود. سیلیکون (یا آلومینیوم)، ترکیب با اکسیژن محلول، اثرات مضر آن را کاهش می دهد. هنگامی که اکسید کننده ها با اکسیژن ترکیب می شوند، سیلیکات ها و آلومینات ها را در فاز پراکنده ریز تشکیل می دهند که تعداد مراکز تبلور را افزایش می دهد و به تشکیل یک ساختار فولادی ریزدانه کمک می کند که منجر به افزایش کیفیت و خواص مکانیکی آن می شود. فولادهای دی اکسید شده هنگام ریختن در قالب نمی جوشند، بنابراین به آنها فولادهای آرام می گویند. قسمتی حدود 15 درصد از قسمت سر شمش فولاد آرام بریده شده است. فولاد آرام یکنواخت تر است، بهتر جوش می خورد و در برابر ضربه های دینامیکی و شکست شکننده بهتر مقاومت می کند. فولادهای آرام در ساخت سازه های بحرانی که تحت تأثیرات دینامیکی قرار دارند استفاده می شود.

با این حال، فولادهای آرام حدود 12٪ گرانتر از فولادهای جوشان هستند، که باعث می شود استفاده از آنها محدود شود و در مواقعی که به دلایل فنی و اقتصادی سودمند است، به ساخت سازه هایی از فولاد نیمه آرام تبدیل شود.

فولاد نیمه آرام از نظر کیفیت در حد متوسط ​​بین جوش و ثابت است. با مقدار کمتری سیلیکون - 0.05 - 0.15٪ (به ندرت آلومینیوم) اکسیده می شود. قسمت کوچکتری از سر شمش بریده می شود که برابر با 8 درصد جرم شمش است. از نظر هزینه، فولادهای نیمه آرام نیز جایگاه متوسطی را به خود اختصاص می دهند. فولادهای کم آلیاژ عمدتاً در یک اصلاح بی صدا (به ندرت نیمه آرام) عرضه می شوند.

1.2.2. استاندارد سازی فولادهااستاندارد اصلی تنظیم کننده مشخصات فولادها برای ساختمان سازه های فلزی می باشد GOST 27772 - 88. طبق GOST، فولاد شکل از فولادهای 1 C235، C245، C255، C275، C285، C345، C345K، C375، برای محصولات نورد جهانی ورق و پروفیل های خم، فولادهای C390، C390، C59، C390، C390، C59 ساخته شده است. C590K نیز استفاده می شود. فولادهای C345، C375، C390 و C440 را می توان با محتوای مس بالاتر (برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی) عرضه کرد، در حالی که حرف "D" به نام فولاد اضافه می شود.

ترکیب شیمیایی فولادها و خواص مکانیکی در جدول ارائه شده است. 1.2 و 1.3.

محصولات نورد شده را می توان هم در شرایط نورد گرم و هم در شرایط عملیات حرارتی عرضه کرد. انتخاب ترکیب شیمیایی و نوع عملیات حرارتی توسط گیاه تعیین می شود. نکته اصلی ارائه خواص مورد نیاز است. بنابراین، ورق های فولادی C345 را می توان از فولاد C245 با بهبود حرارتی ساخت. در این مورد، حرف T به نام فولاد اضافه می شود، به عنوان مثال C345T.

بسته به دمای عملیاتی سازه ها و درجه خطر شکست ترد، تست های مقاومت ضربه ای برای فولادهای C345 و C375 در دماهای مختلف انجام می شود، بنابراین آنها در چهار دسته عرضه می شوند و یک شماره دسته به نام فولاد اضافه می شود. به عنوان مثال C345-1; C345-2.

ویژگی های نرمال شده برای هر دسته در جدول آورده شده است. 1.4.

اجاره به صورت دسته ای تحویل داده می شود. این دسته از محصولات نورد شده با همان اندازه، یک ملاقه ذوب و یک حالت عملیات حرارتی تشکیل شده است. هنگام بررسی کیفیت فلز، دو نمونه به طور تصادفی از دسته انتخاب می شود.

از هر نمونه یک نمونه برای آزمایش کشش و خمش و دو نمونه برای تعیین مقاومت ضربه در هر دما ساخته می شود. اگر نتایج آزمایش الزامات GOST را برآورده نمی کند، آن را انجام دهید

آزمایشات مکرر روی دو برابر تعداد نمونه. اگر آزمایش‌های مکرر نتایج رضایت‌بخشی را نشان نداد، دسته رد می‌شود.

