Почему алюминиевый лист является предпочтительным легким металлом
Алюминиевый лист производится путем горячей прокатки слитка, а затем холодной прокатки его до необходимой толщины, обычно от 0,2 до 6 мм для листа и более 6 мм для пластины. Он поставляется в рулонах, отрезках или плоских пластинах с прокатной отделкой, анодированной поверхностью или окрашенным покрытием. Низкая плотность, стабильная оксидная поверхность и простота изготовления объясняют, почему дизайнеры предпочитают алюминиевый лист стали или меди в очень широком спектре промышленного применения. Приведенные ниже свойства чаще всего используются для обоснования такого выбора.
Низкая плотность и высокое соотношение прочности-к-весу
Чистый алюминий имеет плотность около 2,70 г/см3 при 20 градусах, что примерно треть плотности углеродистой стали при 7,85 г/см3. При том же объеме алюминиевая деталь весит примерно на 65 процентов меньше, чем ее стальной эквивалент, и даже после легирования и отпуска плотность возрастает лишь примерно до 2,8 г/см3. Легирование компенсирует низкую плотность: добавки магния и холодная обработка повышают прочность на разрыв до уровня, обычно свойственного конструкционной стали, но на долю массы. Соотношение прочности-к-весу является основной причиной, по которой алюминиевый лист используется для транспортного оборудования и движущихся конструкций, где каждый килограмм, снятый с конструкции, снижает потребление энергии.
| Сплав и отпуск | Предел прочности (МПа) | Предел текучести (МПа) | Плотность (г/см3) |
|---|---|---|---|
| 1050 H14 | 110 - 145 | 85 мин. | 2.71 |
| 5052 H32 | 215 - 265 | 165 мин. | 2.68 |
| 5083 H111 | 270 - 345 | 115 мин. | 2.66 |
| 6061 T6 | 290 мин. | 240 мин. | 2.70 |
| 7075 T6 | 538 мин. | 462 мин. | 2.81 |
Это типичные минимальные показатели для плоского проката, испытанного в направлении прокатки. Они показаны для иллюстрации разницы между распространенными марками и не заменяют механические значения, указанные в заводском сертификате.
Присущая коррозионная стойкость
Когда свежий алюминий встречается с воздухом, он образует сплошную оксидную пленку толщиной всего несколько нанометров. Эта пленка химически стабильна и самовосстанавливается-: если поверхность поцарапать, оксид восстановится за считанные секунды. В отличие от слоя ржавчины на стали, оксид алюминия не отслаивается, поэтому металл под ним остается защищенным. Такие сплавы, как 5052, 5083 и 6061, хорошо противостоят атмосферному воздействию, пресной и морской воде, поэтому алюминиевый лист широко используется в корпусах морских судов, кузовах грузовиков, кровле и облицовке фасадов. Многие работы на открытом воздухе вообще не требуют покраски или покрытия, а в тех случаях, когда химическое воздействие более агрессивно, можно добавить анодирование или конверсионное покрытие.
Формируемость, соединение и изготовление
Кованый алюминиевый лист легко резать, сгибать, подвергать глубокой вытяжке, прядению и прокатке с помощью стандартного производственного оборудования. Мягкие закалки, такие как O, H14 и H22, допускают малый радиус изгиба, тогда как более прочные закалки H34 и T6 требуют больших радиусов или местного отжига перед формовкой. Алюминий можно соединять методами TIG, MIG, лазерной и контактной сварки, клепания и клеевого соединения, а обработка выполняется быстро, поскольку сопротивление резанию низкое.
Минимальный радиус изгиба: примерно от 0,5 xt для мягких сортов до 3,5 xt для высокопрочных-отпусков.
Сварка: 5052, 5083 и 6061 хорошо реагируют на сварку MIG и TIG, а 5083 сохраняет большую часть своей прочности в зоне термического-воздействия.
Обработка: используйте острые инструменты и большие передние углы, поскольку алюминиевая стружка мягкая и липкая.
Обработка поверхности: анодирование,-бесхроматное конверсионное покрытие, порошковая окраска или фторуглеродная окраска.
Электрическая и теплопроводность
При равной-массе алюминий проводит электричество лучше, чем медь, поэтому его используют для изготовления шин, кабельных лотков и электрических шкафов. Теплопроводность варьируется от примерно 121 Вт/м·К в сплавах с высоким содержанием -магния до примерно 237 Вт/м·К в сплавах марок 1050 и 1060, что делает алюминиевый лист эффективным для радиаторов, ребер радиатора и теплообменников, где хорошая теплопередача должна сочетаться с малым весом. Для деталей,-рассеивающих тепло, оксидный слой можно утолщать путем анодирования без заметного снижения теплопередачи.
Пригодность к вторичной переработке и типичный ассортимент поставки
Алюминий можно переплавлять и пере-прокатывать неограниченное количество раз, не теряя при этом своих свойств, а на переплавку уходит всего около 5 процентов энергии, необходимой для производства первичного металла из боксита. Содержание вторичной переработки от 30 до 80 процентов теперь является обычным явлением в коммерческих листах, что позволяет производителям достигать целей устойчивого развития без изменения механических характеристик. Стандартная поставка охватывает толщину от 0,2 мм до 200 мм, ширину до 2650 мм, а также рулонную и нарезанную-длину.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Алюминиевый лист прочнее стали?
Вес к весу: сплав 7075 Т6 достигает предела прочности на разрыв 538 МПа при 2,81 г/см3, что значительно превышает удельную прочность обычной углеродистой стали, хотя абсолютная прочность при одинаковой толщине ниже.
Вопрос: ржавеет ли алюминиевый лист на открытом воздухе?
Он не ржавеет. Алюминий образует тонкий, плотно связанный оксидный слой, который герметизирует поверхность и восстанавливается после повреждения, поэтому неокрашенный лист хорошо работает под дождем, в прибрежном воздухе и во многих промышленных атмосферах.
Вопрос: Какой сплав следует использовать для морских работ?
Сплавы 5052 и 5083 обычно выбирают для морской эксплуатации. Содержание магния обеспечивает хорошую устойчивость к морской воде и соленым брызгам, а пластины 5083 широко используются для изготовления корпусов, настилов и сосудов под давлением.
Вопрос: Какова максимальная рабочая температура?
Сплав 5083 не следует использовать при температуре выше 65 градусов при непрерывной эксплуатации, поскольку более высокие температуры способствуют сенсибилизации границ зерен. Сплавы с низким содержанием-магния и марка 6061 выдерживают более высокие температуры.
Вопрос: Можно ли сваривать алюминиевый лист?
Да. Сварка MIG и TIG хорошо работает со сплавами 5052, 5083 и 6061, а сплав 5083 сохраняет большую часть своей прочности после сварки. Обычно не требуется ни предварительного нагрева, ни термообработки после-сварки.
Вопрос: Насколько толстый алюминиевый лист по сравнению с пластиной?
Коммерческая практика рассматривает плоский прокат из алюминия толщиной до 6 мм как лист и более 6 мм как пластину, хотя точная точка разрушения варьируется в зависимости от применяемого стандарта и ширины продукта.