جوش پذیری فولاد با معادل کربن، درصد ارزیابی می شود:

که در آن C، منگنز، سی، کروم، نیکل، مس، V، P - کسر جرمی کربن، منگنز، سیلیکون، کروم، نیکل، مس، وانادیم و فسفر، %.

اگر با،<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٪، خطر ترک خوردن به طور چشمگیری افزایش می یابد.

برای بررسی تداوم فلز و جلوگیری از لایه برداری، در صورت نیاز، تست اولتراسونیک به درخواست مشتری انجام می شود.

یکی از ویژگی های متمایز GOST 27772 - 88 استفاده از روش های کنترل آماری برای برخی فولادها (C275, C285, C375) است که ارائه مقادیر استاندارد استحکام تسلیم و استحکام کششی را تضمین می کند.

سازه های فلزی ساختمان نیز از فولادهای عرضه شده مطابق با GOST 380 - 88 "فولاد کربنی با کیفیت معمولی"، GOST 19281 -73 "فولاد مقطعی و شکل دار کم آلیاژ"، GOST 19282 - 73 "صفحه فولادی کم آلیاژ و جهانی باند پهن" و استانداردهای دیگر

هیچ تفاوت اساسی بین خواص فولادهایی که ترکیب شیمیایی یکسانی دارند اما طبق استانداردهای متفاوتی عرضه می شوند وجود ندارد. تفاوت در روش های کنترل و علامت گذاری است. بنابراین، با توجه به GOST 380 - 88 با تغییر در تعیین درجه فولاد، گروه تحویل، روش اکسیداسیون و دسته نشان داده شده است.

هنگام تحویل در گروه A، گیاه خواص مکانیکی را تضمین می کند، در گروه B - ترکیب شیمیایی، در گروه C - خواص مکانیکی و ترکیب شیمیایی.

درجه اکسیداسیون با حروف KP (جوش)، SP (آرام) و PS (نیمه آرام) نشان داده می شود.

دسته فولاد نوع تست های مقاومت ضربه را نشان می دهد: دسته 2 - آزمایش های مقاومت ضربه ای انجام نمی شود، 3 - در دمای +20 درجه سانتیگراد، 4 - در دمای -20 درجه سانتیگراد، 5 - در دمای انجام می شود. دمای -20 درجه سانتیگراد و پس از پیری مکانیکی، 6 - پس از پیری مکانیکی.

در ساخت و ساز، گریدهای فولادی VstZkp2، VstZpsb و VstZsp5، و همچنین فولاد با محتوای منگنز بالا VstZGps5، عمدتا استفاده می شود.

طبق GOST 19281-73 و GOST 19282 - 73، محتوای عناصر اصلی در تعیین درجه فولاد نشان داده شده است. به عنوان مثال، ترکیب شیمیایی فولاد 09G2S به شرح زیر رمزگشایی می شود: 09 - محتوای کربن در صدم درصد، G2 - منگنز به مقدار 1 تا 2٪، C - سیلیکون تا 1. %.

در پایان عیار فولاد، دسته مشخص شده است، یعنی. نوع تست ضربه برای فولادهای کم آلیاژ، 15 دسته ایجاد شده است، آزمایشات در دماهای تا -70 درجه سانتیگراد انجام می شود. فولادهای عرضه شده بر اساس استانداردهای مختلف قابل تعویض هستند (جدول 1.3 را ببینید).

خواص فولاد به ترکیب شیمیایی ماده اولیه، روش ذوب و حجم واحدهای ذوب، نیروی کاهشی و دما در حین نورد، شرایط خنک سازی محصولات نهایی نورد شده و غیره بستگی دارد.

با چنین تنوعی از عوامل مؤثر بر کیفیت فولاد، کاملاً طبیعی است که شاخص‌های مقاومت و سایر ویژگی‌ها از گستردگی خاصی برخوردار باشند و بتوان آنها را به عنوان متغیرهای تصادفی در نظر گرفت. ایده ای از تغییرپذیری ویژگی ها توسط هیستوگرام های توزیع آماری ارائه می شود که نسبت نسبی (فرکانس) یک مقدار خاص از یک مشخصه را نشان می دهد.

1.2.4 فولادهای با استحکام بالا(29 kN/cm2< <40 кН/см 2). Стали повышенной прочности (С345 - С390) получают либо введением при выплавке стали легирующих
مواد افزودنی، عمدتاً منگنز و سیلیکون، کمتر نیکل و کروم، یا تقویت کننده حرارت
فولاد کم کربن (C345T).

در این حالت، شکل پذیری فولاد تا حدودی کاهش می یابد و طول نقطه تسلیم به 1-1.5٪ کاهش می یابد.

فولادهای با استحکام بالا تا حدودی بدتر جوش می‌شوند (مخصوصاً فولادهایی با محتوای سیلیکون بالا) و گاهی اوقات نیاز به استفاده از اقدامات فنی ویژه برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های داغ دارند.

از نظر مقاومت در برابر خوردگی، اکثر فولادهای این گروه به فولادهای کم کربن نزدیک هستند.

فولادهای با محتوای مس بالا (S345D، S375D، S390D) مقاومت در برابر خوردگی بالاتری دارند.

ساختار ریزدانه فولادهای کم آلیاژ مقاومت قابل توجهی بالاتری در برابر شکست ترد ایجاد می کند.

ارزش بالای مقاومت ضربه ای در دمای -40 درجه سانتیگراد و کمتر حفظ می شود که استفاده از این فولادها را برای سازه هایی که در مناطق شمالی کار می کنند امکان پذیر می کند. به دلیل خواص استحکام بالاتر، استفاده از فولادهای با استحکام بالا منجر به صرفه جویی در فلز تا 20-25٪ می شود.

1.2.5 فولادهای با استحکام بالا(> 40 kN/cm2). نورد فولاد با استحکام بالا
(С440 -С590) معمولاً با آلیاژسازی و عملیات حرارتی به دست می آید.

برای آلیاژسازی از عناصر تشکیل دهنده نیترید استفاده می شود که به شکل گیری ساختار ریزدانه کمک می کند.

فولادهای با مقاومت بالا ممکن است نقطه تسلیم نداشته باشند (زمانی که o > 50 kN/cm 2 باشد)، و شکل پذیری (ازدیاد طول) آنها به 14٪ یا کمتر کاهش می یابد.

نسبت به 0.8 - 0.9 افزایش می یابد، که اجازه نمی دهد در هنگام محاسبه سازه های ساخته شده از این فولادها، تغییر شکل های پلاستیکی در نظر گرفته شود.

انتخاب ترکیب شیمیایی و حالت عملیات حرارتی این امکان را فراهم می کند که مقاومت در برابر شکست شکننده را به میزان قابل توجهی افزایش داده و در دماهای تا 70- درجه سانتیگراد استحکام ضربه بالایی را ارائه دهد. مشکلات خاصی در ساخت سازه ها ایجاد می شود. استحکام بالا و شکل پذیری کم نیاز به تجهیزات قوی تری برای برش، صاف کردن، حفاری و سایر عملیات دارد.

هنگام جوشکاری فولادهای عملیات حرارتی، به دلیل گرمایش ناهموار و سرد شدن سریع، دگرگونی های ساختاری مختلفی در مناطق مختلف اتصال جوش داده شده رخ می دهد. در برخی نواحی سازه‌های سخت‌کننده‌ای تشکیل می‌شوند که استحکام و شکنندگی آن‌ها افزایش یافته است (بین‌لایه‌های سخت)، در برخی دیگر فلز در معرض حرارت زیاد قرار می‌گیرد و از استحکام و شکل‌پذیری بالایی برخوردار است (لایه‌های نرم).

نرم شدن فولاد در ناحیه نزدیک به جوش می تواند به 5-30٪ برسد که باید هنگام طراحی سازه های جوشی ساخته شده از فولادهای عملیات حرارتی مورد توجه قرار گیرد.

ورود برخی از عناصر تشکیل دهنده کاربید (مولیبدن، وانادیم) به ترکیب فولاد باعث کاهش اثر نرم شدن می شود.

استفاده از فولادهای با مقاومت بالا منجر به صرفه جویی در فلز تا 25 تا 30 درصد در مقایسه با سازه های ساخته شده از فولادهای کم کربن می شود و به ویژه در سازه های با دهانه بزرگ و بارهای سنگین توصیه می شود.

1.2.6 فولادهای مقاوم در برابر آب و هوا.برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی فلز
سازه های کالبدی، فولادهای کم آلیاژ استفاده می شود که در یک کوچک
مقدار (کسری از درصد) عناصری مانند کروم، نیکل و مس.

در سازه هایی که در معرض تأثیرات جوی هستند، فولادهایی با افزودن فسفر (به عنوان مثال فولاد S345K) بسیار مؤثر هستند. یک لایه نازک اکسید روی سطح این نوع فولادها تشکیل می شود که از استحکام کافی برخوردار است و فلز را از خوردگی محافظت می کند. با این حال، جوش پذیری فولاد در حضور فسفر بدتر می شود. علاوه بر این، در محصولات نورد شده با ضخامت های زیاد، فلز مقاومت در برابر سرما کاهش یافته است، بنابراین استفاده از فولاد S345K برای ضخامت های بیش از 10 میلی متر توصیه می شود.

ورق های نورد به طور گسترده در سازه هایی که عملکردهای باربری و محصور کننده را ترکیب می کنند (به عنوان مثال، پوشش های غشایی) استفاده می شود. برای افزایش دوام چنین سازه هایی، استفاده از فولاد کروم ضد زنگ درجه OH18T1F2 که حاوی نیکل نیست، توصیه می شود. خواص مکانیکی فولاد OH18T1F2:

50 kN/cm2، = 36 kN/cm2، > 33 %. در ضخامت های زیاد، محصولات نورد ساخته شده از فولادهای کرومی شکنندگی را افزایش داده اند، با این حال، خواص محصولات نورد ورق نازک (به ویژه تا ضخامت تا 2 میلی متر) امکان استفاده از آنها را در سازه ها در دمای طراحی تا -40 درجه سانتی گراد فراهم می کند.

1.2.7. انتخاب فولاد برای ساخت سازه های فلزی.انتخاب فولاد بر اساس نوع طراحی و تجزیه و تحلیل فنی و اقتصادی و با در نظر گرفتن توصیه های استاندارد انجام می شود. به منظور ساده سازی سفارش فلز، هنگام انتخاب فولاد، باید برای یکسان سازی بیشتر سازه ها، کاهش تعداد فولادها و پروفیل ها تلاش کرد. انتخاب فولاد به پارامترهای زیر بستگی دارد که بر عملکرد ماده تأثیر می گذارد:

دمای محیطی که سازه در آن نصب و راه اندازی شده است. این عامل افزایش خطر شکستگی شکننده در دماهای پایین را در نظر می گیرد.

ماهیت بارگذاری، که ویژگی کار مواد و سازه ها را تحت بارهای دینامیکی، ارتعاشی و متغیر تعیین می کند.

نوع حالت تنش (فشردگی یا کشش تک محوری، حالت تنش سطحی یا حجمی) و سطح تنش های ایجاد شده (عناصر با بار سنگین یا سبک).

روش اتصال عناصر، که سطح تنش های ذاتی، درجه تمرکز تنش و خواص مواد در منطقه اتصال را تعیین می کند.

ضخامت محصولات نورد استفاده شده در عناصر. این عامل تغییر در خواص فولاد با افزایش ضخامت را در نظر می گیرد.

بسته به شرایط کاری مواد، انواع سازه ها به چهار گروه تقسیم می شوند.

به گروه اولشامل سازه های جوشکاری شده است که تحت شرایط خاص سخت عمل می کنند یا مستقیماً در معرض بارهای دینامیکی، ارتعاشی یا متحرک قرار دارند (به عنوان مثال، تیرهای جرثقیل، تیرهای سکوی کار یا عناصر روگذر که مستقیماً بار را از انبار نورد، خرپاها و غیره درک می کنند). وضعیت تنش چنین سازه هایی با سطح بالا و فرکانس بارگذاری بالا مشخص می شود.

سازه‌های گروه اول در سخت‌ترین شرایط کار می‌کنند که احتمال شکست شکننده یا خستگی آن‌ها را افزایش می‌دهد، بنابراین بیشترین الزامات بر روی خواص فولادها برای این سازه‌ها اعمال می‌شود.

شرکت گروه دومشامل سازه های جوشی که تحت یک بار استاتیکی در معرض میدان تنش کششی دو محوره تک محوره و بدون ابهام قرار می گیرند (به عنوان مثال، خرپاها، میلگردهای قاب، تیرهای کف و سقف و سایر عناصر کششی، خمشی و خمشی)، و همچنین سازه های گروه اول در صورت عدم وجود اتصالات جوشی .

مشترک سازه های این گروه افزایش خطر شکستگی شکننده همراه با وجود میدان تنش کششی است. احتمال شکست خستگی در اینجا کمتر از سازه های گروه اول است.

به گروه سومشامل سازه‌های جوشی که تحت تأثیر غالب تنش‌های فشاری عمل می‌کنند (به عنوان مثال، ستون‌ها، قفسه‌ها، تکیه‌گاه‌های تجهیزات و سایر عناصر فشرده و فشرده-خم شده)، و همچنین سازه‌های گروه دوم در صورت عدم وجود اتصالات جوشی.

به گروه چهارمشامل سازه ها و عناصر کمکی (کراوات، عناصر نیمه چوبی، پله ها، نرده ها و غیره) و همچنین سازه های گروه سوم در صورت عدم وجود اتصالات جوش داده شده است.

اگر برای سازه های گروه سوم و چهارم کافی است خود را به الزامات استحکام تحت بارهای ساکن محدود کنیم، برای سازه های گروه اول و دوم، ارزیابی مقاومت فولاد در برابر ضربه های دینامیکی و شکست شکننده مهم است.

در مصالح سازه های جوشی، جوش پذیری باید ارزیابی شود. الزامات برای عناصر سازه ای که اتصالات جوشی ندارند را می توان کاهش داد، زیرا عدم وجود میدان های تنش جوشکاری، تمرکز تنش کمتر و سایر عوامل باعث بهبود عملکرد آنها می شود.

در هر گروه از سازه ها، بسته به دمای عملیاتی، فولادها برای مقاومت ضربه در دماهای مختلف مورد نیاز هستند.

استانداردها شامل لیستی از فولادها بسته به گروه سازه ها و منطقه آب و هوایی ساخت و ساز است.

انتخاب نهایی فولاد در هر گروه باید بر اساس مقایسه شاخص های فنی و اقتصادی (مصرف فولاد و هزینه سازه ها) و همچنین با در نظر گرفتن سفارش فلز و قابلیت های تکنولوژیکی سازنده انجام شود. . در سازه های کامپوزیتی (مثلاً تیرهای مرکب، خرپاها و غیره)، استفاده از دو فولاد از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است: استحکام بالاتر برای عناصر با بارگذاری سنگین (وترهای خرپایی، تیرها) و مقاومت کمتر برای عناصر با بارگذاری سبک (شبکه خرپایی، دیوارهای تیر). ).

1.2.8. آلیاژهای آلومینیومآلومینیوم در خواص آن تفاوت قابل توجهی با فولاد دارد. چگالی آن \u003d 2.7 t / m 3، یعنی. تقریباً 3 برابر کمتر از چگالی فولاد. مدول الاستیسیته آلومینیوم E=71 000 مگاپاسکال، مدول برشی G= 27000 مگاپاسکال که حدود 3 برابر کمتر از مدول الاستیسیته طولی و مدول برشی فولاد است.

آلومینیوم فلات بازدهی ندارد. خط مستقیم تغییر شکل های الاستیک مستقیماً به منحنی تغییر شکل های الاستیک-پلاستیک می رود (شکل 1.7). آلومینیوم بسیار انعطاف پذیر است: ازدیاد طول در هنگام شکست به 40 - 50٪ می رسد، اما استحکام آن بسیار کم است: = 6 ... 7 kN / cm 2، و قدرت تسلیم شرطی = 2 ... 3 kN / cm 2 است. آلومینیوم خالص به سرعت با یک فیلم اکسید قوی پوشانده می شود که از توسعه بیشتر خوردگی جلوگیری می کند.

به دلیل مقاومت بسیار کم آلومینیوم از نظر فنی خالص در سازه های ساختمانی، به ندرت از آن استفاده می شود. افزایش قابل توجهی در استحکام آلومینیوم با آلیاژ کردن آن با منیزیم، منگنز، مس، سیلیکون حاصل می شود. روی و برخی عناصر دیگر.

استحکام کششی آلومینیوم آلیاژی (آلیاژهای آلومینیوم)، بسته به ترکیب مواد افزودنی آلیاژی، 2-5 برابر بیشتر از خالص تجاری است. با این حال، ازدیاد طول نسبی به ترتیب 2-3 برابر کمتر است. با افزایش دما، مقاومت آلومینیوم کاهش می یابد و در دمای بالای 300 درجه سانتیگراد نزدیک به صفر می شود (شکل 1.7 را ببینید).

ویژگی تعدادی از آلیاژهای چند جزئی Al - Mg - Si، Al - Si - Mg، Al - Mg - Zn توانایی آنها برای افزایش بیشتر استحکام در طول پیری پس از عملیات حرارتی است. چنین آلیاژهایی از نظر حرارتی سخت شونده نامیده می شوند.

استحکام کششی برخی از آلیاژهای با استحکام بالا (سیستم‌های Al - Mg - Zn) پس از عملیات حرارتی و پیری مصنوعی از 40 کیلو نیوتن بر سانتی‌متر مربع فراتر می‌رود، در حالی که ازدیاد طول نسبی تنها 5-10٪ است. عملیات حرارتی آلیاژهای دو ترکیب (Al-Mg، Al-Mn) منجر به سخت شدن نمی شود، چنین آلیاژهایی از نظر حرارتی غیر سخت شده نامیده می شوند.

افزایش استحکام تسلیم مشروط محصولات حاصل از این آلیاژها به میزان 1.5-2 برابر می تواند با تغییر شکل سرد (سخت شدن کار) به دست آید، در حالی که ازدیاد طول نیز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. لازم به ذکر است که شاخص های تمام خواص فیزیکی اصلی آلیاژها، صرف نظر از ترکیب عناصر آلیاژی و وضعیت، عملاً با شاخص های آلومینیوم خالص تفاوتی ندارند.

مقاومت در برابر خوردگی آلیاژها به ترکیب مواد افزودنی آلیاژی، وضعیت تحویل و درجه تهاجمی محیط خارجی بستگی دارد.

محصولات نیمه تمام از آلیاژهای آلومینیوم در کارخانه های تخصصی ساخته می شوند: ورق ها و نوارها - با نورد روی آسیاب های چند رول. لوله ها و پروفیل ها - با اکستروژن بر روی پرس های هیدرولیک افقی، که به دست آوردن پروفیل هایی از متنوع ترین شکل های مقطع، از جمله آنهایی که دارای حفره های بسته هستند، امکان پذیر است.

روی محصولات نیمه تمام ارسال شده از کارخانه، درجه آلیاژ و وضعیت تحویل نشان داده شده است: M - نرم (آنیل شده)؛ ح - سرد کار؛ H2 - نیمه سخت شده؛ T - سخت شده و به طور طبیعی برای 3-6 روز در دمای اتاق پیر می شود. T1 - سخت شده و مصنوعی برای چند ساعت در دمای بالا. T4 - کاملاً سخت نشده و به طور طبیعی پیر نشده است. T5 - کاملاً سخت نشده و به طور مصنوعی پیر نشده است. محصولات نیمه تمام عرضه شده بدون فرآوری دارای نام اضافی نیستند.

از تعداد زیاد گریدهای آلومینیومی، موارد زیر برای استفاده در ساخت و ساز توصیه می شود:

آلیاژهای سخت شده حرارتی: AD1 و AMtsM. AMg2M و AMg2MN2 (ورق)؛ AMg2M (لوله ها)؛

آلیاژهای سخت شده حرارتی: AD31T1. AD31T4 و AD31T5 (پروفایل)؛

1915 و 1915T; 1925 و 1925T; 1935، 1935T، AD31T (پروفایل ها و لوله ها).

تمام آلیاژهای فوق به استثنای آلیاژ 1925T که فقط برای سازه های پرچ شده استفاده می شود، جوش خوبی دارند. آلیاژ ریخته گری درجه AL8 برای قطعات ریخته گری استفاده می شود.

سازه های آلومینیومی به دلیل وزن کم، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سرما، خواص ضد مغناطیسی، عدم وجود جرقه، دوام و ظاهر خوب، چشم انداز کاربرد گسترده ای در بسیاری از زمینه های ساخت و ساز دارند. اما به دلیل هزینه بالا، استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در سازه های ساختمانی محدود است.

در حال حاضر، رایج ترین سیستم های تشکیلات مسلح غیرقانونی در بازار روسیه را می توان به سه گروه بزرگ تقسیم کرد:

• سیستم هایی با ساختار زیرین ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم؛
• سیستم هایی با زیرسازی ساخته شده از فولاد گالوانیزه با پوشش پلیمری؛
• سیستم هایی با زیرسازی فولادی ضد زنگ

بهترین استحکام و عملکرد حرارتی، البته، ساختارهای زیرین ساخته شده از فولاد ضد زنگ است.

تجزیه و تحلیل مقایسه ای خواص فیزیکی و مکانیکی مواد

*خواص فولاد ضد زنگ و فولاد گالوانیزه کمی متفاوت است.

ویژگی های حرارتی و مقاومتی فولاد ضد زنگ و آلومینیوم

1. با توجه به ظرفیت باربری 3 برابر کمتر و 5.5 برابر رسانایی حرارتی آلومینیوم، براکت آلیاژی آلومینیومی "پل سرد" قوی تری نسبت به براکت فولادی ضد زنگ است. شاخص این امر ضریب یکنواختی حرارتی پوشش ساختمان است. طبق داده های تحقیقاتی، ضریب یکنواختی حرارتی ساختار محصور در هنگام استفاده از سیستم فولاد ضد زنگ 0.86-0.92 و برای سیستم های آلومینیومی 0.6-0.7 است که باعث می شود ضخامت زیادی عایق گذاشته شود و بر این اساس، افزایش هزینه نما .

برای مسکو، مقاومت مورد نیاز در برابر انتقال حرارت دیوارها، با در نظر گرفتن ضریب یکنواختی حرارتی، 3.13/0.92=3.4 (m2.°C)/W برای براکت ضد زنگ و 3.13/0.7= برای براکت آلومینیومی 4.47 است. (m 2.°C) / W، به عنوان مثال 1.07 (m 2.°C) / W بالاتر. از این رو، هنگام استفاده از براکت های آلومینیومی، ضخامت عایق (با ضریب هدایت حرارتی 0.045 W / (m. ° C) باید تقریباً 5 سانتی متر بیشتر (1.07 * 0.045 = 0.048 متر) گرفته شود.

2. با توجه به ضخامت و رسانایی حرارتی بیشتر براکت های آلومینیومی، طبق محاسبات انجام شده در پژوهشکده فیزیک ساختمان، در دمای بیرونی 27- درجه سانتی گراد، دمای روی لنگر می تواند تا 3.5- درجه سانتی گراد کاهش یابد و حتی پایین تر، زیرا در محاسبات، سطح مقطع براکت آلومینیومی 1.8 سانتی متر مربع در نظر گرفته شد، در حالی که در واقعیت 4-7 سانتی متر مربع است. هنگام استفاده از براکت فولاد ضد زنگ، دمای لنگر +8 درجه سانتیگراد بود. یعنی هنگام استفاده از براکت‌های آلومینیومی، لنگر در منطقه دمای متناوب عمل می‌کند، جایی که تراکم رطوبت روی لنگر امکان‌پذیر است و به دنبال آن انجماد می‌شود. این امر به تدریج مواد لایه ساختاری دیوار را در اطراف لنگر از بین می برد و بر این اساس ظرفیت باربری آن را کاهش می دهد، که به ویژه برای دیوارهای ساخته شده از مواد با ظرفیت باربری پایین (بتن فوم، آجر توخالی و غیره) مهم است. در عین حال، لنت های عایق حرارتی زیر براکت، به دلیل ضخامت کم (3-8 میلی متر) و رسانایی حرارتی بالا (نسبت به عایق)، تلفات حرارتی را تنها 1-2٪ کاهش می دهند. عملا "پل سرد" را نمی شکنند و تاثیر کمی بر دمای لنگر دارند.

3. انبساط حرارتی کم راهنماها. تغییر شکل دمای آلیاژ آلومینیوم 2.5 برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ است. فولاد ضد زنگ دارای ضریب انبساط حرارتی کمتری است (10 10 -6 درجه سانتیگراد -1) در مقایسه با آلومینیوم (25 10 -6 درجه سانتیگراد -1). بر این اساس، ازدیاد طول راهنماهای 3 متری با اختلاف دما از 15- تا 50+ درجه سانتی گراد برای فولاد 2 میلی متر و برای آلومینیوم 5 میلی متر خواهد بود. بنابراین، برای جبران انبساط حرارتی راهنمای آلومینیومی، تعدادی اقدامات لازم است:

یعنی وارد کردن عناصر اضافی به زیرسیستم - اسلایدهای متحرک (برای براکت های U شکل) یا سوراخ های بیضی شکل با بوش برای پرچ - تثبیت سفت و سخت (برای براکت های L شکل).

این امر به ناچار منجر به پیچیدگی و هزینه زیرسیستم یا نصب نادرست می شود (از آنجا که اغلب اتفاق می افتد که نصاب ها از بوش استفاده نمی کنند یا مونتاژ را به اشتباه با عناصر اضافی تعمیر می کنند).

در نتیجه این اقدامات، بار وزن فقط بر روی براکت های بلبرینگ (بالا و پایین) می افتد، در حالی که بقیه فقط به عنوان تکیه گاه عمل می کنند، به این معنی که لنگرها به طور یکنواخت بارگذاری نمی شوند و این باید در هنگام توسعه پروژه در نظر گرفته شود. اسناد، که اغلب به سادگی انجام نمی شود. در سیستم های فولادی، کل بار به طور مساوی توزیع می شود - همه گره ها به طور صلب ثابت هستند - انبساط های حرارتی جزئی با کار همه عناصر در مرحله تغییر شکل الاستیک جبران می شود.

طراحی گیره به شما امکان می دهد بین صفحات در سیستم های فولادی ضد زنگ از 4 میلی متر فاصله ایجاد کنید در حالی که در سیستم های آلومینیومی حداقل 7 میلی متر است که علاوه بر این برای بسیاری از مشتریان مناسب نیست و ظاهر ساختمان را خراب می کند. علاوه بر این، گیره باید حرکت آزاد صفحات روکش را با میزان کشیدگی راهنماها تضمین کند، در غیر این صورت صفحات از بین می روند (به خصوص در محل اتصال راهنماها) یا گیره خم نمی شود (که هر دو می توانند منجر به افتادن صفحات روکش). در یک سیستم فولادی، هیچ خطری برای خم نشدن پایه های گیره وجود ندارد، که می تواند به مرور زمان در سیستم های آلومینیومی به دلیل تغییر شکل های حرارتی زیاد رخ دهد.

خواص آتش نشانی فولاد ضد زنگ و آلومینیوم

نقطه ذوب فولاد ضد زنگ 1800 درجه سانتیگراد و آلومینیوم 630/670 درجه سانتیگراد (بسته به آلیاژ) است. دما در هنگام آتش سوزی در سطح داخلی کاشی (طبق نتایج آزمایش مرکز صدور گواهینامه منطقه ای "OPYTNOE") به 750 درجه سانتیگراد می رسد. بنابراین، هنگام استفاده از سازه های آلومینیومی، ذوب زیرسازی و ریزش بخشی از نما (در ناحیه باز شدن پنجره) می تواند رخ دهد و در دمای 800-900 درجه سانتیگراد، آلومینیوم خود از احتراق پشتیبانی می کند. از سوی دیگر، فولاد ضد زنگ در آتش ذوب نمی شود، بنابراین برای الزامات ایمنی آتش نشانی ترجیح داده می شود. به عنوان مثال در مسکو هنگام ساخت ساختمان های بلند به هیچ عنوان اجازه استفاده از زیرسازی آلومینیومی داده نمی شود.

خواص خوردگی

تا به امروز، تنها منبع قابل اعتماد در مورد مقاومت در برابر خوردگی یک ساختار زیرین خاص، و بر این اساس، دوام، نظر متخصص ExpertCorr-MISiS است.

بادوام ترین آنها سازه های فولادی ضد زنگ هستند. عمر مفید چنین سیستم هایی در یک فضای صنعتی شهری با تهاجمی متوسط ​​حداقل 40 سال و در یک فضای تمیز شرطی با تهاجمی کم حداقل 50 سال است.

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل لایه اکسیدی، مقاومت به خوردگی بالایی دارند، اما در شرایط محتوای بالای کلرید و گوگرد در اتمسفر، ممکن است خوردگی بین دانه‌ای سریع رخ دهد که منجر به کاهش قابل توجه استحکام عناصر ساختاری و تخریب آنها می‌شود. بنابراین، عمر یک سازه ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم در یک فضای صنعتی شهری با تهاجمی متوسط ​​از 15 سال تجاوز نمی کند. با این حال، با توجه به الزامات Rosstroy، در مورد استفاده از آلیاژهای آلومینیوم برای ساخت عناصر زیربنای تشکیلات مسلح غیرقانونی، همه عناصر لزوما باید یک پوشش آنودایز داشته باشند. وجود پوشش آندی باعث افزایش طول عمر زیرسازی آلیاژ آلومینیوم می شود. اما در حین نصب زیرسازی، عناصر مختلف آن با پرچ ها به هم متصل می شوند که برای آن سوراخ هایی ایجاد می شود که باعث نقض پوشش آند در ناحیه بست می شود، یعنی ناگزیر مناطقی بدون آندایز ایجاد می شود. علاوه بر این، هسته فولادی پرچ آلومینیومی، همراه با محیط آلومینیومی عنصر، یک جفت گالوانیکی را تشکیل می‌دهد که منجر به ایجاد فرآیندهای فعال خوردگی بین دانه‌ای در مکان‌هایی که عناصر زیرسازی می‌شوند، می‌شود. لازم به ذکر است که اغلب ارزان بودن یک یا آن سیستم IAF با زیرسازی آلیاژ آلومینیوم دقیقاً به دلیل عدم وجود پوشش آند محافظ بر روی عناصر سیستم است. تولید کنندگان بی پروا چنین زیرساخت هایی در فرآیندهای الکتروشیمیایی گران قیمت برای محصولات آندایز کردن صرفه جویی می کنند.

مقاومت در برابر خوردگی ناکافی، از نظر دوام سازه، فولاد گالوانیزه است. اما پس از اعمال پوشش پلیمری، عمر زیرسازی ساخته شده از فولاد گالوانیزه با پوشش پلیمری در فضای صنعتی شهری با تهاجمی متوسط ​​30 سال و در فضای تمیز شرطی با تهاجمی کم 40 سال خواهد بود.

با مقایسه شاخص های فوق در مورد زیرسازی آلومینیومی و فولادی، می توان نتیجه گرفت که زیرسازی های فولادی از همه نظر برتری قابل توجهی نسبت به آلومینیوم دارند.